02-El carbón

El término carbón se puede aplicar a sustancias de diversos orígenes como el picón (leña parcialmente quemada), que se pueden utilizar como combustible. En todos los casos se lleva a cabo un proceso denominado carbonización, que consiste en eliminar de una sustancia orgánica todos los elementos que no sean carbono. Industrialmente los tipos básicos que se consideran son el carbón vegetal y el carbón mineral.

CARBÓN VEGETAL

El proceso tradicional de obtención del carbón vegetal comienza apilando leña para formar unos montículos que luego se recubren de tierra. Posteriormente se prende fuego al centro de la carbonera y el calor que desprende la combustión de la leña central cuece toda la madera a unos 400º C. En instalaciones más modernas la leña se coloca en el interior de un recinto que está parcial o totalmente enterrado para evitar pérdidas térmicas. Durante la carbonización, la madera elimina su humedad y las sales y azúcares de la savia, que contienen nitrógeno, hidrógeno, oxígeno o fósforo; de esta forma queda un material negro brillante, poroso y ligero. Este carbón vegetal se utiliza como combustible en calefacción doméstica o en fraguas de hierro, y como absorbente en mascarillas antigás.

En la actualidad las carboneras son edificios cerrados dentro de los que se apila la leña, tienen un quemador en un extremo y una salida de humos por el extremo opuesto, con lo cual la corriente de aire caliente cuece la leña.

CARBÓN MINERAL

El carbón mineral es el resultado de la carbonización de restos orgánicos vegetales durante millones de años. La superposición de capas sedimentarias sobre las capas vegetales aplica presiones extremadamente altas que, junto a las temperaturas del interior e la Tierra contribuyen al proceso. El resultado son unas capas pétreas llamadas vetas que están compuestas mayormente por carbono y que tiene una densidad entre 1 y 1,8 g/cm³.

El carbón mineral se clasifica por su rango, que es la proporción del elemento carbono que contiene y determina su poder calorífico. El rango es tanto mayor cuanto más antiguos son los sedimentos. Los rangos típicos son:

La extracción del carbón se puede realizar mediante canteras a cielo abierto en yacimientos de lignito, que están a poca profundidad. Pero es más frecuente la extracción en mina, que es una red de pozos y galerías subterráneas escavadas hasta encontrar las vetas de hulla o antracita. Como medidas de seguridad, todas las galerías están entibadas, es decir, reforzadas con arcos de acero y traviesas de madera para evitar su hundimiento, y al agotarse una galería o un pozo, se rellena con escombro de otra galería o se produce un derrumbamiento controlado. Además se mantiene una buena ventilación por todo el interior de la mina para suministrar aire a los mineros y para evacuar el gas grisú, que es el metano retenido durante la carbonización del yacimiento.

Los trozos de carbón se extraen de la mina mediante vagonetas y se lavan, se trituran y se clasifican. Por fin se transportan por tren o camión hasta las centrales eléctricas cercanas o a los centros de distribución para el consumo doméstico, desde donde se realiza la distribución por medio de camiones. La técnica más moderna de transporte de carbón consiste en pulverizarlo y mezclarlo con agua, para obtener un fluido que se bombea por unos tubos llamados carboductos. Cuando el carbón se importa desde países lejanos se utilizan los barcos carboneros.

APLICACIONES

La antracita y la hulla se consumen mayoritariamente como combustible en centrales generadoras de electricidad.

Su uso para calefacción se ha reducido en los países desarrollados, siendo desplazados por otras fuentes más limpias de calor (gas natural, propano, butano o energía eléctrica) para rebajar el índice de contaminación en las ciudades.

Es frecuente que la hulla sufra un proceso de enriquecimiento que consiste en quemarla parcialmente para aumentar su contenido en carbono y por tanto su poder calorífico. Cuando toda la masa de hulla está al rojo, se inyecta agua a presión para apagar la combustión. Como resultado de esto se obtiene una sustancia ligera y gris llamada coque que se utiliza en la obtención del hierro en los altos hornos. También se obtiene una mezcla muy energética de hidrógeno, metano y otros gases que se conoce como gas ciudad.

La hulla, y en menor medida el lignito, pueden sufrir un calentamiento en ausencia de aire del que se obtienen gases similares al gas ciudad, vapores amoniacales (que se usan para la fabricación de fertilizantes), aceites minerales (usados como lubricantes) y brea (que se refina para obtener alquitrán para asfaltar carreteras). El humo que se pega en las chimeneas se llama carbón de retorta o de matraz y se usa en electrónica por sus propiedades como conductor eléctrico para hacer potenciómetros o electrodos.

Para saber más:

Instituto Nacional del Carbón

European Carbon and Graphite Association