mitigación de la contaminación por carbón

Antes de su combustión, el carbón puede limpiarse mediante métodos físicos y químicos.

La limpieza física del carbón generalmente implica procesos gravimétricos, a menudo combinados con la flotación por espuma. Estos procesos eliminan los minerales y otros componentes no combustibles del carbón, aprovechando su mayor densidad en comparación con la del propio carbón. Esta tecnología se practica ampliamente.

El carbón también puede limpiarse parcialmente mediante tratamientos químicos. El concepto consiste en utilizar productos químicos para eliminar los componentes nocivos del carbón, dejando el material combustible. Normalmente, la limpieza del carbón implica el tratamiento del carbón triturado con ácidos o bases. Esta tecnología es costosa y rara vez ha pasado de la fase de demostración. Durante la Segunda Guerra Mundial , la industria alemana eliminó las cenizas del carbón mediante tratamientos con ácido fluorhídrico y reactivos relacionados. ^{[ 2 ]}

Los residuos producidos por la combustión del carbón se pueden clasificar en tres categorías: gases, partículas y sólidos (cenizas). Los productos gaseosos se pueden filtrar y depurar para minimizar la liberación de SO _x, NO _x y mercurio.

• El SO₂ _se puede eliminar mediante la desulfuración de los gases de combustión.
• El NO ₂ puede eliminarse mediante reducción catalítica selectiva (SCR).
• Las emisiones de mercurio pueden reducirse hasta en un 95%. ^{[ 3 ]}

Los precipitadores electrostáticos eliminan las partículas. Los lavadores húmedos pueden eliminar tanto gases como partículas.

El residuo sólido, la ceniza de carbón , requiere un conjunto de tecnologías específicas, pero generalmente implica su disposición en vertederos o algún método de inmovilización. La reducción de la ceniza volante disminuye las emisiones de materiales radiactivos .

Existen varios métodos tecnológicos diferentes para la captura de carbono:

• Captura previa a la combustión: esto implica la gasificación de una materia prima (como el carbón) para formar _gas de síntesis , que puede transformarse para producir una mezcla de gases rica en H₂ _y CO₂ , de la cual el CO₂ puede capturarse y separarse de manera eficiente, transportarse y, finalmente, almacenarse. _[ ^{4 ] Esta} tecnología suele asociarse con configuraciones de procesos de ciclo combinado de gasificación integrada . ^{[ 5 ]}
• Captura postcombustión: se refiere a la captura de CO ₂ de los gases de escape de los procesos de combustión.
• Combustión con oxígeno puro : los combustibles fósiles como el carbón se queman en una mezcla de gases de combustión recirculados y oxígeno, en lugar de en aire, lo que elimina en gran medida el nitrógeno de los gases de combustión y permite una captura _de CO₂ eficiente y de bajo costo . ^{[ 6 ]}

Actualmente, el monitoreo satelital se utiliza para contrastar datos nacionales; por ejemplo, el satélite Sentinel-5 Precursor ha demostrado que el control chino de SO₂ _solo ha tenido un éxito parcial. ^{[ 7 ]} También ha revelado que el bajo uso de tecnologías como la reducción catalítica selectiva (SCR) ha dado lugar a altas emisiones de NO₂ _en Sudáfrica e India. ^{[ 8 ]}

Se han construido algunas centrales eléctricas de ciclo combinado de gasificación integrada (IGCC) que utilizan gasificación de carbón . Si bien queman el carbón de manera más eficiente y, por lo tanto, emiten menos contaminación, la tecnología generalmente no ha demostrado ser económicamente viable para el carbón, excepto posiblemente en Japón, aunque esto es controvertido. ^{[ 9 ] [ 10 ]}

La conversión de una central eléctrica convencional de carbón se realiza inyectando el CO₂ en carbonato de amonio _, que luego se transporta y deposita bajo tierra (preferiblemente en suelos submarinos). ^{[ 23 ]} Sin embargo, este proceso de inyección es, con mucho, el más costoso. Además del costo del equipo y del carbonato de amonio, la central eléctrica de carbón también necesita usar el 30 % del calor que genera para realizar la inyección (carga parásita). Se ha realizado una prueba en la central eléctrica de carbón American Electric Power Mountaineer.

Una solución para reducir esta pérdida térmica/carga parásita es quemar la carga pulverizada con oxígeno puro en lugar de aire . ^{[ 23 ]}

Las centrales eléctricas de carbón de nueva construcción pueden utilizar la gasificación del carbón inmediatamente antes de la combustión. Esto facilita enormemente la separación del CO₂ de los gases de escape, abaratando el proceso. Este proceso de gasificación se lleva a cabo en nuevas centrales eléctricas de carbón, como la central de _Tianjin denominada " GreenGen ".

Desde 2006, China emite más _CO₂ que cualquier otro país . ^{[ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]} Los investigadores en China se están centrando en aumentar la eficiencia de la combustión del carbón para poder obtener más energía con menos carbón. ^{[ 30 ]} Se estima que las nuevas centrales eléctricas de alta eficiencia podrían reducir las emisiones _de CO₂ en un 7 % porque no tendrían que quemar tanto carbón para obtener la misma cantidad de energía. ^{[ 30 ]}

A partir de 2019 Los costos de la modernización de los sistemas CCS no están claros y la economía depende en parte de cómo progrese el esquema nacional chino de comercio de carbono . ^{[ 31 ]}

Según un nuevo estudio de The Lancet, la contaminación provocó más de 2,3 millones de muertes prematuras en la India en 2019. Casi 1,6 millones de muertes se debieron únicamente a la contaminación del aire, y más de 500.000 fueron causadas por la contaminación del agua. La India ha desarrollado instrumentos y facultades regulatorias para mitigar las fuentes de contaminación, pero no existe un sistema centralizado que impulse los esfuerzos de control de la contaminación y logre mejoras sustanciales", señala el estudio, añadiendo que en el 93% del país, la cantidad de contaminación sigue estando muy por encima de las directrices de la Organización Mundial de la Salud (OMS). ^{[ 32 ]}

En 2014, SaskPower, una empresa eléctrica de propiedad provincial, finalizó las renovaciones de la caldera número 3 de Boundary Dam, convirtiéndola en la primera instalación de almacenamiento de captura de carbono postcombustión del mundo. ^{[ 33 ]} El proyecto de renovación terminó costando un poco más de 1200 millones de dólares y puede eliminar _el CO₂ y las toxinas de hasta el 90 % de los gases de combustión que emite. ^{[ 33 ]}

Tras el catastrófico fallo de la central nuclear de Fukushima I en Japón, consecuencia del terremoto y tsunami de Tōhoku de 2011 , y la posterior oposición pública generalizada a la energía nuclear , el gobierno liderado por Shinzō Abe favoreció cada vez más las centrales eléctricas de carbón de alta energía y bajas emisiones (HELE) para recuperar la capacidad energética perdida tras el cierre parcial de las centrales nucleares en Japón y sustituir las antiguas centrales eléctricas de carbón y petróleo, cumpliendo al mismo tiempo los objetivos de emisiones del Acuerdo de París para 2030. Se han planificado 45 centrales eléctricas HELE, que supuestamente emplearán el ciclo de pila de combustible de gasificación integrada , un desarrollo posterior del ciclo combinado de gasificación integrada. ^{[ 34 ] [ 35 ]}

Japón ya había adoptado proyectos piloto previos sobre centrales eléctricas de carbón IGCC a principios de la década de 1990 y finales de la década de 2000.

En Estados Unidos, el expresidente George W. Bush mencionó el carbón limpio en varias ocasiones, incluyendo su discurso sobre el Estado de la Unión de 2007. La postura de Bush era que debían fomentarse las tecnologías de captura y almacenamiento de carbono como un medio para reducir la dependencia del país del petróleo extranjero.

Durante la campaña presidencial estadounidense de 2008 , tanto el candidato John McCain como el candidato Barack Obama mostraron interés en el desarrollo de tecnologías de captura y almacenamiento de carbono (CCS) como parte de un plan energético integral. El desarrollo de tecnologías para la mitigación de la contaminación también podría generar oportunidades de exportación para Estados Unidos o cualquier otro país que trabaje en este campo.

La Ley de Recuperación y Reinversión de Estados Unidos asignó 3.400 millones de dólares para tecnologías avanzadas de captura y almacenamiento de carbono, incluidos proyectos de demostración.

La exsecretaria de Estado Hillary Clinton ha dicho que "deberíamos esforzarnos por que la nueva generación de electricidad provenga de otras fuentes, como el carbón limpio y las energías renovables", y el exsecretario de Energía, el Dr. Steven Chu, ha dicho que "vale la pena invertir en la captura y el almacenamiento de carbono", señalando que incluso si Estados Unidos y Europa le dieran la espalda al carbón, es probable que naciones en desarrollo como India y China no lo hicieran.

Durante el primer debate de las elecciones presidenciales de Estados Unidos de 2012 , Mitt Romney expresó su apoyo al carbón limpio y afirmó que las políticas federales vigentes estaban obstaculizando la industria del carbón. ^{[ 36 ]}

Durante la primera administración de Trump , unLa Oficina de Gestión del Carbón Limpio y del Carbono se creó dentro del Departamento de Energía de los Estados Unidos , pero fue abolida durante la administración Biden . Durante el segundo mandato de Trump , la oficina se restableció con el nombre de "Oficina del Carbón". ^{[ 37 ]}