El carbón se forma a partir de material vegetal antiguo enterrado y transformado por el calor y la presión a lo largo de millones de años, y yo lo obtengo extrayéndolo de la tierra, ya sea en la superficie o en las profundidades del subsuelo. Cuando miro cómo se hace el carbón, veo un proceso que empieza con restos de plantas que se convierten en turba, para luego transformarse poco a poco en distintos tipos de carbón. Hoy se extrae carbón en más de 70 países, con unas 6.900 minas que producen 8.900 millones de toneladas al año.
Cómo se forma el carbón
El carbón se forma cuando las capas de plantas muertas se entierran, prensan y calientan en las profundidades del subsuelo, transformándose lentamente a lo largo de millones de años de turba en tipos de carbón más duros y ricos en carbono. Cuando miro cómo se forma el carbón, veo una transformación paso a paso que empieza con turba blanda y esponjosa y termina con antracita brillante y dura.
Etapas de la formación del carbón
Permítanme desglosarles las principales etapas de la formación del carbón. Cada etapa muestra cómo cambia el material vegetal a medida que se entierra a mayor profundidad y se expone a más calor y presión:
- Turba 🌱
Para mí, la turba es el primer paso. Se forma a partir de plantas muertas en lugares pantanosos y con poco oxígeno. La turba es blanda, húmeda y tiene el menor contenido de carbono. - Lignito (lignito) 🟫
Cuando la turba se entierra y se exprime, se convierte en lignito. El lignito sigue siendo blando y marrón, pero tiene más carbono y menos agua que la turba. - Carbón bituminoso ⚫
Con más calor y presión, el lignito se convierte en carbón bituminoso. Este tipo es más duro, más oscuro y arde más. Suele utilizarse para la electricidad y el acero. - Antracita 💎
La última etapa es la antracita. Es la que se forma bajo más calor y presión. La antracita es brillante, dura y tiene el mayor contenido de carbono. Su combustión es limpia y caliente.
He aquí una tabla que muestra cómo cambia el contenido de carbono y oxígeno a medida que madura el carbón:
| Rango del carbón Etapa | Contenido aproximado de carbono (%) | Contenido de oxígeno en grupos funcionales (Wt.%) |
|---|---|---|
| Turba/Lignito | ~65.5 – 70.5 | Alta (OCOOH 8.0%) |
| Sub-bituminoso | ~75.5 – 81.5 | Inferior (OCOOH 0,3-0,6%) |
| Bituminoso | ~85.5 – 88.6 | Muy bajo (OCOOH cerca de 0%) |
| Antracita | ~90.3 | Mínimo (OCOOH 0%) |
A medida que el carbón pasa por estas etapas, observo que el carbono aumenta y el oxígeno disminuye. Esto hace que el carbón sea más duro y mejor para quemar.
Los científicos utilizan pruebas como la reflectancia de la vitrinita y observan cosas como el índice de hidrógeno y los biomarcadores moleculares para rastrear estos cambios. Por ejemplo, en la formación Guaduas, veo que el carbón con mayor madurez tiene más carbono, menos cenizas y menos azufre.
Tipos por formación
Cuando hablo de cómo se forma el carbón, también me fijo en los distintos tipos de carbón que se derivan de este proceso. Cada tipo se forma en condiciones diferentes y tiene sus propios usos.
- Turba: Suave, marrón y llena de trozos de plantas. Se utiliza en jardines y a veces como combustible.
- Lignito: Lignito, más compacto, más energético que la turba. Se utiliza en centrales eléctricas.
- Carbón bituminoso: Más duro, negro y brillante. Se utiliza para la electricidad y la fabricación de acero.
- Antracita: El más duro y brillante. Quema más caliente y limpio. Se utiliza para calentar.
Me parece que el tipo de carbón depende de la profundidad a la que se enterró y de la cantidad de calor y presión que sintió. Cuanto más profundo y caliente, más duro es el carbón.
La cronología de la formación del carbón comenzó en el Periodo Carbonífero, cuando plantas gigantes cubrían la Tierra. Estas plantas murieron, cayeron en pantanos e iniciaron el viaje de la turba a la antracita. A lo largo de millones de años, los cambios geológicos, la actividad microbiana y las reacciones químicas convirtieron los restos vegetales en el carbón que utilizamos hoy.
Tipos de carbón
Turba
La turba es el primer escalón de la familia del carbón. Cuando camino por una zona pantanosa, a veces veo turba formándose justo bajo mis pies. Parece tierra oscura, esponjosa y húmeda al tacto. La turba procede de capas de plantas muertas que se amontonan en lugares donde el agua impide la entrada de aire. Por eso, las plantas no se pudren del todo.
- La turba es blanda y desmenuzable.
- Retiene mucha agua.
- A veces se utiliza en jardines o como combustible de bajo consumo.
Para mí, la turba es el "bebé" del mundo del carbón. Tiene el menor contenido de carbono y no arde tanto como otros tipos. La mayoría de las centrales eléctricas no utilizan turba porque no desprende mucha energía.
Lignito
El lignito es el paso siguiente a la turba y suele denominarse lignito. Me doy cuenta de que hay lignito cuando veo una roca blanda de color negro parduzco que se rompe con facilidad. Se forma cuando la turba se entierra a mayor profundidad y empieza a secarse. El lignito tiene más carbono que la turba, por lo que arde mejor, pero sigue sin ser tan potente como otros tipos de carbón.
Esto es lo que destaca del lignito:
- Su contenido energético es superior al de la turba, pero inferior al del carbón bituminoso.
- El lignito se utiliza sobre todo en centrales eléctricas cercanas al lugar donde se extrae.
- Representa alrededor del 8% del mercado estadounidense del carbón.
¿Lo sabías? Países como Alemania, India y China producen mucho lignito. Veo minas de lignito en muchas partes de Europa y Asia, donde es una importante fuente de electricidad.
Bituminoso
El carbón bituminoso es el tipo de carbón más utilizado en el mundo. Cuando sostengo un trozo de carbón bituminoso, veo una roca negra y dura que parece más pesada y densa que el lignito. Este carbón tiene un contenido de carbono mucho más alto, lo que significa que arde más caliente y durante más tiempo.
Permítame mostrarle cómo se comparan estos tipos:
| Tipo de carbón | Contenido de carbono (%) | Contenido energético | Cuota de mercado en EE.UU. (%) | Cuota de mercado mundial (%) |
|---|---|---|---|---|
| Turba | ~60 | Muy bajo | N/A | N/A |
| Lignito | 25 – 35 | Más bajo | 8 | N/A |
| Bituminoso | 45 – 86 | Alta | 46 | 35.67 |
El carbón bituminoso destaca por varias razones:
- Impulsa la mayor parte de las centrales eléctricas del mundo.
- Veo que se utiliza en la fabricación de acero, cemento e incluso productos químicos.
- Posee unas 35,67% del mercado mundial del carbón, lo que lo convierte en la primera opción para muchas industrias.
El carbón bituminoso es más difícil de encender que el lignito, pero una vez que empieza a arder, desprende mucho más calor. Por eso lo considero el "caballo de batalla" de la familia del carbón.
Cuando comparo el carbón bituminoso con el lignito, observo que el bituminoso tiene más carbono, menos humedad y una mayor tendencia a la coquización. Esto lo hace ideal para aplicaciones industriales, sobre todo cuando se necesita mucho calor o coque.
Antracita
La antracita es el tipo de carbón más duro, brillante y energético. Cuando sostengo un trozo de antracita, me doy cuenta de lo densa y brillante que es. Casi parece una piedra preciosa negra. Siempre le digo a la gente que la antracita se distingue de otros carbones por su alto contenido en carbono y su potente calor.
Esto es lo que hace especial a la antracita:
- Muy alto contenido en carbono: Normalmente entre 92% y 98%. Eso es más alto que cualquier otro tipo de carbón.
- Valor energético más alto: La antracita emite más calor por libra que otros carbones, lo que la convierte en la mejor opción cuando necesito un calor fuerte y constante.
- Materia poco volátil: No tiene mucho material que se queme rápidamente, por lo que necesita calderas especiales para arder bien.
- Duro y brillante: Es difícil de romper y tiene un brillo vidrioso.
- Escaso y valioso: La antracita es rara. En Estados Unidos, se encuentra casi toda en el noreste de Pensilvania. Constituye menos del 1% de todo el carbón extraído en el país.
Como la antracita es tan difícil de encontrar y necesita un equipo especial para quemarse, suelo verla utilizada en industrias metalúrgicas o para calefacción doméstica, donde se necesita combustible limpio y caliente.
Los estudios técnicos demuestran que el contenido de carbono fijo de la antracita oscila entre 86% y 98%. Su baja humedad (3-6%) y su escasa materia volátil (2-12%) hacen que su combustión sea lenta y limpia. He leído que su escasez se debe a la limitación de sus yacimientos y a la necesidad de métodos de combustión especiales. Por eso la antracita es apreciada pero no se utiliza tanto como otros tipos de carbón.
Principales diferencias
Las principales diferencias entre los distintos tipos de carbón radican en su contenido de carbono, su valor energético y su facilidad de combustión. Me gusta compararlas una al lado de la otra para ver en qué se diferencia cada una.
| Tipo de carbón | Contenido de carbono (%) | Valor energético (BTU/lb) | Materia volátil (%) | Uso típico | Color y textura |
|---|---|---|---|---|---|
| Turba | ~60 | Muy bajo | Alta | Jardines, poco combustible | Marrón, esponjoso |
| Lignito | 25-35 | Bajo | Alta | Centrales eléctricas | Marrón, desmenuzable |
| Bituminoso | 45-86 | Media a alta | Medio | Electricidad, acero | Negro, de blando a duro |
| Antracita | 86-98 | Más alto | Muy bajo | Industria metalúrgica, calor | Negro, brillante, duro |
- Turba es blando y húmedo, no es bueno como combustible.
- Lignito es mejor, pero sigue sin ser muy potente.
- Bituminoso es el caballo de batalla, utilizado en la mayoría de las centrales eléctricas e industrias.
- Antracita es el rey del calor, pero es poco frecuente y su uso requiere un cuidado especial.
Siempre lo recuerdo: cuanto más alto es el carbono, más energía desprende el carbón. La antracita gana en ambas cosas, pero no la veo en todas partes porque es muy escasa.
Cuando veo cómo reaccionan los distintos carbones en los estudios de gasificación, observo que los carbones con más materia volátil (como el lignito) producen más gas y reaccionan más rápido. La antracita, con poca materia volátil, arde más despacio y necesita temperaturas más altas. Por eso, cada tipo de carbón sirve para una tarea distinta, desde combustible para el jardín hasta para alimentar grandes fábricas.
Cómo se extrae el carbón
Para entender cómo se desarrolla el carbón, necesitamos saber cómo se entierra generalmente.
Por lo general, el carbón se entierra de dos maneras: a cielo abierto o bajo tierra. La minería de superficie se define como la que se realiza a menos de 60 metros de la superficie, y la subterránea, como la que se realiza a más de 60 metros de la superficie.
Se extraen de distintas maneras. La minería a cielo abierto es más fácil, mientras que la minería subterránea es más complicada y peligrosa para los mineros del carbón.
Minería a cielo abierto:
La minería a cielo abierto es la forma más sencilla de extracción, con la veta de carbón muy cerca de la superficie. La extracción suele consistir en retirar la sobrecarga, remover la tierra y la roca con excavadoras, etc., luego perforar, fracturar y decapar sistemáticamente con excavadoras y, por último, transportar con el camión volquete, semirremolque basculante o semirremolque basculante.
La minería a cielo abierto puede utilizarse tanto en zonas llanas como montañosas. La minería a cielo abierto en zonas montañosas se denomina minería de contorno. La minería de contorno sigue las crestas, o curvas de nivel, alrededor de una colina.
La minería a cielo abierto suele implicar:
- Retirar una parte o la totalidad de la veta de carbón enterrada para dejarla al descubierto.
- Elimine el material sobrante en los valles cercanos.
La minería general se divide en los cinco pasos siguientes:
- En primer lugar, hay que retirar la capa de roca y la capa de tierra situada por encima y entre la veta de carbón.
- Una vez extraída la veta de carbón, habrá mucha tierra y roca sobrantes, que se verterán en el valle adyacente.
- Utilizar grandes equipos de movimiento de tierras para empezar a excavar carbón. Selecciona distintos equipos según el método de minería y la escala.
- A medida que continúe la extracción de carbón, puede ser necesario volver a clasificarla según las circunstancias específicas.
- Una vez finalizada la extracción de carbón, se suelen utilizar métodos como la cobertura vegetal para reducir la contaminación.
¿Qué le hace a la tierra la minería a cielo abierto?
La minería del carbón crea grandes agujeros en el suelo, así que cuando se extrae el carbón, tenemos que restaurar la mina. Tenemos que elaborar un plan y repararla poco a poco.
Minería subterránea
Cuando los filones de carbón se encuentran a gran profundidad, utilizo la minería subterránea. Este método me permite llegar al carbón que se encuentra muy por debajo de la superficie. Esto es lo que hago:
- 🕳️ Excavo pozos o túneles hasta la veta de carbón.
- 🚇 Construyo pasillos para que mi equipo y las máquinas puedan llegar al carbón.
- ⛏️ Corto el carbón de la veta utilizando máquinas o herramientas manuales.
- 🚂 Muevo el carbón hasta la superficie utilizando cintas transportadoras o carros.
- 🛑 Apoyo los túneles con acero o madera para mantenerlos seguros.
La minería subterránea requiere más planificación y controles de seguridad. Vigilo riesgos como derrumbes o escapes de gas. Mi equipo lleva equipo de seguridad y sigue normas estrictas. También utilizo máquinas especiales para medir la calidad del aire y la resistencia del túnel.
Minería de salas y pilares
¿Cuándo se utiliza este método?
La sala y el pilar suelen utilizarse para yacimientos planos.
¿Cómo funciona?
En la minería de cámaras y pilares, los yacimientos de carbón se explotan cortando una red de "cámaras" en la veta de carbón y dejando también "pilares" de carbón. Los yacimientos de carbón se explotan cortando una red de "salas" en la veta de carbón y dejando atrás "pilares" de carbón para sostener el techo de la mina. Estos pilares pueden representar hasta 40% del carbón total de la veta, aunque a veces este carbón puede recuperarse en una fase posterior.
Minería de tajo largo
¿Cuándo se utiliza este método?
La minería de tajo largo se utiliza para extraer una larga pared de carbón en una sola tajada.
¿Cómo funciona?
La minería de tajo largo consiste en extraer todo el carbón de una sección del filón, o "frente", mediante cizalladoras mecánicas. La longitud del frente puede variar entre 100 y 350 metros. Autoavance o "frente" con cizalladoras mecánicas. La longitud del frente puede variar entre 100 y 350 m.
Unos soportes hidráulicos autopropulsados sostienen temporalmente el techo mientras se extrae el carbón. Cuando se ha extraído el carbón de la zona, se deja que el techo se derrumbe. Más de 75% del carbón del yacimiento pueden extraerse de paneles de carbón que pueden extenderse 3 km a través de la veta de carbón.
Transporte
Por último, trasladar el carbón de la mina a donde la gente lo necesita. Así es como se transporta el carbón a las centrales eléctricas, las fábricas o los puertos para su envío. Utilizo trenes, semirremolques basculantesbarcazas e incluso cintas transportadoras.
Conclusión
Métodos de minería de carbón común para estos dos, por lo general que la minería, se basará en su situación real para elegir. No importa qué tipo de método de minería se utiliza, no debemos ignorar el impacto sobre la ecología después de la finalización de la minería. Tenemos que reparar el medio ambiente por algunos medios.
Consulte: https://en.wikipedia.org/wiki/Coal
FAQ
¿Cuáles son las etapas de la formación del carbón?
El carbón se forma en cuatro etapas: turba, lignito, carbón bituminoso y antracita. Si hay más presión y calor en el lugar donde se entierra el carbón, se producirá mejor antracita.
¿Es el carbón una fuente de energía renovable?
No, el carbón es una fuente de energía no renovable. Del mismo modo, los combustibles fósiles, como el carbón, son fuentes de energía no renovables, al igual que el petróleo y el gas natural. Todos ellos tardan cientos de millones de años en producirse.
