Usina Termelétrica de Cercs. Catalunha

Carvão

Carvão

O carvão é um combustível fóssil usado para obter energia fóssil por meio de sua combustão. As propriedades termodinâmicas do carvão permitem obter uma grande quantidade de energia térmica durante o processo de combustão.

O carvão é uma rocha sedimentar de origem orgânica, preta ou marrom escura. É usado principalmente como combustível fóssil devido ao seu alto valor calorífico, pois possui um teor de carbono majoritário. Os carvões podem ser classificados pela porcentagem de carbono que contêm, o que está relacionado à porcentagem de umidade e impurezas. De acordo com este critério, a turfa, a linhita, o carvão e o antracito podem ser distinguidos.

 

Composição do carvão

O elemento carbono aparece no carvão em percentual maior que 50% em peso e 70% em volume. A água que contém (umidade) é variável e vem do que ficou preso no momento da formação do carvão.

Outros constituintes do carvão são a matéria mineral ( vários silicatos) e os minerais carbonatados (siderita, calcita e aragonita). A pirite é um mineral com enxofre muito comum nas brasas. Existem pequenas quantidades de metais, como ferro, urânio, cádmio e, em quantidades muito pequenas, ouro.

O metano é um gás encontrado em minas de carvão e pode ser a fonte de explosões perigosas em minas subterrâneas. Neste contexto específico você será & rsquo; geralmente chamado de cinza.

Origem do carvão

Acredita-se que a maior parte do carvão atual tenha se formado durante o período Carbonífero (280 a 345 milhões de anos atrás) da Era Primária. Também nos grandes depósitos Permiano, Triássico e Jurássico foram formados. No Cretáceo, o lignito foi formado. Atualmente há formação de turfa nos pântanos de turfa.

 

O carvão da Europa, Ásia e América do Norte foi formado principalmente na vegetação tropical baseada em carvão.

O carvão do hemisfério sul foi formado com vegetação de clima frio (tundra). As plantas antigas através das mudanças geológicas foram compactadas, endurecidas, quimicamente alteradas e submetidas a um processo de metamorfose por alta temperatura e pressão.

O carvão do hemisfério norte foi formado em ecossistemas de terras úmidas chamados florestas carboníferas. Quando as plantas morrem e se acumulam em ambientes aquáticos com pouco oxigênio (meio anaeróbico), elas sofrem degradação bacteriana. Para a formação de carvão é necessário que estas condições tenham uma duração de tempo suficiente e sem erosão nas condições sedimentares.

História do uso do carvão

As Ilhas Britânicas (especialmente ricas em carvão e onde a revolução industrial começou) são o primeiro lugar estudado onde o uso desse combustível fóssil é detectado.

Ali, no terceiro milênio aC, foi provado que era um componente de piras funerárias e, por volta de 200 aC, há evidências, na mesma área, de atividade comercial e de uso para secar cereais. Sob a dominação romana há menções do uso esporádico de carvão, mas até a Idade Média não adquiriu importância relevante.

O primeiro carvão utilizado foi simplesmente recolhido da praia, quando esta fonte estava esgotada, tinha que ir para a mineração de carvão. Começou a ser usado maciçamente com as primeiras aplicações do motor a vapor, tanto na indústria quanto nos transportes, especialmente em trens e navios. Nestes casos, a energia fóssil do carvão foi convertida em energia mecânica.

No século XX, quando o carvão tornou-se muito caro, começou a preferir combustíveis fósseis líquidos (petróleo) para o transporte, e desde o meio do século, o uso de gás natural foi crescente de petróleo e indústria do carvão e produção de energia. No entanto, mesmo no carvão século XXI para se obter energia térmica (calor) e electricidade em centrais eléctricas e caldeiras industriais utilizados.

Atualmente os principais problemas que apresenta são poluição e sustentabilidade, já que é um recurso natural em processo de esgotamento.

Utilização de carvão

O carvão é usado principalmente como fonte primária de calor em caldeiras industriais e para obter eletricidade nas câmaras de combustão de carvão (leito fixo ou leito fluidizado) das usinas termelétricas. É, então, principalmente um combustível, que pode ser classificado dentro de combustíveis fósseis. 75% do carvão mundial é usado para produzir eletricidade. A eficiência energética global das usinas a carvão não é muito alta, em torno de 25% a 27%.

Ele também tem outros usos menores, entre os quais, por exemplo, fornos de cimento e a produção de carvão metalúrgico de carvão para produzir aço.

Duas tecnologias com grandes perspectivas para o futuro são a gaseificação e a liquefação de carvão. O primeiro é mais velho, já é usada no século XVIII para o que era então chamado de água e gás e, atualmente, tem o interesse de produzir síntese gasosos dedos (gás natural sintético, hidrogênio, etc.), que se destinam mais fácil de armazenar e transportar, além de ser mais respeitoso com o meio ambiente, do que o carvão sólido.

A liquefação de carvão começou na Alemanha durante a Segunda Guerra Mundial, de modo a não depender dos outros países para o petróleo e seus derivados, uma vez que eles não tinham depósitos de petróleo, mas minas de carvão. À medida que o petróleo se esgota no mundo, esta técnica, direta ou indireta, está se tornando mais vantajosa a cada dia, e também permite produzir combustíveis menos poluentes e projetada para ser mais adequada para uso na indústria automotiva. O combustível líquido obtido pela liquefação do carvão tem o dobro do poder calorífico do carvão usado para produzi-lo.

 

Ambiente

Assim como outros combustíveis fósseis, o carvão, quando queima, emite principalmente dióxido de carbono (CO2), um poluente atmosférico considerado o principal gás causador do efeito estufa. Além disso, sua extração é aumentada pelo radônio radioativo do ar e, dependendo de como é feito, o solo e a água podem ser contaminados por águas residuais que não são adequadamente tratadas.

Uma usina termelétrica a carvão também produz óxidos de nitrogênio (NO e NO2) e dióxido de enxofre (SO2), que causam chuva ácida. Os óxidos de nitrogênio também são tóxicos. O dióxido de enxofre pode ser reduzido consideravelmente dessulfurizando os gases na pilha de calcário (CaCO3), mas então são produzidos importantes resíduos de gesso e mais dióxido de carbono. Este processo geralmente não é feito se não for exigido por lei, devido ao seu alto custo econômico. Gesso, cinzas e outras partículas sólidas emitidas na atmosfera podem ser reduzidas com filtros. A planta também aumenta as séries naturais de radioativos atmosféricos, principalmente os da família do radônio.

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Última revisão: 12 de junho de 2016