Camiño do negro ao verde

Etxebeste Aduriz, Egoitz

Elhuyar Zientzia

O carbón foi, será e será una importante fonte de enerxía. Así aseguran os expertos que no futuro aumentará a importancia do carbón. Pero paira iso, o primeiro que hai que solucionar é o principal problema do carbón: pasar de ser un dos combustibles máis sucios existentes a ser limpo: de negro a verde. Os investigadores están a traballar niso. Non é un reto fácil.
Camiño do negro ao verde
01/12/2007 | Etxebeste Aduriz, Egoitz | Elhuyar Zientzia Komunikazioa
(Foto: Indiana Office of Energy Defense Development)

Aínda que os primeiros usos do carbón son moi anteriores, o XVIII. e XIX. No século XX adquiriu una gran importancia. O carbón foi un dos revolucionarios máis importantes da revolución industrial. Entón utilizábase paira obter enerxía mecánica a través de máquinas de vapor, e no XIX. A principios do século XX, mesmo paira a extracción de gas paira iluminar as cidades. Logo chegou a era da electricidade e cambiou o uso do carbón paira producir electricidade.

Thomas Edison puxo en marcha a primeira central térmica alimentada con carbón de Manhattan en 1882. Desde entón, o carbón utilizouse principalmente paira xerar electricidade. Na actualidade o carbón segue tendo gran importancia. O 40% da electricidade mundial obtense a través do carbón. E a produción de carbón segue crecendo ano tras ano, case duplicándose nos últimos 25 anos.

O carbón é imprescindible paira a estabilidade económica de varios países. Combustible que está a impulsar o crecemento económico de China e India. E EE.UU. e a Unión Europea, por exemplo, incluíron o carbón nos seus plans estratéxicos como fonte de enerxía a considerar no futuro.

Abundante, barato e negro

Segundo datos achegados polo Instituto Mundial do Carbón, as reservas coñecidas suman case mil billóns de toneladas de carbón. Isto significa que hai carbón paira uns 150 anos. O petróleo e o gas poden esgotarse en 40 e 60 anos. Doutra banda, as reservas de carbón están bastante repartidas por todo o mundo. O carbón está presente en case todos os países, aínda que as maiores reservas atópanse en EEUU, Rusia e China. Comparando novamente co petróleo e o gas, case o 70% deles atópanse en Oriente Medio.

Ou.T. Alken trazou esta sátira sobre a importancia que estaban a adquirir os motores de vapor en 1831.
Ou.T. Alken

Tendo en conta estes datos, non é de estrañar que varios países estean interesados no carbón. De feito, é o combustible fósil máis abundante, é barato e, ademais, cada un ten na súa casa.

Pero o carbón é negro

O carbón é basicamente carbono --dependendo do tipo de carbón pode alcanzar o 70-98% de carbono-. Por iso, ao queimar o carbón, o carbono únese ao osíxeno, liberando CO 2 máis que calquera outro combustible. E o CO 2 é transparente, pero sabemos de que cor ten consecuencias…

Paira xerar una hora de electricidade con carbón, emítese un quilo de CO 2 (en Estados Unidos, segundo o MIT). A xeración da mesma cantidade de electricidade a partir de gas natural supón un máximo da metade da mesma, mentres que a utilización de enerxía eólica, solar ou nuclear non supón a emisión de CO 2. Así, o carbón ten moito que ver co efecto invernadoiro, que cada ano emite 10.000 millóns de toneladas de CO 2 á atmosfera. Quéimaa de carbón é a actividade humana que máis CO 2 emite tras os derivados do petróleo queimados no transporte.

Despois do carbono, o hidróxeno é o compoñente máis importante do carbón. Pero tamén ten impurezas. Por exemplo, é habitual ter nitróxeno e xofre. En consecuencia, ao queimar o carbón emítense tamén óxidos de nitróxeno e xofre (NON x e SO x ) que poden provocar choiva aceda. Outras impurezas, como os metais pesados, libéranse como materia particulada e poden producir smoga.

(Foto: De arquivo)

Tecnoloxías verdes

Con todo, nos últimos 25 anos está a facerse un gran esforzo por desenvolver tecnoloxías limpas de carbón. E nese camiño van os plans de EEUU e a UE. O obxectivo é desenvolver estas tecnoloxías o máis rápido e rápido posible para que o carbón sexa máis verde.

O carbón rompe e quéimase nunha caldeira nas centrais térmicas utilizadas até a data paira a xeración de electricidade. A calor achegada por esta combustión converte a auga dos tubos que rodean a caldeira en vapor. Este vapor a alta presión move as turbinas de vapor. Finalmente, os xeradores eléctricos converten a enerxía mecánica das turbinas en electricidade. Na actualidade, así se obtén o 90% da electricidade xerada a partir do carbón.

As tecnoloxías limpas de carbón permiten controlar en gran medida as partículas NON x , SO x e outras que se liberan ao queimar carbón en modernas centrais. Por unha banda, o carbón pode ser limpado previamente mediante diversos procedementos, eliminando en parte o xofre e as impurezas minerais. Isto permite reducir a cinza á metade. Ademais, o carbón tratado desta forma pode aumentar a eficiencia das centrais, polo que se debe emitir menos CO 2 que pola contra paira obter a mesma cantidade de electricidade.

Tamén se poden tratar os gases de escape tras a combustión. Os filtros e precipitadores electrostáticos permiten a recollida do 99,5% das partículas. Outros procedementos permiten reducir os óxidos de xofre e de nitróxeno nun 99% e 80-90% respectivamente.

A redución de emisións de CO 2 é outra cuestión. E ese é precisamente o maior reto actual. Una forma de facelo é aumentar a eficiencia da transformación de enerxía. Desta forma, a maior eficiencia, maior electricidade obtense coa mesma cantidade de combustible e, en proporción, menor emisión de CO 2.

A redución das emisións de CO 2 é o maior reto das centrais actuais.
Banjo

A eficiencia media das centrais é do 30%. Pero a medida que a tecnoloxía avanza a eficiencia das centrais vai en aumento. Nas denominadas centrais supercríticas e ultrasupercríticas, o vapor sométese a temperaturas e presións superiores, o que permite una eficiencia do 40-50%.

Existen centrais de ciclo combinado de gasificación integrada (IGCC). Nos plans de embelecemento do carbón, apóstase sobre todo por este tipo de centrais. Nestas centrais, en lugar de queimar directamente o carbón, se gasifica primeiro. Paira iso, o carbón é tratado con osíxeno e vapor de auga a presión. O resultado desta reacción é una mestura de gases composta principalmente por monóxido de carbono e hidróxeno: gas de síntese.

Posteriormente, este gas de síntese móvese facilmente por unha turbina de gas. Con todo, os gases de combustión resultantes aínda teñen suficiente calor paira evaporar a auga. E ese vapor move outra turbina. Ambas as turbinas, por tanto, funcionan en ciclo combinado paira producir electricidade. Desta forma conséguese una alta eficiencia do 40-50%. Ademais, o gas de síntese pode purificarse antes de ser queimado paira reducir as emisións de NON x e SO x nun 95-99%.

No entanto, o aumento da eficiencia permite reducir as emisións de CO 2 nun máximo dun 25-30%. Pero si quérese recalentar o carbón, será máis necesario. As emisións de CO 2 deben reducirse moito máis até a súa eliminación se é posible. Paira logralo, os investigadores investigan tecnoloxías de captura e almacenamento de carbono. O obxectivo é capturar e almacenar CO 2 da combustión ou gasificación do carbón en lugares seguros paira evitar que chegue á atmosfera.

De feito, a tecnoloxía de captura de CO 2 está desenvolvida e utilízase paira a industria alimentaria e química paira obter CO 2 puro. Con todo, paira poder utilizala en gran volume é necesario un maior desenvolvemento desta tecnoloxía.

Por combustión do gas de síntese móvese una turbina de gas.
Siemens

É posible capturar CO 2 dos gases de escape das centrais convencionais, por tanto, pero debería traballarse con grandes volumes e ademais de ser custoso, sería necesario dispor de moita enerxía. Por tanto, é posible que non sexa rendible neste tipo de centrais. Nas centrais IGCC, pola contra, pódese recuperar o CO 2 antes de que se queime o gas de síntese. Paira iso é necesario realizar una conversión de monóxido de carbono no gas de síntese: coa axuda do catalizador adecuado, o CO reacciona co vapor de auga dando CO 2 e H 2. Neste caso, o CO 2 estaría máis concentrado e sería máis fácil separalo do gas de síntese. Eliminando o CO 2 quedaría o hidróxeno que se utilizaría como combustible. Hai que ter en conta, por tanto, que as centrais IGCC poden ser tamén una forma de obter hidróxeno a partir do carbón.

Una vez atrapado o CO 2, hai que gardalo en lugar seguro. Paira iso, os expertos propoñen comprimir e enterrar o CO 2 en rocas porosas ou acuíferos salinos, por exemplo. Segundo un informe do Grupo Intergobernamental sobre Cambio Climático (IPCC) do ano 2005, a probabilidade de que un depósito xeolóxico ben seleccionado conserve máis do 99% do CO 2 é moi elevada durante 100 anos e elevada durante 1.000 anos.

Cicatrices vermellas

Pero se todo isto conséguese --obter enerxía de carbón sen emisión de CO 2 nin doutros contaminantes -, a este carbón verde aínda quedarían cicatrices. A produción de carbón é una industria bastante destrutiva. Por unha banda, trátase dunha actividade perigosa paira o ser humano que xera numerosos problemas de saúde --segundo datos oficiais, en 2005 morreron 6.000 persoas en China por motivos relacionados coas minas de carbón (enfermidades, accidentes...)-. E doutra banda, as minas de carbón teñen un gran impacto no medio ambiente: os bosques e as montañas quedan sós e vermellos, contamínanse a auga e o aire, emítese metano (efecto invernadoiro)...

É posible que tamén na produción de carbón póidase mellorar moito. Pero, realmente pódese obter carbón verde?

As minas de carbón teñen un gran impacto ambiental.
Convenio

É difícil e caro atrapar o CO 2 das centrais actuais. E paira iso habería que utilizar gran parte da enerxía extraída. Nas centrais IGCC, pola contra, a central é moi cara. Con todo, neles, pola contra, sería máis rendible recoller CO 2. En calquera caso, o máis económico será seguir emitindo CO 2. E mentres os números sexan vermellos, quen empezará a atrapar carbono?

Paira iso será necesario adoptar medidas que incrementen o custo de vertedura de CO 2 respecto da captura. Por iso, os expertos propoñen desenvolver una normativa de carbono adecuada.

Verde, vermello ou negro, parece que o carbón tan importante no pasado volve recuperarse. A tecnoloxía pode axudar a que o consumo de carbón non sexa tan sucio. Pero haberá que ver onde queda o carbón nese camiño de negro a verde e a cor que toma.

Carbón líquido
Ademais da electricidade, o carbón pode utilizarse como combustible de transporte. E non falamos de locomotoras antigas.
(Foto: De arquivo)
O carbón pode licuarse. Paira iso existen dúas formas principais. Na licuefacción directa, o carbón disólvese e, posteriormente, os compoñentes son hidrogenados mediante catalizadores. Na licuefacción indirecta, pola súa banda, o carbón se gasifica primeiro e, una vez eliminadas as impurezas, liquídase mediante sínteses catalítica.
Desta forma obtense carbón líquido. Pode utilizarse de forma similar ao petróleo paira obter combustibles ou outros derivados paira o transporte --plásticos, disolventes, etc.- . En definitiva, o carbón pode ser substituto do petróleo. E como o carbón é máis barato, pode ter una gran importancia económica.
Etxebeste Aduriz, Egoitz
Servizos
237
2007
Descrición
035
Enerxía; Medio Ambiente
Artigo
Servizos

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.