Carbón refinado

Gran parte del carbón del oeste de Estados Unidos se conoce como carbón de "bajo rango", que se clasifica como carbón subbituminoso y lignito. Estos carbones tienen altos niveles de humedad, pudiendo contener entre un 20 % y un 30 % de agua. Este contenido de humedad relativamente alto, en comparación con los carbones de "alto rango" como el bituminoso y la antracita, hace que los carbones de bajo rango sean menos eficientes. El poder calorífico promedio del carbón subbituminoso consumido en Estados Unidos es de aproximadamente 8500 unidades térmicas británicas (9000 kJ) por libra. El proceso K-Fuel® utiliza calor y presión para eliminar aproximadamente el 30 % de la humedad del carbón crudo de bajo rango y aumenta su poder calorífico a aproximadamente 11 000 Btu por libra. ^{[ 1 ]} Además de aumentar el poder calorífico del carbón, se elimina una cantidad significativa, hasta un 70 por ciento, del mercurio elemental presente en él y, debido a su mayor eficiencia, se logran menores emisiones de cloruro y óxidos de nitrógeno por kilovatio-hora generado. ^{[ 3 ]} 

Las ventajas del proceso de refinación de carbón son un transporte más eficiente y la capacidad de las empresas de servicios públicos para cambiar a un combustible compuesto al 100 % de carbón refinado o una mezcla de carbón crudo y refinado para lograr menores emisiones y mayor eficiencia. ^{[ 4 ]} Una desventaja es que la industria requiere subsidios significativos. Un análisis de las cifras gubernamentales muestra que en 2007, por cada megavatio-hora generado, el carbón refinado recibió $29.81 en apoyo federal, la energía solar recibió $24.34, la energía eólica recibió $23.37 y la energía nuclear recibió $1.59. ^{[ 5 ]}

La metodología de mejora del carbón conocida como Proceso Coldry fue desarrollada por primera vez en el Laboratorio de Química de la Universidad de Melbourne por el Dr. BA John en la década de 1980. La tecnología se comercializó en 1994 y se desarrolló para una demostración piloto en la mina Maddingley , en Bacchus Marsh , Victoria, antes de obtener la licencia para su posterior comercialización en 2005.

El estado de Victoria posee aproximadamente el 25 % de las reservas mundiales conocidas de lignito. Este carbón se encuentra entre los más húmedos del mundo, con un contenido de humedad típico del 60 % en peso. Su alto contenido de humedad lo convierte en una fuente de combustible ineficiente y es la razón principal por la que la central eléctrica de Hazelwood, en el valle de Latrobe, se considera la central eléctrica de carbón más contaminante del mundo. El proceso Coldry utiliza cizallamiento mecánico a baja presión para generar una reacción exotérmica natural dentro del carbón, que expulsa de forma natural el 80 % de su humedad. Esta humedad expulsada se captura y recupera como agua destilada. El lignito de Victoria transformado mediante el proceso Coldry tiene un poder calorífico superior de 5874 kcal/kg, comparable al de la mayoría del carbón negro australiano de exportación.

La ventaja del Proceso Coldry radica en su capacidad para permitir a las centrales eléctricas cambiar a una mezcla de carbón marrón extraído en bruto y pellets Coldry para lograr menores emisiones en calderas ineficientes existentes, o bien reducir sustancialmente las emisiones mediante la introducción de calderas de carbón bituminoso y el uso de pellets de carbón refinado Coldry al 100 % como equivalente al carbón bituminoso. El Proceso Coldry ofrece la ventaja adicional de generar nuevas fuentes de ingresos para las centrales eléctricas mediante la producción de un producto que puede exportarse a otros países como sustituto del carbón bituminoso. A diferencia de otros procesos de refinación de carbón, el Proceso Coldry es una metodología comercial que no requiere subvenciones.

Evergreen Energy construyó una refinería de carbón a gran escala cerca de Gillette, Wyoming , que comenzó a operar a finales de 2005. Diseñada originalmente como una planta comercial, la instalación presentó problemas de diseño y operación. Evergreen paralizó la planta en marzo de 2008 ^{[ 6 ]} y, en su lugar, la utilizó como plataforma de desarrollo de procesos con su contratista de ingeniería, construcción y adquisiciones, Bechtel Power Corporation.

Evergreen ahora busca construir una refinería de carbón utilizando el diseño mejorado de Bechtel en ubicaciones del medio oeste de Estados Unidos y en Asia. ^{[ 7 ]}

En la mina Maddingley, cerca de Bacchus Marsh, Victoria, se construyó una planta piloto a gran escala con una capacidad de 16 000 toneladas anuales, que comenzó a funcionar a principios de 2004. En 2007, con financiación del Gobierno de Victoria, se añadió un proceso de recuperación de agua.

GBCE ha construido y ahora opera la primera planta de mejora de carbón a escala industrial del mundo. Tiene capacidad para procesar 1 MTPA de materia prima de carbón y está ubicada en Holingol, Mongolia Interior, la mayor región productora de lignito de China. ^{[ 8 ]} El carbón suele tener un alto contenido de humedad (35 – 40% TM) y 3200 – 3400 kcal gar. Dependiendo de los requisitos del mercado, produce carbón (gar) de 5000–5500 kcal con un contenido de humedad muy reducido (< 10% gar). La planta utiliza la tecnología de mejora de carbón LCP , que es un proceso pirolítico que emplea calor y presión en un entorno libre de oxígeno para continuar el proceso de carbonización que ocurre naturalmente en la tierra. El carbón procesado mediante esta tecnología es hidrófobo y transportable, lo que significa que no reabsorberá humedad ni se desintegrará en polvo durante el transporte.

El carbón densificado es el producto de la tecnología de mejora del carbón Coldry Process , que elimina la humedad de carbones de bajo rango, como el subbituminoso y el lignito / carbón marrón . El proceso de densificación eleva el poder calorífico del carbón de bajo rango hasta igualar o superar el de muchos carbones negros de exportación. El carbón densificado resultante del Coldry Process se considera un equivalente o sustituto del carbón negro . ^{[ 9 ]}

El proceso Coldry es una tecnología patentada de mejora del carbón que está siendo desarrollada en Victoria, Australia por Environmental Clean Technologies Limited ^{[ 10 ]} basada en la "densificación del carbón marrón". Ha sido desarrollada específicamente para mejorar el carbón marrón de bajo rango ( lignito ) y algunas formas de carbón subbituminoso eliminando la mayor parte del contenido de humedad natural; endureciendo y densificando el carbón; aumentando el poder calorífico del carbón; y transformando el carbón en un producto equivalente al carbón negro , estable (con menor riesgo de combustión espontánea) y exportable, para su uso por generadores de energía que utilizan carbón negro para producir electricidad o como materia prima para procesos posteriores como la conversión de carbón en gas, petróleo y otros productos químicos de alto valor.

El proceso Coldry evolucionó a partir de trabajos teóricos y experimentales en el Departamento de Química Orgánica de la Universidad de Melbourne, Victoria, en colaboración con CRA Advanced Technical Development, Melbourne en 1989. ^{[ 11 ]} Este trabajo se basó en trabajos teóricos previos sobre carbón densificado realizados por el Departamento de Química Orgánica de la Universidad de Melbourne en 1980-81.

La posibilidad de crear carbón densificado se identificó tras observaciones realizadas en la mina Maddingley, cerca de Bacchus Marsh , Victoria . El operador de la mina observó que, poco después de las lluvias, se formaban de forma natural superficies de carretera endurecidas, similares al betún, cuando los camiones removían finos de lignito con humedad al entrar y salir de la mina. En los días posteriores a las lluvias, las superficies de las carreteras de la mina se endurecían como el asfalto y dejaban de absorber agua. El Dr. Johns y sus colegas identificaron que se había producido un proceso de cizallamiento mecánico bajo en el que el lignito, mezclado con una pequeña cantidad de humedad y sometido a un cizallamiento mecánico de bajo nivel, había destruido sustancialmente la estructura porosa del carbón y desencadenado una leve reacción exotérmica natural dentro del carbón, lo que provocó la movilización y posterior evaporación de su contenido de humedad. ^{[ 12 ]}

El carbón negro equivalente (BCE, por sus siglas en inglés) es un producto de carbón de exportación derivado del proceso Coldry, una tecnología patentada de mejora del carbón operada por Environmental Clean Technologies Limited en Victoria , Australia . El proceso Coldry se aplica al carbón marrón ( lignito ) con un contenido de humedad típico del 60 % en peso y transforma el carbón en un producto de carbón densificado con un poder calorífico igual o superior (5800 kcal/kg) al del carbón negro típico de exportación , con menor contenido de cenizas y azufre. El carbón negro equivalente derivado del carbón marrón es, aparentemente, un combustible de carbón de combustión más limpia que la mayoría de los carbones negros.

El carbón densificado, un producto equivalente al carbón negro derivado del lignito, fue descubierto por primera vez por RB Johns y sus colegas en el laboratorio de Química Orgánica de la Universidad de Melbourne, tras observaciones realizadas en la mina Maddingley, cerca de Bacchus Marsh , Victoria . Johns y sus colegas identificaron que un proceso de cizallamiento mecánico bajo aplicado al lignito mezclado con una pequeña cantidad de humedad desencadenaría un proceso de reacción exotérmica natural dentro del carbón, lo que llevaría a la expulsión de su contenido de humedad. ^{[ 13 ]} El proceso altera fundamentalmente los enlaces microquímicos dentro del carbón, reduciendo naturalmente el contenido de humedad a alrededor del 11 por ciento; aumentando el valor calorífico a alrededor de 5800 kcal/kg; y creando un producto de "carbón densificado" que es hidrófobo, ya no propenso a la combustión espontánea y fácilmente transportable.