Camí del negre al verd

Etxebeste Aduriz, Egoitz

Elhuyar Zientzia

El carbó va ser, serà i serà una important font d'energia. Així asseguren els experts que en el futur augmentarà la importància del carbó. Però per a això, el primer que cal solucionar és el principal problema del carbó: passar de ser un dels combustibles més bruts existents a ser net: de negre a verd. Els investigadors estan treballant en això. No és un repte fàcil.
Camí del negre al verd
01/12/2007 | Etxebeste Aduriz, Egoitz | Elhuyar Zientzia Komunikazioa
(Foto: Indiana Office of Energy Defense Development)

Encara que els primers usos del carbó són molt anteriors, el XVIII. i XIX. En el segle XX va adquirir una gran importància. El carbó va ser un dels revolucionaris més importants de la revolució industrial. Llavors s'utilitzava per a obtenir energia mecànica a través de màquines de vapor, i en el XIX. A principis del segle XX, fins i tot per a l'extracció de gas per a il·luminar les ciutats. Després va arribar l'era de l'electricitat i va canviar l'ús del carbó per a produir electricitat.

Thomas Edison va posar en marxa la primera central tèrmica alimentada amb carbó de Manhattan en 1882. Des de llavors, el carbó s'ha utilitzat principalment per a generar electricitat. En l'actualitat el carbó continua tenint gran importància. El 40% de l'electricitat mundial s'obté a través del carbó. I la producció de carbó continua creixent any rere any, gairebé duplicant-se en els últims 25 anys.

El carbó és imprescindible per a l'estabilitat econòmica de diversos països. Combustible que està impulsant el creixement econòmic de la Xina i l'Índia. I els EUA i la Unió Europea, per exemple, han inclòs el carbó en els seus plans estratègics com a font d'energia a considerar en el futur.

Abundant, barat i negre

Segons dades aportades per l'Institut Mundial del Carbó, les reserves conegudes sumen gairebé mil bilions de tones de carbó. Això significa que hi ha carbó per a uns 150 anys. El petroli i el gas poden esgotar-se en 40 i 60 anys. D'altra banda, les reserves de carbó estan bastant repartides per tot el món. El carbó està present en gairebé tots els països, encara que les majors reserves es troben als EUA, Rússia i la Xina. Comparant novament amb el petroli i el gas, gairebé el 70% d'ells es troben a Orient Mitjà.

O.T. Alken va traçar aquesta sàtira sobre la importància que estaven adquirint els motors de vapor en 1831.
O.T. Alken

Tenint en compte aquestes dades, no és d'estranyar que diversos països estiguin interessats en el carbó. De fet, és el combustible fòssil més abundant, és barat i, a més, cadascun té a la seva casa.

Però el carbó és negre

El carbó és bàsicament carboni --depenent de la mena de carbó pot aconseguir el 70-98% de carboni-. Per això, en cremar el carbó, el carboni s'uneix a l'oxigen, alliberant CO 2 més que qualsevol altre combustible. I el CO 2 és transparent, però sabem de quin color té conseqüències…

Per a generar una hora d'electricitat amb carbó, s'emet un quilo de CO 2 (als Estats Units, segons el MIT). La generació de la mateixa quantitat d'electricitat a partir de gas natural suposa un màxim de la meitat d'aquesta, mentre que la utilització d'energia eòlica, solar o nuclear no suposa l'emissió de CO 2. Així, el carbó té molt a veure amb l'efecte d'hivernacle, que cada any emet 10.000 milions de tones de CO 2 a l'atmosfera. La crema de carbó és l'activitat humana que més CO 2 emet després dels derivats del petroli cremats en el transport.

Després del carboni, l'hidrogen és el component més important del carbó. Però també té impureses. Per exemple, és habitual tenir nitrogen i sofre. En conseqüència, en cremar el carbó s'emeten també òxids de nitrogen i sofre (NO x i SOTA x ) que poden provocar pluja àcida. Altres impureses, com els metalls pesants, s'alliberen com a matèria particulada i poden produir smoga.

(Foto: D'arxiu)

Tecnologies verdes

No obstant això, en els últims 25 anys s'està fent un gran esforç per desenvolupar tecnologies netes de carbó. I en aquest camí van els plans dels EUA i la UE. L'objectiu és desenvolupar aquestes tecnologies el més ràpid i ràpid possible perquè el carbó sigui més verd.

El carbó es trenca i es crema en una caldera en les centrals tèrmiques utilitzades fins avui per a la generació d'electricitat. La calor aportada per aquesta combustió converteix l'aigua dels tubs que envolten la caldera en vapor. Aquest vapor a alta pressió mou les turbines de vapor. Finalment, els generadors elèctrics converteixen l'energia mecànica de les turbines en electricitat. En l'actualitat, així s'obté el 90% de l'electricitat generada a partir del carbó.

Les tecnologies netes de carbó permeten controlar en gran manera les partícules NO x , SOTA x i unes altres que s'alliberen en cremar carbó en modernes centrals. D'una banda, el carbó pot ser netejat prèviament mitjançant diversos procediments, eliminant en part el sofre i les impureses minerals. Això permet reduir la cendra a la meitat. A més, el carbó tractat d'aquesta forma pot augmentar l'eficiència de les centrals, per la qual cosa s'ha d'emetre menys CO 2 que en cas contrari per a obtenir la mateixa quantitat d'electricitat.

També es poden tractar els gasos de fuita després de la combustió. Els filtres i precipitadores electroestàtics permeten la recollida del 99,5% de les partícules. Altres procediments permeten reduir els òxids de sofre i de nitrogen en un 99% i 80-90% respectivament.

La reducció d'emissions de CO 2 és una altra qüestió. I aquest és precisament el major repte actual. Una manera de fer-ho és augmentar l'eficiència de la transformació d'energia. D'aquesta forma, a major eficiència, major electricitat s'obté amb la mateixa quantitat de combustible i, en proporció, menor emissió de CO 2.

La reducció de les emissions de CO 2 és el major repte de les centrals actuals.
Banjo

L'eficiència mitjana de les centrals és del 30%. Però a mesura que la tecnologia avança l'eficiència de les centrals va en augment. En les denominades centrals supercrítiques i ultrasupercríticas, el vapor se sotmet a temperatures i pressions superiors, la qual cosa permet una eficiència del 40-50%.

Existeixen centrals de cicle combinat de gasificació integrada (IGCC). En els plans d'embelliment del carbó, s'aposta sobretot per aquesta mena de centrals. En aquestes centrals, en lloc de cremar directament el carbó, es gasifica primer. Per a això, el carbó és tractat amb oxigen i vapor d'aigua a pressió. El resultat d'aquesta reacció és una mescla de gasos composta principalment per monòxid de carboni i hidrogen: gas de síntesi.

Posteriorment, aquest gas de síntesi es mou fàcilment per una turbina de gas. No obstant això, els gasos de combustió resultants encara tenen suficient calor per a evaporar l'aigua. I aquest vapor mou una altra turbina. Totes dues turbines, per tant, funcionen en cicle combinat per a produir electricitat. D'aquesta forma s'aconsegueix una alta eficiència del 40-50%. A més, el gas de síntesi pot purificar-se abans de ser cremat per a reduir les emissions de NO x i SOTA x en un 95-99%.

No obstant això, l'augment de l'eficiència permet reduir les emissions de CO 2 en un màxim d'un 25-30%. Però si es vol reescalfar el carbó, serà més necessari. Les emissions de CO 2 han de reduir-se molt més fins a la seva eliminació si és possible. Per a aconseguir-ho, els investigadors investiguen tecnologies de captura i emmagatzematge de carboni. L'objectiu és capturar i emmagatzemar CO 2 de la combustió o gasificació del carbó en llocs segurs per a evitar que arribi a l'atmosfera.

De fet, la tecnologia de captura de CO 2 està desenvolupada i s'utilitza per a la indústria alimentària i química per a obtenir CO 2 pur. No obstant això, per a poder utilitzar-la en gran volum és necessari un major desenvolupament d'aquesta tecnologia.

Per combustió del gas de síntesi es mou una turbina de gas.
Siemens

És possible capturar CO 2 dels gasos de fuita de les centrals convencionals, per tant, però hauria de treballar-se amb grans volums i a més de ser costós, seria necessari disposar de molta energia. Per tant, és possible que no sigui rendible en aquesta mena de centrals. En les centrals IGCC, per contra, es pot recuperar el CO 2 abans que es cremi el gas de síntesi. Per a això és necessari realitzar una conversió de monòxid de carboni en el gas de síntesi: amb l'ajuda del catalitzador adequat, el CO reacciona amb el vapor d'aigua donant CO 2 i H 2. En aquest cas, el CO 2 estaria més concentrat i seria més fàcil separar-ho del gas de síntesi. Eliminant el CO 2 quedaria l'hidrogen que s'utilitzaria com a combustible. Cal tenir en compte, per tant, que les centrals IGCC poden ser també una manera d'obtenir hidrogen a partir del carbó.

Una vegada atrapat el CO 2, cal guardar-ho en lloc segur. Per a això, els experts proposen comprimir i enterrar el CO 2 en roques poroses o aqüífers salins, per exemple. Segons un informe del Grup Intergovernamental sobre Canvi Climàtic (IPCC) de l'any 2005, la probabilitat que un dipòsit geològic ben seleccionat conservi més del 99% del CO 2 és molt elevada durant 100 anys i elevada durant 1.000 anys.

Cicatrius vermelles

Però si tot això s'aconsegueix --obtenir energia de carbó sense emissió de CO 2 ni d'altres contaminants -, a aquest carbó verd encara li quedarien cicatrius. La producció de carbó és una indústria bastant destructiva. D'una banda, es tracta d'una activitat perillosa per a l'ésser humà que genera nombrosos problemes de salut --segons dades oficials, en 2005 van morir 6.000 persones a la Xina per motius relacionats amb les mines de carbó (malalties, accidents...)-. I d'altra banda, les mines de carbó tenen un gran impacte en el medi ambient: els boscos i les muntanyes queden sols i vermells, es contaminen l'aigua i l'aire, s'emet metà (efecte d'hivernacle)...

És possible que també en la producció de carbó es pugui millorar molt. Però, realment es pot obtenir carbó verd?

Les mines de carbó tenen un gran impacte ambiental.
Conveni

És difícil i car atrapar el CO 2 de les centrals actuals. I per a això caldria utilitzar gran part de l'energia extreta. En les centrals IGCC, per contra, la central és molt cara. No obstant això, en ells, per contra, seria més rendible recollir CO 2. En qualsevol cas, el més econòmic serà continuar emetent CO 2. I mentre els números siguin vermells, qui començarà a atrapar carboni?

Per a això serà necessari adoptar mesures que incrementin el cost d'abocament de CO 2 respecte a la captura. Per això, els experts proposen desenvolupar una normativa de carboni adequada.

Verd, vermell o negre, sembla que el carbó tan important en el passat torna a recuperar-se. La tecnologia pot ajudar al fet que el consum de carbó no sigui tan brut. Però caldrà veure on queda el carbó en aquest camí de negre a verd i el color que presa.

Carbó líquid
A més de l'electricitat, el carbó pot utilitzar-se com a combustible de transport. I no parlem de locomotores antigues.
(Foto: D'arxiu)
El carbó pot liquar-se. Per a això existeixen dues formes principals. En la liqüefacció directa, el carbó es dissol i, posteriorment, els components són hidrogenats mitjançant catalitzadors. En la liqüefacció indirecta, per part seva, el carbó es gasifica primer i, una vegada eliminades les impureses, es liquida mitjançant síntesi catalítica.
D'aquesta forma s'obté carbó líquid. Pot utilitzar-se de manera similar al petroli per a obtenir combustibles o altres derivats per al transport --plàstics, dissolvents, etc.- . En definitiva, el carbó pot ser substitut del petroli. I com el carbó és més barat, pot tenir una gran importància econòmica.
Etxebeste Aduriz, Egoitz
Serveis
237
2007
Descripció
035
Energia; Medi Ambient
Article
Serveis

Gehitu iruzkin bat

Saioa hasi iruzkinak uzteko.

Babesleak
Eusko Jaurlaritzako Industria, Merkataritza eta Turismo Saila
MAIER Koop. Elk.
KIDE Koop. Elk.
ULMA Koop. Elk.
EIKA Koop. Elk.
LAGUN ARO Koop. Elk.
FAGOR ELECTRÓNICA Koop. Elk.