EL CARBÓN

1. EL CARBÓN

2. ¿QUÉ ES EL CARBÓN? • Se llama carbón a las rocas sedimentarias de origen orgánico que contienen, al menos, el 50% de carbono. • La energía de carbón pertenece al grupo de las energías fósiles y contaminantes.

3. ORIGEN DEL CARBÓN • Los orígenes de carbón se remontan a 250 a 300 millones de años, cuando el bosque herciniano engendró una concentración de depósitos considerados como restos vegetales que han sido recubiertos de tierra y de aluviones, como resultado del hundimiento del suelo o de un crecimiento en el nivel del mar . Este ciclo se perpetúa durante millones de años, alternando así capas de materia orgánica y capas de rocas. A medida que han ido creciendo y madurando, estas capas de materia orgánica han pasado, en el transcurso de la era geológica, por estados sucesivos: turba, lignito, hulla y antracita. Esta evolución corresponde a un agotamiento de los compuestos orgánicos volátiles y a una concentración de carbono.

4. FORMACIÓN DEL CARBÓN • El carbón se origina por la descomposición de vegetales terrestres que se acumulan en zonas pantanosas, lagunares o marinas, de poca profundidad.1 Los vegetales muertos se van acumulando en el fondo de una cuenca. Quedan cubiertos de agua y, por lo tanto, protegidos del aire que los destruiría. Comienza una lenta transformación por la acción de bacterias anaerobias, un tipo de microorganismos que no pueden vivir en presencia de oxígeno. 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 carbonificación. Se estima que una capa de carbón de un metro de espesor proviene de la transformación por diferentes procesos durante la diagénesis de más de diez metros de limos carbonosos. • 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 como esquistos y pizarras. Esto se debe a la forma y el lugar donde se genera el carbón. • Si, por ejemplo, un gran bosque está situado cerca del litoral y el mar invade la costa, el bosque queda progresivamente sumergido, por descenso del continente o por una transgresión marina, y los vegetales muertos y caídos se acumulan en la plataforma litoral. Si continúa el descenso del continente o la invasión del mar, el bosque queda totalmente inundado. Las zonas emergidas cercanas comienzan a erosionarse y los productos resultantes, arenas y arcillas, 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 probablemente clima tropical.

5. FORMACIÓN DE CARBÓN

6. EXTRACCIÓN DEL CARBÓN Los métodos de extracción del carbón han variado mucho a lo largo de la historia de la minería en Asturias. Los sistemas de extracción mecanizada se implantaron en España sobre los años cincuenta, aunque en Asturias tardaron más en llegar debido a la complejidad geológica del carbón asturiano. Los métodos de extracción del carbón más habituales son:  • Testeros .- Ha sido el método más usado tradicionalmente, en capas con pendientes superiores a los 35º, en las que el carbón, ayudado o no de chapeo metálico, desciende por gravedad. Consiste en el avance a partir de una chimenea que comunica dos galerías a diferente altura sobre la capa y de unos frentes (testeros) escalonados. Es recomendado para capas de pequeña y mediana potencia. El diseño clásico consiste en testeros de 5 metros de altura (series) separados entre si de 2 a 4 metros, con macizos de protección de las galerías inferior y superior de 2,5 metros y separados entre si cada 5 metros por coladeros de acceso. La parte posterior se rellena con estéril o tierra de lavadero. En este sistema varios picadores pueden estar trabajando simultáneamente, ya que el carbón al caer sobre el relleno no molesta a los picadores de las series que están debajo de el. El posteo se realiza con mampostas de madera, normalmente de eucalipto.  • Frente único . - En capas por debajo de los 35-40º puede trabajarse todo el frente sin riesgo de caída del carbón al circular este por el muro. Las series suelen ser de 10 metros encargándose cada picador de atender su puesto de trabajo. Normalmente en este sistema el posteo es con mampostas hidráulicas y el relleno se realiza por hundimiento del techo.  • Rozadoras . - Se utiliza en capas con pendientes superiores a los 35º. La rozadora es una maquina que se desplaza a lo largo del frente arrastrándose sobre el muro, y es tirada por un cabrestante. El arranque se realiza siempre hacia arriba, con una profundidad, dependiendo de la maquina, de unos 90 centímetros. En la parte inferior de la rampla se prepara un nicho, este se prepara con martillo picador, de una o dos series y unos 10 metros de altura que también actúa como tolva. El posteo se realiza con madera. El relleno será de tierra, generalmente calibrada. Para sujetar la línea de relleno se clava tela metálica a la línea de mampostas donde acaba el relleno. La distancia entre dos telas de relleno suele ser de 2 a 6 calles de mampostas. Una vez finalizado el trabajo de la rozadora, esta se bajara y se apoyara en el nicho, hasta su próximo uso.  • Mecanizaciones integrales . - Hay casos en los que es posible una mecanización integral de la explotación. En pendientes inferiores a los 35º se puede utilizar maquinaria de arranque de distinto tipo con posteo autodesplazable, donde el trabajador no emplea la fuerza física, si no que por medio de palancas hidráulicas desplaza las pilas y el pancer.  • Cepillos . - Este sistema es usado en capas de baja pendiente con carbón no muy duro y una potencia de entre 0,5 y 2 metros. Es un útil de corte con una serie de picas sujeto a 1 ó 2 motores mediante una cadena para desplazarlo sobre el frente del carbón. En muchos casos la longitud del taller supera los 300 metros.  • Sutirage . - Palabra que proviene del francés “Sous-tirage” (sacar por debajo). En Asturias se emplea el sistema de rampones y subniveles. El de rampones esta en desuso por motivos de seguridad.

7. TIPOS DE CABRONES Turba: es el carbón más reciente. Tiene un porcentaje alto de humedad (hasta 90%), bajo poder calorífico (menos de 2000 kcal/kg) y poco carbono (menos de un 50%). Se debe secar antes de su uso. Se encuentra en zonas pantanosas. Se emplea en calefacción. Lignito: poder calorífico menor de 7000 kcal/kg, con más de un 50 % de carbono y mucha humedad (30%). Se encuentra en minas a cielo abierto y por eso, su uso suele ser rentable. Se emplea en centrales eléctricas. Hulla: tiene alto poder calorífico, más de 7000 kcal/kg y elevado porcentaje de carbono (85%). Se emplea en centrales eléctricas y fundiciones de metales. Antracita: es el carbón más antiguo, pues tiene más de un 90% de carbono. Arde con facilidad y tiene un alto poder calorífico (más de 8000 kcal/kg).

8. APLICACIONES DEL CARBÓN El carbón suministra el 25% de la energía primaria consumida en el mundo, sólo por detrás del petróleo. Además es de las primeras fuentes de energía eléctrica, con 40% de la producción mundial. 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: • Hierro dulce: menos del 0,2 % de carbono. • Acero: entre 0,2% y 1,2% de carbono. • Fundición: más del 1,2% de carbono. • Industrias varias. Se utiliza en las fábricas que necesitan mucha energía en sus procesos, como las fábricas de cemento y de ladrillos. • 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 en África del Sur y China. Mediante el proceso de gasificación se obtiene del carbón un gas llamado gas 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: • Amoniaco • Metanol • Gasolina y gasoleo 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 en Alemania durante la Segunda Guerra Mundial pero en la actualidad no existe ninguna planta de escala industrial en el mundo.

9. TRANSFORMACIÓN DEL CARBÓN EN ENERGÍA Para utilizar la energía atrapada en el carbón para producir electricidad, se pulveriza y quema en hornos que calientan estanques de agua que es transformada en vapor. Este vapor es posteriormente utilizado para hacer girar turbinas conectadas a generadores de electricidad. En el proceso se pierde la mayor parte de la energía del carbón como calor. Las turbinas más eficientes construidas actualmente son capaces de transformar sólo el 35% de en electricidad, el 65% restante se pierde, se habla de una eficiencia energética del 35%, en las turbinas más antiguas es de un 30% o menos. Las centrales eléctricas obtienen unos 2 kWh por kilógramo de carbón. Como quemar 1 kg de carbón produce 1,83 kg de CO2, podemos afirma que por cada kwh estas centrales producen 0,915 kg de CO2 (0,254 kg CO2/MJ). 

10. PRODUCCIÓN Y RESERVA DEL CARBÓN Las reservas de carbón se encuentran muy repartidas, con 70 países con yacimientos aprovechables. Al ritmo actual de consumo se calcula que existen reservas seguras para 133 años, por 42 y 60 delpetróleo y el gas, respectivamente.

11. CONSECUENCIAS DEL CARBÓN El carbón desde hace décadas es la principal fuente para la generación de electricidad y por ende es el mayor culpable de la contaminación ambiental del aire y del cambio climático. Las plantas de electricidad cuya base es el carbón contaminan como miles de toneladas al año de dióxido de carbono y otras sustancias nocivas. Solo en EEUU existen 600 plantas de energía a carbón y en el mundo son miles las plantas que utilizan el carbón como fuente de energía, lo cual explica el rápido deterioro ambiental y de calidad de vida de gran parte de poblaciones de todo el mundo. Es el mas contaminante de los combustibles no solo por las toneladas de dióxido de carbono sino por otras sustancias altamente toxicas como mercurio, hollín entre otras que son emitidas a la atmósfera. Estas emisiones producen graves consecuencias en la salud de las poblaciones que se encuentran en las cercanías a estas plantas. Otra de las debilidades del carbón para producir electricidad es su baja eficiencia energética ya que se calcula que solo se aprovecha como mucho el 35% del total de carbón que se utiliza. Pero porque se sigue utilizando a pesar de estos aspectos tan negativos es simple la respuesta, es abundante ya que hay grandes reservas y es más barato extraerlo y procesarlo que otras fuentes limpias y renovables, además se siguen utilizando plantas antiguas sin realizar ninguna inversión extra. En algunos países se subvenciona a esta actividad lo cual desalienta a su reconversión hacia las energías renovables como fuentes de energía. Para detener el cambio climático y el deterioro ambiental es vital que se dejen de construir plantas a base de carbón y que de a poco sean reemplazadas por otras fuentes de energía ya que sus consecuencias ambientales son terribles. El carbón es el principal culpable junto a la combustión de petróleo de la contaminación ambiental global y el responsable del desequilibrio del planeta cuyas consecuencias se están comenzando a visualizar. Cada planta de petróleo que se inaugura o kilo de carbón que se extrae es una mala noticia para los que les preocupa el medio ambiente.

12. CENTRALES MAS IMPORTANTES Y PRODUCCIÓN EN ESPAÑA

13. CONSUMO DE ENEGÍA EN ESPAÑA

14. EL CARBÓN EN CANARIAS El carbón fue introducido en Canarias en el siglo XIX, importado casi en su totalidad desde Gran Bretaña, debido a su calidad y mejor precio. Se empleaba fundamentalmente para el accionamiento de los barcos (“carboneo de los vapores”), y también para la fabricación de gas ciudad para alumbrado público y usos domésticos, en sustitución de la madera. En los últimos años de este siglo, el carbón comenzó a usarse para la generación de electricidad. El abastecimiento de carbón fue creciendo desde principios del siglo, a través de los puertos de las Palmas y Santa Cruz de Tenerife. A finales del siglo XIX se alcanzó un volumen de 800.000Tn/año en el puerto de Las Palmas y 200.000 en el de Santa Cruz de Tenerife. Este carbón era importado y distribuido por compañías extranjeras establecidas en las Islas, destacando la Miller en la Las Palmas y la Hamilton en Tenerife. En la primera mitad del siglo XX desaparece como combustible en Canarias. Así, de las 800.000Tn de la primera mitad del siglo XIX, se pasa a menos de la mitad en las dos primeras décadas del siglo XX, y a la cuarta parte en los años 1940, continuando su descenso hasta su desaparición (1950 en Tenerife y 1960 en Gran Canaria) La crisis del petróleo de los años 1970 hace considerar la introducción de nuevo del carbón en Canarias para la producción de energía eléctrica en nuevas centrales y así se contemplaba en el Plan Energético de Canarias del año 1986. Sin embargo, la ubicación de esas centrales (en Gran Canaria y Tenerife) en las proximidades de las zonas turísticas, y el fuerte impacto medioambiental de las mismas, impidieron el uso de este combustible.