Usina Termelétrica de Cercs. Catalunha

Carvão

Carvão

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

A geração de carvão é um processo de vários milhões de anos, enquanto o consumo desse recurso energético é muito rápido. Por essa razão, o carvão é considerado uma fonte de energia não renovável.

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, que está relacionada à porcentagem de umidade e impurezas. De acordo com este critério, a turfa, o linhito, o carvão e o antracito podem ser distinguidos.

Aplicações 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 do mundo é usado para produzir eletricidade. A eficiência energética global das usinas de carvão não é muito alta, em torno de 25% a 27%.

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

Duas tecnologias com grandes perspectivas para o futuro são a gaseificação e a liquefação de carvão. O primeiro é mais antigo, já era usado no século XVIII para obter o que era então chamado de gás de água e atualmente tem o interesse de produzir dedos sintéticos de combustível gasoso (gás natural sintético, hidrogênio, etc.), que se dizem mais fácil de armazenar e transportar, além de mais respeitoso com o meio ambiente, do que o carbono 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 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 da potência calorífica do carvão usado para produzi-lo.

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.

Origem do carvão

carvãoAcredita-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 no carvão com base na vegetação tropical.

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 zonas 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 deste combustível fóssil é detectado.

Lá, no terceiro milênio aC, foi encontrado como um componente de piras funerárias e em 200 aC há evidências, na mesma área, de atividade comercial e de serem usadas para secar cereais. Sob a dominação romana há menções do uso esporádico do 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 se tornou bastante caro, os combustíveis fósseis líquidos (derivados de petróleo) começaram a ser preferidos para o transporte e, a partir de meados do século, o uso do gás natural aumentava em favor do petróleo e do gás. carvão na indústria e obtenção de energia. No entanto, mesmo no século 21, o carvão é usado para obter energia térmica (calor) e eletricidade em caldeiras industriais e usinas térmicas.

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

Afetos de carbono com o meio ambiente

Como outros combustíveis fósseis, o carvão, quando queima, emite dióxido de carbono (CO2). O dióxido de carbono é um poluente atmosférico considerado o principal gás de efeito estufa, isto é, que favorece o efeito estufa. Além disso, sua extração é usada para aumentar o radônio radioativo no 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 consideravelmente reduzido pela dessulfuração dos gases na pilha de calcário (CaCO3 ), mas então são produzidos resíduos significativos de gesso e mais dióxido de carbono. Esse 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: 30 de maio de 2019