El carbón mineral es principalmente carbono que se encuentra en grandes yacimientos en el subsuelo.
El primer combustible fósil que ha utilizado el hombre es el carbón mineral. La obtención y generalización del uso del carbón a escala industrial están ligadas al desarrollo de la máquina de vapor.
Representa cerca del 70% de las reservas energéticas mundiales de combustibles fósiles conocidas actualmente, y es la más utilizada en la producción de electricidad a nivel mundial.
En España, sin embargo, la disponibilidad del carbón mineral es limitada (actualmente un 0.1% de las reservas mundiales) y su calidad es baja. Los principales yacimientos (hulla y antracita) se encuentran en Asturias y León. En Canarias no se utiliza como combustible.
Origen del carbón mineral
El carbón mineral es una sustancia fósil que se encuentra bajo la superficie terrestre. Es de origen vegetal, y es generada como resultado de la descomposición lenta de la materia orgánica de los bosques, acumulada en lugares pantanosos, lagunas y deltas fluviales, principalmente durante el período Carbonífero (desde 345 millones de años hasta 280 millones de años) de la Era Primaria.
Estos vegetales enterrados sufrieron un proceso de fermentación en ausencia de oxígeno, debido a la acción conjunta de microorganismos, en condiciones de presión y temperatura adecuados.
A medida que pasa el tiempo, el carbón mineral aumenta su contenido en carbono, lo que incrementa la calidad y poder calorífico del mismo.
Tipos de carbón mineral
Según este criterio, duración y condiciones (presión y temperatura) del proceso de carbonización, el carbón mineral se puede clasificar en cuatro categorías:
Turba
Lignito
Hulla
Antracita
Carbón artificial
A través de una serie de procesos, se obtiene carbón artificial; los más importantes son el coque y el carbón vegetal.
Coque
Carbón vegetal
Yacimientos de carbón mineral
El carbón mineral se encuentra en yacimientos en forma de vetas. El espesor necesario para que se pueda explotar un yacimiento es de 1.5 a 3 m, ya que los yacimientos de espesor menor a 35 centímetros no son rentables económicamente.
Tipos de yacimientos de carbón mineral
Los yacimientos de carbón mineral pueden ser de dos tipos:
A cielo abierto
Se lleva a cabo cuando el yacimiento se encuentra en la superficie o a escasa profundidad. Se retiran, en primer lugar, los materiales que cubren el carbón mineral y se procede luego a su extracción, como si se tratase de una cantera.
Una vez terminada la extracción, se recubre de nuevo el terreno con objeto de minimizar el impacto medioambiental.
El carbón mineral obtenido de esta forma es de baja calidad. Por lo tanto, solo resultará económicamente competitivo cuando su precio sea muy inferior al extraído mediante laboreo subterráneo.
Laboreo subterráneo
Se utiliza cuando el carbón mineral se encuentra a gran profundidad. Se perforan pozos hasta llegar a la beta y a continuación se excavan galerías para proceder a la extracción del mineral.
La ventilación se realiza por medio de motores, o pozos intercomunicados que eviten posibles acumulaciones de grisú23; este en una proporción mayor del 6% resulta explosivo.
Otro problema son las condiciones de trabajo a las que están expuestos los mineros pues, al inhalar partículas de sílice (SiO2) del cuarzo cristalizado o amorfo, pueden contraer una enfermedad llamada silicosis.
Una vez limpio, triturado y clasificado, el carbón mineral se traslada hasta los lugares de consumo en trenes, barcos o camiones. Esto encarece el producto; por ello, en un principio las industrias que utilizaban carbón tendían a concentrarse en las cuencas carboneras, sobre las que recaería prácticamente todo el impacto medioambiental consecuencia de la explotación.
Aplicaciones del carbón vegetal
Las aplicaciones del carbón son varias, siendo las principales:
- Es la mayor fuente de combustible usada para la generación de energía eléctrica.
- 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 con ayuda del carbón de coque.
Producción mundial de carbón mineral
Su uso comenzó a adquirir importancia hacia la segunda mitad del siglo XVIII, siendo una de las bases de la Revolución Industrial.
Reservas de carbón
Se estima que las reservas de carbón están en torno a 900 billones de toneladas y su consumo anual es de 2,8 billones de toneladas. Al ritmo actual de consumo se estima queda carbón para más de 200 años.
Las reservas más importantes se encuentran en EEUU, Rusia, China, Australia e India (aproximadamente el 60% de las reservas mundiales).
Los principales países consumidores de carbón son China e India. Actualmente China es el primer importador mundial y se estima que para el 2030 consumirá prácticamente la mitad de la producción mundial.
Ventajas y desventajas del uso del carbón mineral
| VENTAJAS | DESVENTAJAS |
|---|---|
| Se obtiene una gran cantidad de energía de forma sencilla, cómoda y regular. | Su extracción es peligrosa en cierto tipo de yacimientos |
| El carbón se suele consumir cerca de dónde se explota. Se ahorran costes de transporte | Al ser no renovable se agotará en el futuro |
| Seguro en su transporte, almacenamiento y utilización | Su combustión y extracción genera problemas ambiéntales. Contribuye al efecto invernadero, la lluvia ácida y alteración de ecosistemas. |
| La carestía del transporte obliga a que el consumo de carbón tenga que efectuarse cerca de los lugares de extracción. |
Impacto ambiental del carbón mineral
De un modo muy similar a los restantes combustibles fósiles, tanto la explotación como la utilización del carbón mineral dan lugar a serios deterioros medioambientales en el suelo, en las aguas y en la atmósfera.
Influencia sobre el suelo
Las explotaciones de carbón mineral a cielo abierto producen un considerable
impacto visual y destruyen una gran superficie de suelo. No obstante, estos efectos pueden eliminarse posteriormente mediante una oportuna restauración de los daños causados.
Influencia sobre el agua
En las centrales térmicas el vapor de agua se condensa gracias a un circuito de refrigeración que recoge agua de un río o del mar y que suele devolver al mismo a elevada temperatura, lo que altera por completo el ecosistema.
Al aumentar la temperatura del agua disminuye la cantidad de oxígeno disuelto en ella y precisamente esta insuficiencia imposibilita las condiciones de vida animal y vegetal que se desarrolla en el medio acuático.
No obstante, este problema se evita disponiendo un sistema cerrado, con torres de refrigeración, lo que permite que el calor desprendido se pueda aprovechar en pequeñas instalaciones, en especial de tipo agrícola.
Por otra parte, el agua empleada en el lavado del carbón en el exterior de las minas arrastra partículas a los ríos y al mar, con la consiguiente contaminación del ecosistema cercano, afectando fundamentalmente a la flora y fauna acuáticas.
Influencia sobre la atmósfera
En la combustión del carbón mineral se originan una serie de productos y residuos volátiles que pasan a la atmósfera: dióxido de carbono, vapor de agua, óxidos de azufre (SOx), óxidos de nitrógeno (NxOy), hidrocarburos y partículas sólidas.
Mientras que los dos primeros son característicos de todas las combustiones, los óxidos de azufre y de nitrógeno se producen como consecuencia de las impurezas que acompañan al carbón.
Todos estos gases son la causa de una serie de efectos perjudiciales, entre los que citaremos los siguientes:
Efecto invernadero
Disuelve en el agua de los mares y océanos, el dióxido de carbono restante se acumula en la atmósfera, aumentando su proporción progresivamente en el transcurso de los años. Ahora bien, el dióxido de carbono es diatérmano (transparente al calor) para la radiación solar que llega a la superficie de nuestro planeta y, en cambio, absorbe la radiación infrarroja que reemite la Tierra hacia el espacio. De esta forma se conserva más eficazmente el calor del Sol (efecto invernadero) y la temperatura de la atmósfera se eleva proporcionalmente al aumento de CO2, lo que se puede traducir en alteraciones climáticas importantes. Otros gases también responsables del efecto invernadero son: el metano (CH4), el hemióxido de nitrógeno (N2O) y los compuestos clorofluorocarbonados (CFCs).
Lluvia ácida
Los óxidos de nitrógeno y de azufre —procedentes de las impurezas que acompañan al carbón y que se desprenden en las centrales térmicas, aunque también se originan, en menor medida, en los automóviles y en las calefacciones— reaccionan con el agua de la lluvia formando ácidos nítrico y sulfúrico, que constituyen la llamada lluvia ácida, de efectos sumamente perniciosos para la vegetación.