Camiño do negro ao verde
2007/12/01 Etxebeste Aduriz, Egoitz - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
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.
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.
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 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.
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?
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.
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
