Impacto sanitario y medioambiental de la industria del carbón

La minería a cielo abierto altera gravemente el paisaje, lo que reduce el valor del entorno natural en las tierras circundantes. ^{[ 8 ]} La superficie del terreno se destina a actividades mineras hasta que pueda ser remodelada y recuperada. Si se permite la minería, las poblaciones humanas residentes deben ser reubicadas fuera del sitio minero; las actividades económicas, como la agricultura o la caza y recolección de alimentos y plantas medicinales, se interrumpen. El destino de la superficie del terreno después de la minería está determinado por la forma en que se lleva a cabo la minería. Por lo general, la recuperación de las tierras perturbadas a una condición de uso del suelo no es igual al uso original. Los usos del suelo existentes (como el pastoreo de ganado, la producción de cultivos y madera) se eliminan temporalmente en las áreas mineras. Las áreas de alto valor y uso intensivo del suelo, como los sistemas urbanos y de transporte, generalmente no se ven afectadas por las operaciones mineras. Si los valores minerales son suficientes, estas mejoras pueden trasladarse a un área adyacente.

La minería a cielo abierto elimina la vegetación existente, destruye el perfil genético del suelo, desplaza o destruye la vida silvestre y su hábitat, altera los usos actuales de la tierra y, en cierta medida, cambia permanentemente la topografía general del área explotada. ^{[ 9 ]} En una mina de carbón a cielo abierto pueden producirse impactos adversos en las características geológicas de interés humano. Las características geomorfológicas y geofísicas, así como los recursos paisajísticos excepcionales, pueden verse perjudicados por la minería indiscriminada. Los valores paleontológicos, culturales y otros valores históricos pueden verse amenazados debido a las actividades disruptivas de voladura, desgarro y excavación del carbón. El desmonte elimina y destruye características arqueológicas e históricas, a menos que se retiren previamente. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

La eliminación de la cubierta vegetal y las actividades asociadas con la construcción de caminos de acceso, el almacenamiento de la capa superficial del suelo, el desplazamiento de la sobrecarga y el transporte de tierra y carbón aumentan la cantidad de polvo alrededor de las operaciones mineras. El polvo degrada la calidad del aire en el área inmediata, tiene un impacto adverso en la vida vegetal y constituye un riesgo para la salud y la seguridad de los mineros y los residentes cercanos. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

La minería a cielo abierto altera prácticamente todos los elementos estéticos del paisaje. La modificación de las formas del terreno suele imponer configuraciones inusuales y discontinuas. Aparecen nuevos patrones lineales a medida que se extrae el material y se acumulan los escombros. Se exponen diferentes colores y texturas al eliminarse la cubierta vegetal y depositarse la capa superficial a un lado. Se generan polvo, vibraciones y olores a gases de escape diésel (que afectan la vista, el oído y el olfato). Los residentes de las comunidades locales suelen encontrar estos impactos perturbadores o desagradables. En el caso de la remoción de la cima de las montañas , se eliminan las cumbres de montañas o colinas para exponer gruesas vetas de carbón subyacentes. El suelo y la roca extraídos se depositan en valles, hondonadas y depresiones cercanas, lo que provoca el bloqueo (y la contaminación) de los cursos de agua. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

La remoción de la capa superficial de suelo y roca que cubre el yacimiento de carbón puede causar el enterramiento y la pérdida de la capa superficial del suelo, exponiendo el material parental y creando grandes terrenos baldíos infértiles. La alteración del suelo y la compactación asociada generan condiciones propicias para la erosión. La remoción de suelo del área que se explotará a cielo abierto altera o destruye muchas características naturales del suelo y reduce su biodiversidad y productividad para la agricultura. La estructura del suelo puede verse alterada por la pulverización o la desintegración de los agregados. ^{[ 10 ]}

En respuesta a los efectos negativos de la minería del carbón sobre el suelo y la abundancia de minas abandonadas en los EE. UU., el gobierno federal promulgó la Ley de Control y Recuperación de la Minería a Cielo Abierto de 1977 , que exige planes de recuperación para futuros emplazamientos mineros de carbón. Estos planes deben ser aprobados por las autoridades federales o estatales antes de que comience la minería. ^{[ 9 ]}

Los derrumbes de minas (o hundimientos mineros) pueden producir importantes efectos en la superficie, especialmente devastadores en zonas urbanizadas. La minería subterránea de carbón en Alemania (sobre todo en Renania del Norte-Westfalia ) ha dañado miles de viviendas, y las empresas mineras han destinado grandes sumas de dinero a la financiación de futuros daños por hundimiento como parte de sus planes de seguros y subvenciones estatales. En un caso particularmente espectacular en la región alemana del Sarre (otra zona histórica minera de carbón), un presunto derrumbe de una mina en 2008 provocó un terremoto de magnitud 4,0 en la escala de Richter , causando algunos daños en las viviendas. Anteriormente, los terremotos de menor magnitud se habían vuelto cada vez más frecuentes y la minería del carbón se había suspendido temporalmente en la zona. ^{[ 12 ]}

Las calderas de carbón, que utilizan carbón o lignito rico en piedra caliza , producen cenizas volantes que contienen óxido de calcio (CaO). El CaO se disuelve fácilmente en agua para formar cal apagada (Ca(OH) _₂ ) que es transportada por el agua de lluvia a los ríos/agua de riego desde las zonas de vertedero de cenizas. El proceso de ablandamiento con cal precipita los iones Ca y Mg/elimina la dureza temporal en el agua y también convierte los bicarbonatos de sodio en el agua de río en carbonato de sodio. ^{[ 22 ]} El carbonato de sodio (sosa de lavado) reacciona además con el Ca y Mg restantes en el agua para eliminar/precipitar la dureza total . Además, las sales de sodio solubles en agua presentes en la ceniza aumentan aún más el contenido de sodio en el agua. Por lo tanto, el agua de río se convierte en agua blanda al eliminar los iones Ca y Mg y aumentar los iones Na por las calderas de carbón. La aplicación de agua blanda en el riego (agua superficial o subterránea) convierte los suelos fértiles en suelos sódicos alcalinos . ^{[ 23 ]} La alcalinidad y sodicidad del agua de los ríos , debida a la acumulación de sales en el agua restante tras diversas pérdidas por transpiración y evaporación, se agravan cuando se instalan numerosas calderas de carbón y centrales eléctricas en una cuenca fluvial. La sodicidad del agua de los ríos afecta a las cuencas fluviales cultivadas aguas abajo, ubicadas en China, India, Egipto, Pakistán, Asia occidental, Australia, el oeste de Estados Unidos, etc. ^{[ 24 ]}

Las descargas de contaminantes de los estanques de cenizas a las aguas superficiales suelen incluir arsénico , plomo , mercurio , selenio , cromo y cadmio . ^{[ 25 ]} En los EE. UU., las descargas a las aguas superficiales provenientes del drenaje de minas, instalaciones de almacenamiento de carbón, plantas de preparación de carbón y estanques de cenizas están reguladas por permisos del Sistema Nacional de Eliminación de Descargas de Contaminantes (NPDES). ^{[ 26 ]}

La combustión del carbón produce cantidades sustanciales de cenizas volantes, que generalmente se almacenan en estanques de cenizas (almacenamiento húmedo) o vertederos (almacenamiento seco). Los contaminantes, como los metales pesados, se filtran a las aguas subterráneas desde los estanques o vertederos sin revestimiento y pueden contaminar los acuíferos durante décadas o siglos. ^{[ 27 ]} La EPA clasificó 44 sitios en los EE. UU. como peligros potenciales para las comunidades. Esta clasificación significa que los sitios de desechos podrían causar muertes y daños materiales significativos si un evento como una tormenta, un ataque terrorista o una falla estructural provocara un derrame. La EPA estimó que alrededor de 300 vertederos secos y estanques de almacenamiento húmedo se utilizan en todo el país para almacenar cenizas de centrales eléctricas de carbón. Las instalaciones de almacenamiento contienen los componentes no combustibles del carbón , incluidas las cenizas capturadas por equipos diseñados para reducir la contaminación del aire. ^{[ 28 ]}

En las zonas con bajo contenido de carbón, los residuos forman escombreras o montones de escoria. El problema de los deslizamientos de tierra en las escombreras se dio a conocer por primera vez en octubre de 1966 en el mundo angloparlante, cuando un montón de escoria en Aberfan, Glamorgan , Gales , se derrumbó, causando la muerte de 144 personas, 116 de ellas niños. ^{[ 29 ]} La escombrera se construyó sobre un manantial , lo que aumentó su inestabilidad, y su altura excedió las normas. El agua de las fuertes lluvias se había acumulado dentro de la escombrera, debilitando la estructura, hasta que se derrumbó repentinamente sobre una escuela situada debajo. ^{[ 30 ]}

El problema más amplio de la estabilidad ya se conocía antes del desastre de Aberfan; por ejemplo, fue tratado en un artículo del profesor George Knox en 1927, ^{[ 31 ]} pero recibió poca atención seria por parte de ingenieros y geólogos profesionales, incluso de aquellos directamente relacionados con la minería. ^{[ 32 ]} Además, el desastre de Aberfan no fue el primer deslizamiento de tierra con víctimas: por ejemplo, en 1955 dos deslizamientos de tierra sucesivos mataron a 73 personas en Sasebo, Nagasaki, Japón. ^{[ 33 ]} [ja]

La minería a cielo abierto del carbón causa daños directos e indirectos a la fauna silvestre. El impacto en la fauna se debe principalmente a la alteración, remoción y redistribución de la superficie terrestre. Algunos impactos son a corto plazo y se limitan al sitio de la mina; sin embargo, otros tienen efectos de gran alcance y a largo plazo.

El efecto más directo sobre la fauna silvestre es la destrucción o el desplazamiento de especies en zonas de excavación y acumulación de escombros. Estas zonas no pueden proporcionar alimento ni refugio a la mayoría de las especies. Las especies móviles, como los animales de caza, las aves y los depredadores, abandonan estas áreas. Los animales más sedentarios, como los invertebrados, los reptiles, los roedores excavadores y los pequeños mamíferos, pueden ser destruidos. La comunidad de microorganismos y los procesos de ciclo de nutrientes se ven alterados por el movimiento, el almacenamiento y la redistribución del suelo.

La degradación de los hábitats acuáticos es un impacto importante de la minería a cielo abierto y puede ser evidente a muchos kilómetros de la zona de extracción. La contaminación de las aguas superficiales por sedimentos es común en la minería a cielo abierto. La cantidad de sedimentos puede aumentar hasta mil veces su nivel anterior como resultado de la minería a cielo abierto. ^{[ 34 ]}

Los efectos de los sedimentos en la fauna acuática varían según la especie y el grado de contaminación. Los altos niveles de sedimentos pueden matar peces directamente, enterrar zonas de desove, reducir la transmisión de luz, alterar los gradientes de temperatura, rellenar charcas, extender el caudal de los arroyos a zonas más amplias y menos profundas, y reducir la producción de organismos acuáticos que sirven de alimento a otras especies. Estos cambios destruyen el hábitat de especies valiosas y pueden mejorar el hábitat de especies menos deseables. Las condiciones actuales ya son precarias para algunos peces de agua dulce en Estados Unidos, y la sedimentación de su hábitat puede provocar su extinción. La mayor contaminación por sedimentos en los drenajes suele producirse entre 5 y 25 años después de la actividad minera. En algunas zonas, los montones de escombros sin vegetación siguen erosionándose incluso entre 50 y 65 años después de la minería. ^{[ 9 ]}

La presencia de materiales acidificantes expuestos como resultado de la minería a cielo abierto puede afectar a la fauna silvestre al eliminar su hábitat y causar la destrucción directa de algunas especies. Concentraciones menores pueden reducir la productividad, la tasa de crecimiento y la reproducción de muchas especies acuáticas. Los ácidos, las bajas concentraciones de metales pesados ​​y la alta alcalinidad pueden causar graves daños a la fauna silvestre en algunas zonas. La contaminación por residuos ácidos puede ser prolongada; las estimaciones del tiempo necesario para la lixiviación de los materiales ácidos expuestos en el este de Estados Unidos oscilan entre 800 y 3000 años. ^{[ 9 ]}

Según un informe de la Organización Mundial de la Salud de 2008, se estima que la contaminación por partículas de carbón acorta aproximadamente 10 000 vidas anualmente en todo el mundo. ^{[ 36 ]} Un estudio de 2004 encargado por grupos ambientalistas, pero cuestionado por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos , concluyó que la quema de carbón cuesta 24 000 vidas al año en los Estados Unidos. ^{[ 37 ]} Más recientemente, un estudio académico estimó que las muertes prematuras por contaminación del aire relacionada con el carbón eran alrededor de 52 000 cada año. ^{[ 38 ]} En comparación con la electricidad producida a partir de gas natural mediante fracturación hidráulica, la electricidad de carbón es entre 10 y 100 veces más tóxica, debido en gran parte a la cantidad de material particulado emitido durante la combustión. ^{[ 39 ]} Cuando se compara el carbón con la generación solar fotovoltaica , esta última podría salvar 51.999 vidas estadounidenses por año si la energía solar reemplazara la generación de energía basada en carbón en los EE. UU. ^{[ 40 ] [ 41 ]} Debido a la disminución de empleos relacionados con la minería del carbón, un estudio encontró que aproximadamente un estadounidense sufre una muerte prematura por contaminación del carbón por cada empleo que queda en la minería del carbón. ^{[ 42 ]}

El carbón y sus subproductos (incluidas las cenizas volantes , las cenizas de fondo y la escoria de caldera) liberan aproximadamente 20 sustancias químicas tóxicas, como arsénico , plomo , mercurio , níquel , vanadio , berilio , cadmio , bario , cromo , cobre , molibdeno , zinc , selenio y radio , que son peligrosas si se liberan al medio ambiente. Si bien estas sustancias se encuentran en cantidades traza, la quema de carbón genera cantidades significativas de las mismas. ^{[ 43 ]}

El highveld de Mpumalanga en Sudáfrica es la zona más contaminada del mundo debido a la industria minera y las centrales eléctricas de carbón ^{[ 44 ]} y el lowveld cerca del famoso Parque Kruger también está amenazado por nuevos proyectos mineros. ^{[ 45 ]}

Durante la combustión, la reacción entre el carbón y el aire produce óxidos de carbono, incluyendo dióxido de carbono (CO₂ _, un importante gas de efecto invernadero ), óxidos de azufre (principalmente dióxido de azufre , SO₂ ₎ y diversos óxidos de nitrógeno (NOₓ ₎ . Debido a los componentes hidrogenados y nitrogenados del carbón, también se producen hidruros y nitruros de carbono y azufre durante su combustión en el aire. Estos incluyen cianuro de hidrógeno (HCN), nitrato de azufre (SNO₃ ₎ y otras sustancias tóxicas.

_El SO₂ y el óxido de nitrógeno reaccionan en la atmósfera para formar partículas finas y ozono a nivel del suelo , y se transportan a largas distancias, lo que dificulta que otros estados alcancen niveles saludables de control de la contaminación.

Las torres de refrigeración húmedas utilizadas en centrales termoeléctricas de carbón , entre otras, emiten vapores y niebla, lo que también representa un problema ambiental. Estos vapores contienen partículas respirables en suspensión . En el caso de torres de refrigeración alimentadas con agua de mar, se depositan sales de sodio en terrenos cercanos, lo que convierte el suelo en alcalino , reduciendo la fertilidad de la vegetación y provocando la corrosión de las estructuras adyacentes.

En ocasiones, se producen incendios en yacimientos de carbón subterráneos. Cuando estos yacimientos quedan expuestos, aumenta el riesgo de incendio. El carbón erosionado también puede elevar la temperatura del suelo si se deja en la superficie. Casi todos los incendios en carbón sólido se originan por incendios superficiales provocados por personas o rayos. La combustión espontánea se produce cuando el carbón se oxida y el flujo de aire es insuficiente para disipar el calor; esto ocurre con mayor frecuencia en pilas de almacenamiento y desechos, y rara vez en yacimientos de carbón subterráneos. Donde se producen incendios de carbón, se genera contaminación atmosférica debido a la emisión de humo y gases tóxicos a la atmósfera. Los incendios en vetas de carbón pueden arder bajo tierra durante décadas, amenazando con la destrucción de bosques, viviendas, carreteras y otras infraestructuras valiosas. El incendio en veta de carbón más conocido es probablemente el que provocó la evacuación permanente de Centralia, Pensilvania , Estados Unidos. ^{[ 46 ]}

Aproximadamente 75 Tg/S por año de dióxido de azufre (SO₂ ₎ se liberan de la combustión del carbón. Tras su liberación, el dióxido de azufre se oxida a H₂SO₂ gaseoso, _{que dispersa} la radiación solar; por lo tanto, su aumento en la atmósfera ejerce un efecto de enfriamiento sobre el clima que enmascara parte del calentamiento causado por el aumento de los gases de efecto invernadero. La liberación de SO₂ _también contribuye a la acidificación generalizada de los ecosistemas. ^{[ 47 ]}

En 2011, las centrales eléctricas de EE. UU. emitieron la mitad de los contaminantes atmosféricos de mercurio del país. ^{[ 48 ]} En febrero de 2012, la EPA emitió la regulación de Normas sobre Mercurio y Sustancias Tóxicas en el Aire (MATS, por sus siglas en inglés), que exige a todas las centrales eléctricas de carbón que reduzcan sustancialmente las emisiones de mercurio. ^{[ 49 ] [ 50 ]}

En el estado de Nueva York, los vientos depositan mercurio proveniente de las centrales eléctricas de carbón del Medio Oeste, contaminando las aguas de las montañas Catskill . El mercurio se concentra a lo largo de la cadena alimentaria, ya que se convierte en metilmercurio , un compuesto tóxico que perjudica tanto a la fauna silvestre como a las personas que consumen pescado de agua dulce . ^{[ 51 ] [ 52 ] [ 53 ]} El mercurio es consumido por gusanos, que son devorados por peces, que a su vez son devorados por aves (incluidas las águilas calvas ). En 2008, los niveles de mercurio en las águilas calvas de las Catskills alcanzaron nuevos máximos. ^{[ 54 ]} "Las personas se exponen al metilmercurio casi exclusivamente al consumir pescado y fauna silvestre contaminados que se encuentran en la cima de las cadenas alimentarias acuáticas". ^{[ 55 ]} Los peces de océano representan la mayor parte de la exposición humana al metilmercurio ; no se comprende bien la gama completa de fuentes de metilmercurio en los peces de océano. ^{[ 56 ]}

En 2008, la Organización Mundial de la Salud (OMS) y otras organizaciones calcularon que la contaminación por partículas de carbón causa aproximadamente un millón de muertes anuales en todo el mundo, ^{[ 36 ]} lo que representa aproximadamente un tercio de todas las muertes prematuras relacionadas con todas las fuentes de contaminación del aire, ^{[ 57 ]} por ejemplo, en Estambul por enfermedades pulmonares y cáncer. ^{[ 58 ]}

Los contaminantes emitidos por la quema de carbón incluyen partículas finas ( PM2.5 ) y ozono a nivel del suelo . Cada año, la quema de carbón sin el uso de la tecnología de control de la contaminación disponible causa miles de muertes evitables en los Estados Unidos. Un estudio encargado por la asociación de enfermeras de Maryland en 2006 encontró que las emisiones de solo seis de las centrales eléctricas de carbón de Maryland causaron 700 muertes por año en todo el país, incluidas 100 en Maryland. ^{[ 59 ]} Desde la instalación de equipos de reducción de la contaminación en una de estas seis, la planta de Brandon Shores, ahora "produce un 90 por ciento menos de óxido de nitrógeno, un componente del smog; un 95 por ciento menos de azufre, que causa lluvia ácida; y fracciones mucho menores de otros contaminantes". ^{[ 59 ]} En los Estados Unidos, un promedio de 26 mineros de carbón por año murieron en la década 2005-2014. ^{[ 6 ]}

Un estudio financiado por la UE en 2001, conocido como ExternE ( Externalidades de la Energía), que abarcó la década de 1995 a 2005, concluyó que el coste de producir electricidad a partir del carbón se duplicaría con respecto a su valor actual si se tuvieran en cuenta los costes externos. Estos costes externos incluyen los daños al medio ambiente y a la salud humana derivados de las emisiones de partículas en suspensión , óxidos de nitrógeno , cromo VI y arsénico producidas por el carbón. Se estimó que los costes externos, posteriores a la producción, de los combustibles fósiles ascendían hasta un 1-2 % del Producto Interior Bruto (PIB) total de la UE , siendo el carbón el principal combustible fósil responsable, y esto sin siquiera incluir el coste externo del calentamiento global derivado de estas fuentes. ^{[ 60 ]} El estudio concluyó que los costes ambientales y sanitarios del carbón por sí solos eran de 60 €/ MWh , siendo las fuentes de energía con los costes externos más bajos la energía nuclear (1,9 €/MWh ) y la energía eólica ( 0,90 €/MWh) . ^{[ 61 ]}

Según investigadores de Intel , las altas tasas de fallos en las placas base en China e India parecen deberse a la "contaminación atmosférica sulfurosa producida por la quema de carbón para generar electricidad. Esta contaminación corroe los circuitos de cobre". ^{[ 62 ]}