Elcarbón ocarbón mineral es unaroca sedimentaria organógena de color negro, muy rica encarbono y con cantidades variables de otros elementos, principalmentehidrógeno,azufre,oxígeno ynitrógeno. Principalmente es utilizada comocombustiblefósil.[1] La mayoría del carbón explotado se formó a partir de los vegetales que crecieron durante losperíodosCarbonífero (hace 359 a 299 millones de años) yCretácico (hace 145 a 66 millones de años), al ser ambos períodos de gran extensión temporal y situarse gran parte de losmedios sedimentarios favorables para su acumulación y conservación en latitudes intertropicales.[2] Es unrecurso no renovable,[3] con reservas probadas de 1,160 millardos de toneladas,[4] equivalentes a 130 años del consumo de 2024;[5] tomando en consideración las reservas geológicas, podría haber 2000 años de reservas. La extracción y combustión del carbón daña elmedio ambiente, causando muertes prematuras y enfermedades,[6] y es la principal fuente antropogénica dedióxido de carbono que contribuye alcalentamiento global.
El carbón se origina por la descomposición devegetales terrestres que se acumulan en zonaspantanosas,lagunares omarinas, de poca profundidad.[7][8] Los restos vegetales se van acumulando en el fondo de una cuenca. Quedan cubiertos deagua y, por lo tanto, protegidos delaire, que los degradaría. Comienza una lenta transformación por la acción debacteriasanaerobias, un tipo de microorganismos que no necesitanoxígeno para vivir. Con el tiempo se produce un progresivo enriquecimiento en carbono. Posteriormente pueden cubrirse con depósitos arcillosos, lo que contribuirá al mantenimiento del ambiente anaerobio, adecuado para que continúe el proceso de carbonización. Se estima que una capa de carbón de un metro de espesor proviene de la transformación por diferentes procesos durante ladiagénesis de más de diez metros de limos carbonosos.[9]
En las cuencas carboníferas, las capas de carbón están intercaladas con otras capas de rocas sedimentarias como areniscas, arcillas, conglomerados y, en algunos casos, rocas metamórficas comoesquistos y pizarras. Esto se debe a la forma y el lugar donde se genera el carbón.[9]
Si por ejemplo un granbosque está situado cerca del litoral y el mar invade la costa, el bosque queda progresivamente sumergido por unatransgresión marina, por descenso del continente o por una subida del nivel del mar, y los restos vegetales se acumulan entre los sedimentos de la plataforma litoral. Si continúa el descenso del continente o la subida del nivel del mar, el bosque queda totalmente inundado. Las zonas emergidas cercanas comienzan a erosionarse y los productos resultantes,arenas yarcillas, cubren los restos de los vegetales que se van transformando en carbón. Si se retira el mar, puede desarrollarse un nuevo bosque y comenzar otra vez el ciclo.
En las cuencas hulleras se conservan, tanto en el carbón como en las rocas intercaladas, restos y marcas de vegetales terrestres que pertenecen a especies actualmente desaparecidas. El tamaño de las plantas y la exuberancia de la vegetación permiten deducir que el clima en el que se originó el carbón era probablementeclima tropical.[10]
La mayoría de los países productores de carbón tienen su propia clasificación de tipos de carbón, sin embargo para el comercio internacional es la clasificación americana (ASTM) la más utilizada.
Las principales categorías de carbón se basan en el porcentaje de carbono que contienen, el cual a su vez depende de la evolución geológica y biológica que ha experimentado el carbón:
Turba (50 a 55 %): producto de lafosilización de desechos vegetales por los microorganismos en zonas húmedas y pobres en oxígeno.
Lignito (55 a 75 %), o carbón café: de característica suave.
British Petroleum, en su informe de 2007, calculaba que a finales de 2006 había por 147 años de reservas, basadas en reservas "probadas". La siguiente tabla muestra solo las reservas probadas, las cuales son calculadas en los programas de exploración de las diferentes empresas mineras. Particularmente, algunas zonas inexploradas están continuamente agrandando el volumen de reservas. Proyecciones especulativas predicen que elpico del carbón global de producción se producirá alrededor de 2025, a un 30 % por encima de la producción actual, dependiendo en la tasa de producción futura.[12]
De todas las energías fósiles, el carbón es la que está más dispersada por todo el mundo y es producido por alrededor de 100 países. Las reservas más importantes se encuentran enEstados Unidos,Rusia,China,Australia eIndia.
Reservas probadas de carbón (millones de toneladas)[13]
Evolución del consumo mundial de carbón 1984-2004.
El carbón suministra el 25 % de laenergía primaria consumida en el mundo, solo por detrás delpetróleo. Además es de las primeras fuentes de energía eléctrica, con 40 % de la producción mundial (datos de 2006). Las aplicaciones principales del carbón son:
Generación de energía eléctrica. Las centrales térmicas de carbón pulverizado constituyen la principal fuente mundial de energía eléctrica. En los últimos años se han desarrollado otros tipos de centrales que tratan de aumentar el rendimiento y reducir las emisiones contaminantes, entre ellas las centrales de lecho fluido a presión. Otra tecnología en auge es la de los ciclos combinados que utilizan como combustible gas de síntesis obtenido mediante la gasificación del carbón.
Coque. El coque es el producto de la pirólisis del carbón en ausencia de aire. Es utilizado como combustible y reductor en distintas industrias, principalmente en los altos hornos (coque siderúrgico). Dos tercios del acero mundial se producen utilizando coque de carbón, consumiendo en ello 12 % de la producción mundial de carbón (cifras de 2003).
Siderurgia. Mezclando minerales de hierro con carbón se obtiene una aleación en la que el hierro se enriquece en carbono, obteniendo mayor resistencia y elasticidad. Dependiendo de la cantidad de carbono, se obtiene:
Industrias varias. Se utiliza en las fábricas que necesitan mucha energía en sus procesos, como las fábricas decemento y deladrillos.
Uso doméstico. Históricamente el primer uso del carbón fue como combustible doméstico. Aún hoy sigue siendo usado para calefacción, principalmente en los países en vías de desarrollo, mientras que en los países desarrollados ha sido desplazados por otras fuentes más limpias de calor (gas natural,propano,butano,energía eléctrica) para rebajar el índice de contaminación.
Carboquímica. La carboquímica es practicada principalmente enÁfrica del Sur yChina. Mediante el proceso de gasificación se obtiene del carbón un gas llamadogas de síntesis, compuesto principalmente de hidrógeno y monóxido de carbono. El gas de síntesis es una materia prima básica que puede transformarse en numerosos productos químicos de interés como, por ejemplo:
Gasolina ygasóleo de automoción a través del proceso Fischer-Tropsch (proceso químico para la producción de hidrocarburos líquidos a partir de gas de síntesis, CO y H2).
Petróleo sintético. Mediante el proceso de licuefacción directa, el carbón puede ser transformado en un crudo similar al petróleo. La licuefacción directa fue practicada ampliamente enAlemania durante laSegunda Guerra Mundial pero en la actualidad no existe ninguna planta de escala industrial en el mundo.
Estas dos últimas aplicaciones antiguas son muy contaminantes y requieren mucha energía, desperdiciando así un tercio del balance energético global. Debido a la crisis del petróleo se ha vuelto a producir de manera similar la creación depetróleo sintético y en laRepública Popular China el proceso decarboquímica.
Menéndez Díaz, J. Ángel (2006).«El carbón en la vida cotidiana». Oviedo (España). Archivado desdeel original el 13 de diciembre de 2009. Consultado el 24 de septiembre de 2006..
Stach, E.; Mackowsky, M. TH.; Teichmüller, M.; Taylor, G. H.; Chandra, D. y Teichmüller, R., ed. (1982).Coal Petrology(en inglés) (tercera edición). Berlín, Stuttgart: Gebrüder Borntraeger.
Cifras tomadas del sitio web delWorld Coal Institute.«Coal Facts 2005». Archivado desdeel original el 18 de mayo de 2009. Consultado el 24 de septiembre de 2006..
El contenido de este artículo incorpora material del sitio webEl carbón en la vida cotidiana, cuyo autor, J. Ángel Menéndez Díaz, ha permitido, mediante unaautorización, publicar su contenido y algunas de sus imágenes bajo licenciaGFDL.
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