Minería de carbón: Impactos ambientales y tecnologías utilizadas para producir carbón más limpio

Carbón

El carbón es un combustible prometedor para el futuro. Aunque es un combustible fósil no renovable que tarda millones de años en formarse, todavía se cree que el carbón es abundante.

En el año 2007, los recursos de carbón de los Estados Unidos totalizaron aproximadamente 486 mil millones de toneladas cortas, lo que es suficiente para proporcionar cientos de años de energía. Si bien parte de ese carbón se encuentra en lugares inaccesibles (como debajo de las ciudades) o demasiado difícil de extraer, todavía hay mucho carbón para utilizar como energía. Sin embargo, el carbón es un combustible problemático en lo que respecta al medio ambiente. En esta lección, aprenderemos sobre algunos de los problemas asociados con la quema de carbón y descubriremos tecnologías que se están utilizando para hacer del carbón una fuente de energía más limpia.

Impacto medioambiental

El carbón está compuesto principalmente de carbono y se encuentra bajo tierra. Cuando está en la tierra sin ser molestado, no impacta el medio ambiente. Sin embargo, cuando sacamos carbón del suelo y lo quemamos para generar electricidad , el carbón se convierte en dióxido de carbono, que se libera a la atmósfera junto con otros contaminantes.

Gas de efecto invernadero dióxido de carbono

Para recordar el término “efecto invernadero”, puede ser útil notar que el vidrio de un invernadero actúa de manera similar a los gases en la atmósfera, manteniendo parte del calor dentro del invernadero; algo así como la forma en que las ventanas de los automóviles absorben el calor y ayudan a mantenerlo dentro del automóvil en un día de verano.

Tecnologías limpias de carbón

El carbón es una fuente de combustible abundante y podría ser una fuente de electricidad durante muchos años, si pudiéramos encontrar una manera de hacer que el carbón sea más limpio. Afortunadamente, hay muchos equipos de científicos trabajando arduamente para resolver este problema; y gracias a las tecnologías de carbón limpio que han desarrollado, es posible que veamos una reducción en los efectos ambientales de la quema de carbón en el futuro.

Ahora, si alguna vez ha visto una planta de combustión de carbón, una de las cosas que probablemente le llamó la atención fue el humo y los gases que salen de las chimeneas. A esto se le llama ‘gas de combustión’. Este gas de combustión puede contener muchas impurezas, como azufre y nitrógeno, y estas impurezas se combinan con el vapor de agua y caen a la tierra en forma de lluvia ácida.

El lavado de carbón es un tipo de preparación de carbón que elimina las impurezas. El proceso implica triturar el carbón en pequeños trozos y lavarlo. Durante el proceso de lavado, el carbón flota hacia la superficie mientras que el azufre y otras impurezas se hunden.

Otra forma de hacer que la quema de carbón sea más limpia es utilizar sistemas de desulfuración de gases de combustión , que también se conocen como “depuradores”. Estos sistemas eliminan el dióxido de azufre de los gases de combustión. Este es un término fácil de recordar si recuerda que el prefijo ‘de’ significa eliminar, y el término ‘azufre’ se encuentra en la palabra. Por lo tanto, los sistemas de desulfuración de gases de combustión eliminan literalmente el dióxido de azufre de los gases de combustión. Durante este proceso, los gases de combustión se rocían con piedra caliza y agua. La piedra caliza y el azufre se combinan entre sí para formar una pasta húmeda que se parece un poco a la pasta de dientes que usa para lavarse los dientes por la mañana. Aunque no recomendaría utilizar este tipo de pasta para refrescar el aliento.

El nitrógeno es una parte normal del aire que respiramos y lo toleramos muy bien. Sin embargo, cuando se calienta el aire, como cuando se quema carbón, los átomos de nitrógeno se rompen y se unen con el oxígeno para formar ‘óxido de nitrógeno’ o ‘NOx’, que es la abreviatura y rima con calcetines. El óxido de nitrógeno es un contaminante que causa smog y lluvia ácida. Los quemadores de bajo NOx reducen las emisiones de óxido de nitrógeno al restringir el oxígeno y manipular el proceso de combustión cuando se quema carbón.

La gasificación es otro método que los científicos han descubierto para limpiar el carbón y, como sugiere su nombre, implica la conversión del carbón en gas. Con la gasificación, el carbón se somete a vapor y aire caliente a presión para romper las moléculas de carbono. Esto da como resultado una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno, que se puede utilizar para hacer girar una turbina de gas para generar electricidad. La gasificación puede eliminar las impurezas del carbón y es una excelente manera de eliminar la contaminación del carbón.

Hemos analizado varias formas de limpiar el carbón y eliminar las impurezas para que no se liberen a la atmósfera. Pero los científicos también han descubierto que pueden atrapar dióxido de carbono después de que se quema el carbón y evitar que dañe la atmósfera.

Este proceso se denomina captura y almacenamiento de carbono o CCS . CCS se define como el proceso de capturar dióxido de carbono y transportarlo a un almacenamiento subterráneo permanente. Cuando se utiliza la captura y el almacenamiento de carbono en una planta de combustión de carbón, gran parte del dióxido de carbono generado durante la combustión del carbón se transporta por tuberías u otro modo a sitios donde se puede almacenar a gran profundidad en áreas, como campos de petróleo o gas agotados. , evitando que se libere a la atmósfera.

Resumen de la lección

Revisemos. El carbón es un combustible fósil relativamente barato y seguirá siendo abundante mucho después de que se agoten las reservas de petróleo y gas natural. Sin embargo, la quema de carbón crea problemas para el medio ambiente. Cuando se quema carbón, libera dióxido de carbono y otras impurezas a la atmósfera. El dióxido de carbono es un “gas de efecto invernadero”, que es un gas en la atmósfera que absorbe la radiación infrarroja y atrapa el calor. Los gases de efecto invernadero contribuyen al calentamiento de la superficie de la tierra y la atmósfera inferior, lo que se conoce como “efecto invernadero”.

Aunque no existe el “carbón limpio”, existen nuevas tecnologías que están ayudando a que la quema de carbón sea menos dañina para el medio ambiente. Una de estas tecnologías se llama lavado de carbón , que es un tipo de preparación de carbón que elimina las impurezas al permitir que el carbón y las impurezas se separen.

Los sistemas de desulfuración de gases de combustión eliminan el dióxido de azufre de los gases de combustión rociando los gases de combustión con piedra caliza y agua para crear una pasta menos dañina. Los quemadores de bajo NOx reducen las emisiones de óxido de nitrógeno cuando se quema carbón, lo que evita que el óxido de nitrógeno se convierta en smog y lluvia ácida.

La gasificación es la conversión de carbón en gas, que elimina las impurezas del carbón. Este gas se utiliza luego para hacer girar una turbina de gas para generar electricidad. La captura y almacenamiento de carbono, o CCS , no evita las emisiones de dióxido de carbono; en cambio, captura el dióxido de carbono y lo transporta a un almacenamiento subterráneo permanente, evitando que se libere a la atmósfera.

Los resultados del aprendizaje

Después de ver esta lección en video, debería poder:

• Explicar los efectos ambientales negativos de la quema de carbón.
• Discutir las tecnologías de limpieza de carbón que se han desarrollado.