Rendimiento energético del carbón

Se considera el rendimiento energético de un carbón como la máxima cantidad de energía

calorífica que se obtiene por su combustión (reacción química en la que el carbón se

combina con el oxígeno del aire formando CO2 y desprendiendo energía). El rendimiento

aumentara cuanto mayor sea la cantidad de carbono y menor la cantidad de impurezas.

Usos del carbón

Los principales usos del carbón son la industria siderúrgica y el uso doméstico. Para este

uso, el carbón ha de ser hulla MV y tener pocos estériles. También se utiliza para la

producción de gas (gas natural y gas ciudad son lo mismo) y para la producción de HCs

líquidos y alquitranes de usos diversos como colorantes, en medicamentos, en explosivos,

en plásticos.

Aplicaciones del carbón

El carbón se utiliza en gran variedad de aplicaciones, abarcando campos muy diversos.

Atendiendo a su finalidad, se pueden clasificar en cuatro grupos:

Combustibles de uso general: El carbón mineral se utiliza directamente sin ninguna

transformación. Se utiliza básicamente en las centrales térmicas.

Coque para la industria (Altos hornos): En una primera etapa de destilación del

carbón se obtiene coque, otro producto gaseoso y en las paredes del horno que

carbón prácticamente puro (grafito)

Producción de productos químicos: El grafito se utiliza para la fabricación de

electrodos.

Gas de aplicaciones domésticas: De la destilación del componente volátil que se

obtiene vapores amoniacales, brea o alquitrán.

El carbón como fuente de energía primaria está recogido en el plan energético anual.

Su utilización genera sobre el medio ambiente diversos efectos nocivos, comunes en mayor

o menor grado a todos los combustibles fósiles: repercusiones sobre el suelo, el agua y la

atmósfera.

Productos obtenidos.

El carbón es la mayor fuente de combustible usada para la generación de energía eléctrica.

En los primeros tiempos, el método convencional para generar electricidad consistía en la

quema de bloques de carbón en una caldera para producir vapor

Actualmente hay versiones modernas, en las cuales se pulveriza el carbón con el fin de

incrementar su área superficial y el rendimiento de combustión. También puede realizarse

una combustión en lecho fluidizado; el carbón se quema en un lecho de partículas calientes

suspendidas en una corriente de gas.

El carbón es también indispensable para la producción de hierro y acero; casi el 70 % de la

producción de acero proviene de hierro hecho en altos hornos, los cuales utilizan carbón y

cok. El cok se fabrica a partir de carbones coquizables que deben tener bajos contenidos de

azufre y fósforo. El proceso de producción de cok proporciona muchos productos químicos

secundarios, como el alquitrán de hulla, que se emplean para fabricar otros productos. Para

su obtención, el carbón es procesado en baterías de hornos de cok. La mezcla de carbón,

triturada a un tamaño de 3 mm, se agrega por la parte superior de los hornos y se calienta

sobre 1.200 ºC durante un período de 18-20 horas. El contenido de volátiles del carbón sale

como gas de cok, el cual es primero limpiado para remover las impurezas y obtener

subproductos tales como alquitrán y benzol; los gases se usan para el calentamiento de los

mismos hornos y como combustible de procesos asociados con la fundición. El cok

calentado al rojo es empujado fuera de los hornos, enfriado y tamizado para remover los

tamaños menores. El material de mayor tamaño, por encima de los 30 mm, va a los altos

hornos donde suministra carbono como agente reductor, removiendo el oxígeno del mineral

y el calor para fundir el hierro. Se están desarrollando nuevos procesos para la reducción

directa de hierro (RDH), con lo cual se eliminan los altos hornos y los hornos de cok, así

como la necesidad del costoso carbón coquizable.

La mayoría de las plantas de cemento del mundo son alimentadas con carbón. Una

alternativa a la combustión de carbón es la gasificación. Cuando el carbón entra en contacto

con vapor y oxígeno, se producen reacciones termoquímicas que generan un gas

combustible compuesto principalmente por monóxido de carbono e hidrógeno.

Impacto ambiental

Se han desarrollado tecnologías para mejorar el impacto ambiental de los procesos que usan

carbón, como el uso de precipitadores electrostáticos y/o filtros de mangas para que las

plantas controlen la emisión de humos y polvos negros.

Los focos de atención internacional, en el tema ambiental, son la «lluvia ácida» y el «efecto

invernadero». Los problemas ocasionados por las emisiones fueron inicialmente atenuados

con la construcción de chimeneas altas para mejorar la dispersión; pero en algunas partes

surgieron problemas más serios, pues al quemar carbón y otros combustibles fósiles, sobre

todo en las centrales eléctricas, se emite óxido de azufre y óxido de nitrógeno durante la

combustión. Estos gases reaccionan químicamente con el vapor de agua y otras sustancias

de la atmósfera para formar ácidos, los cuales caen con las lluvias. El daño sufrido por los

árboles y la acidificación de lagos condujeron al debate de la lluvia ácida.

El efecto invernadero es de hecho un fenómeno natural que se refiere al calentamiento de la

superficie de la Tierra, causado por el efecto del vapor de agua y de ciertos gases presentes

en la atmósfera (dióxido de carbono, entre otros). Ciertos gases, conocidos como gases de

invernadero, absorben radiación de «onda larga» y la reflejan hacia abajo para calentar la

superficie terrestre. Sin el efecto invernadero, la temperatura promedio de la Tierra estaría

cerca de 330 ºC más fría de lo que es actualmente y el mundo seria inhabitable. Los gases

de efecto invernadero incluyen vapor de agua (predominante), dióxido de carbono (C02),

metano (CH4), óxido nitroso (N20) y, en años recientes, los halocarbonados y sus sustitutos

(HFCs y PFCs), así como los hexafluoruros de azufre (SF6).