În grupul combustibililor fosili găsim cărbunele. Cărbunele este un combustibil care se obține din sol din acumularea de resturi vegetale. Este considerat unul dintre cele mai vechi tipuri de combustibili fosili folositi de om. Deși în prezent este încă folosit pentru a genera energie și a produce derivate în industrie, utilizarea sa a fost redusă în unele locuri din cauza poluării pe care o generează.
Cu toate acestea, este esențial să înțelegem că nu tot cărbunele este la fel. Sunt diferite tipuri de cărbune care sunt folosite în scopuri diferite. În acest articol, vom explora principalele tipuri de cărbune, caracteristicile acestora și cele mai frecvente utilizări în industrie și casă.
Cărbunele ca combustibil fosil
Cărbunele este o resursă care este abundentă pe planetă, dar Extracția este un proces dificil și costisitor.. Acest fapt contribuie la faptul că, pe măsură ce rezervele se epuizează, obținerea lor devine din ce în ce mai complicată și mai costisitoare. În funcție de compoziția sa, fiecare tip de cărbune are o putere calorică diferită, care influențează direct utilizarea acestuia.
Cărbunele provine dintr-o rocă sedimentară neagră care se formează ca urmare a combinației de cantități mari de apă și resturi vegetale. Acest proces este cunoscut sub numele de carbonificare, un fenomen care are loc de milioane de ani. Acesta este unul dintre motivele pentru care cărbunele este clasificat ca energie neregenerabilă, întrucât regenerarea sa este extrem de lentă în comparație cu viteza cu care este extras și consumat.
În compoziția sa găsim o cantitate mare de carbon, ceea ce îi conferă capacitatea de a genera căldură atunci când este ars. Acest lucru îl face unul dintre cei mai folosiți combustibili fosili la nivel mondial. Extracția sa se realizează în minele de cărbune din întreaga lume.. Din păcate, arderea cărbunelui generează o cantitate mare de emisii poluante, inclusiv dioxid de carbon (CO2), care contribuie la încălzirea globală.
Originea și caracteristicile tipurilor de cărbune
Cărbunele a început să se formeze în urmă cu aproximativ 360 de milioane de ani în perioada carboniferului. În această etapă, suprafețe mari de vegetație terestră au fost îngropate sub straturi de sedimente. Pe parcursul a milioane de ani, presiunea și căldura la care au fost supuse aceste rămășițe de plante au determinat transformarea lor în cărbune. Acest proces este atât de lung încât cărbunele este considerat o resursă neregenerabilă.
La plante, procesul de fotosinteză le permite să stocheze energie sub formă de carbon. Când plantele și copacii mor și se descompun sub straturi de sol, această energie este prinsă în resturile plantei. Pe măsură ce descompunerea progresează, aceste plante eliberează mai mult carbon, care formează încet sedimente carbonice care apoi sunt transformate în cărbune.
Caracteristicile cărbunelui depind de valorile presiunii și temperaturii la care a fost supus materialul vegetal în timpul transformării sale. Prin urmare, găsim mai multe tipuri de cărbune care se disting prin gradul lor de puritate, duritate și conținut de carbon. Zone precum mlaștini și alte zone inundate sunt habitate ideale pentru formarea cărbunelui, deoarece acolo are loc acumularea de cantități mari de materie vegetală în descompunere.
Tipuri de cărbune
Există mai multe tipuri de cărbune, fiecare cu caracteristici diferite care determină utilizarea lui în industrie și energie. Mai jos, explicăm principalele tipuri:
1. Turba
Turba este o formă timpurie de cărbune și are cel mai scăzut conținut de carbon, cu aproximativ a 55% carbon în componenţa sa. Acesta este motivul pentru care este tipul de cărbune cu putere calorică mai mică. Culoarea sa este verzuie sau maro și conține o cantitate bună de umiditate. Deși utilizarea sa ca combustibil este limitată din cauza randamentului său scăzut, este folosit în grădinărit ca substrat sau îngrășământ.
Turba, atunci când este arsă, eliberează o cantitate mare de fum și cenușă, ceea ce o face o opțiune ineficientă și curată ca combustibil. Este folosit în principal pentru sarcini minore casnice și grădinărit, dar nu este potrivit pentru generarea de energie la scară largă.
2. Cărbune brun
Lignitul este un tip de cărbune de calitate intermediară. Se formează din comprimarea turbei și conține între 60% și 75% carbon. Este negru și are o textură groasă. Lui putere calorica este mai mare decât cea a turbei, dar este încă relativ scăzută în comparație cu alte tipuri de cărbune.
Lignitul este utilizat în principal în centrale electrice rudimentar pentru a genera energie. Cu toate acestea, nu are aplicații în afară de aceasta datorită densității reduse de energie și umidității ridicate.
3. Cărbune
Cărbunele tare, cunoscut și sub numele de cărbune de piatră, este un tip de cărbune care se formează din comprimarea lignitului. Conține între 75% și 85% carbon, ceea ce îi conferă o putere calorică mai mare, ideală pentru generarea de energie electrică în centrale termice. Acest tip de cărbune are o culoare neagră opac și o textură strălucitoare, grasă.
Pe lângă utilizarea în termocentrale, cărbunele este folosit și pentru producția de cocs, care este folosit în industria siderurgică. De fapt, cocsul este esențial în topirea fierului și în alte aplicații industriale datorită proprietăților sale ca reductor chimic.
4. Antracit
Antracitul este tipul de cărbune cu cea mai bună calitate și cel mai mare procent de carbon, care poate ajunge până la 95%. Este negru strălucitor și are o textură foarte tare. Datorită densității sale mari de energie, acest tip de cărbune este utilizat în cazane industriale și în incalzire casnica.
Antracitul produce puțină cenușă atunci când este ars și este considerat cel mai curat cărbune dintre fosile. Cu toate acestea, costul său ridicat a dus la alți combustibili mai ieftini, precum gazul natural, înlocuindu-l în multe cazuri. Cu toate acestea, rămâne un material valoros în aplicațiile în care este necesară o putere termică ridicată.
Utilizări ale cărbunelui și derivaților săi
Cărbunele a fost folosit de-a lungul istoriei în diverse scopuri. Printre utilizările sale principale se numără următoarele:
- Producerea energiei electrice: Chiar și în multe țări, cărbunele este principala sursă de energie electrică. Centralele termice ard cărbune pentru a încălzi apa și a genera abur, care antrenează turbinele și generează electricitate.
- Industria oțelului: Industria siderurgică depinde de cărbune, în special de cocs, pentru a produce oțel.
- Uz casnic: În unele zone rurale, cărbunele este încă folosit ca combustibil pentru încălzire.
- Derivate industriale: Prin distilarea uscată a cărbunelui se obțin produse precum gazul de cărbune, gudronul și cocsul, toate esențiale în industria chimică.
Impactul cărbunelui asupra mediului
În ciuda importanței sale istorice și actuale, utilizarea cărbunelui are consecințe grave asupra mediului. Arderea cărbunelui este una dintre principalele surse de poluare a aerului, deoarece generează gaze cu efect de seră precum dioxid de carbon (CO2) și oxid de sulf (SO2), care contribuie la ploile acide și la încălzirea globală.
De fapt, exploatarea și arderea cărbunelui a fost identificată ca una dintre principalele surse de dioxid de carbon din lume, stârnind îngrijorări cu privire la utilizarea lui viitoare. În plus, exploatarea cărbunelui are un impact puternic asupra peisajului, biodiversității și apelor subterane.
O alternativă promițătoare la această situație este captarea și stocarea carbonului (CCS), o tehnologie care permite captarea și stocarea emisiilor de CO2 în formațiuni de roci subterane sau reutilizate în procesele industriale. Cu toate acestea, această tehnologie este încă în curs de dezvoltare și nu a fost implementată la scară largă.
Viitorul cărbunelui în context energetic
Având în vedere interesul crescând pentru reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră, mai multe țări iau măsuri pentru a-și reduce dependența de cărbune. Energiile regenerabile, cum ar fi solar, eolian și geotermal, încep să înlocuiască cărbunele ca principale surse de energie din lume.
Deși cărbunele rămâne o sursă importantă de energie, în special în țările în curs de dezvoltare, este posibil ca utilizarea sa să scadă în următoarele decenii, pe măsură ce soluțiile de energie curată și durabilă devin mai accesibile și mai accesibile. Diverse guverne implementează deja politici pentru a abandona treptat cărbunele și a investi în surse regenerabile.
Pe scurt, în timp ce cărbunele a jucat un rol crucial în industrializarea lumii, impactul său asupra mediului și urgența climatică au determinat căutarea unor alternative mai curate și mai durabile. Cu toate acestea, utilizarea și exploatarea sa rămân vitale în anumite industrii și țări. Prin urmare, viitorul cărbunelui va fi probabil marcat de o tranziție treptată către tehnologii mai curate și mai eficiente și de angajarea sa mai selectivă în aplicații în care nu există înlocuitori imediati.