Carbón

El carbón es una roca sedimentaria combustible de color negro o negro parduzco , formada en capas llamadas vetas de carbón . El carbón está compuesto principalmente de carbono con cantidades variables de otros elementos , principalmente hidrógeno , azufre , oxígeno y nitrógeno . ^[¹^] Es un combustible fósil , formado cuando las plantas se descomponen en turba que se convierte en carbón por el calor y la presión del enterramiento profundo durante millones de años. ^[²^] Vastos depósitos formados a partir de humedales llamados bosques de carbón que cubrieron gran parte de los trópicos durante el Carbonífero tardío y el Pérmico temprano . ^[³^]

El carbón se utiliza principalmente como combustible. Si bien el carbón se conoce y se utiliza desde hace miles de años, su uso fue limitado hasta la Revolución Industrial . Con la invención de la máquina de vapor , el consumo de carbón aumentó. ^{[ 4 ]} En 2020, el carbón suministró aproximadamente una cuarta parte de la energía primaria mundial y más de un tercio de su electricidad . ^{[ 5 ]} Algunos procesos de fabricación de hierro y acero , así como otros procesos industriales, queman carbón.

La extracción y quema de carbón daña el medio ambiente y la salud humana , causando muerte prematura y enfermedades, ^{[ 6 ]} y es la mayor fuente de dióxido de carbono que contribuye al cambio climático . Más de quince mil millones de toneladas de dióxido de carbono fueron emitidas por la quema de carbón en 2024, ^{[ 7 ]} lo que fue más de una cuarta parte de las emisiones totales de gases de efecto invernadero globales . ^{[ 8 ]}^{[ a ]} Como parte de la transición energética mundial , muchos países han reducido o eliminado su uso de energía de carbón . ^{[ 9 ]}^{[ 10 ]} El Secretario General de las Naciones Unidas pidió a los gobiernos que dejaran de construir nuevas centrales de carbón para 2020. ^{[ 11 ]}

En 2024 se quemó una cantidad récord de carbón, ^{[ 12 ]} pero se espera que el consumo alcance su punto máximo antes de 2030. ^{[ 13 ]} Para cumplir con el objetivo del Acuerdo de París de mantener el calentamiento global por debajo de 2 °C (3,6 °F), el uso de carbón debe reducirse a la mitad entre 2020 y 2030, ^[¹⁴^] y se acordó una "reducción gradual" del carbón en el Pacto Climático de Glasgow .

El mayor consumidor e importador de carbón es China , que extrae casi la mitad del carbón mundial , seguida de India con aproximadamente una décima parte. Indonesia y Australia son los mayores exportadores , seguidos de Rusia . ^{[ 15 ]}^{[ 16 ]}

Etimología

La palabra originalmente tomó la forma col en inglés antiguo , del protogermánico reconstruido * kula ( n ), de la raíz protoindoeuropea * g ( e ) u-lo- "carbón vivo". ^{[ 17 ]} Entre los cognados germánicos se incluyen el frisón antiguo kole , el neerlandés medio cole , el neerlandés kool , el alto alemán antiguo chol , el alemán Kohle y el nórdico antiguo kol . El irlandés gual también es un cognado a través de la raíz indoeuropea. ^{[ 17 ]}

Formación del carbón

La conversión de vegetación muerta en carbón se denomina carbonización . En diversas épocas del pasado geológico, la Tierra tuvo densos bosques ^{[ 18 ]} en zonas bajas. En estos humedales, el proceso de carbonización comenzó cuando la materia vegetal muerta, protegida de la oxidación , generalmente por lodo o agua ácida, se convirtió en turba . Las turberas resultantes , que atraparon enormes cantidades de carbono, fueron finalmente enterradas profundamente por sedimentos. Luego, durante millones de años, el calor y la presión del enterramiento profundo causaron la pérdida de agua, metano y dióxido de carbono, e incrementaron la proporción de carbono. ^{[ 19 ]} El grado de carbón producido dependía de la presión y temperatura máximas alcanzadas: el lignito (también llamado "carbón marrón") se producía en condiciones relativamente suaves, y el carbón subbituminoso , el carbón bituminoso o el carbón de antracita (también llamado "carbón duro" o "carbón negro") se producían a su vez con el aumento de la temperatura y la presión. ^{[ 2 ]}^{[ 20 ]}

De los factores que intervienen en la carbonización, la temperatura es mucho más importante que la presión o el tiempo de enterramiento. ^{[ 21 ]} El carbón subbituminoso puede formarse a temperaturas tan bajas como 35 a 80 °C (95 a 176 °F), mientras que la antracita requiere una temperatura de al menos 180 a 245 °C (356 a 473 °F) . ^[²²^]

Aunque se conoce la presencia de carbón en la mayoría de los periodos geológicos , el 90 % de todos los yacimientos de carbón se depositaron en los periodos Carbonífero y Pérmico . ^{[ 23 ]} Paradójicamente, esto ocurrió durante el Paleozoico tardío , una época de glaciación global . Sin embargo, el descenso del nivel del mar global que acompañó a la glaciación expuso plataformas continentales que antes estaban sumergidas, y a estas se añadieron amplios deltas fluviales producidos por el aumento de la erosión debido al descenso del nivel de base . Estas extensas áreas de humedales proporcionaron las condiciones ideales para la formación de carbón. ^{[ 24 ]} La rápida formación de carbón terminó con la brecha del carbón en el evento de extinción del Pérmico-Triásico , donde el carbón es escaso. ^{[ 25 ]}

La geografía favorable por sí sola no explica los extensos yacimientos de carbón del Carbonífero. ^{[ 26 ]} Otros factores que contribuyeron a la rápida deposición del carbón fueron los altos niveles de oxígeno , superiores al 30%, que promovieron incendios forestales intensos y la formación de carbón vegetal prácticamente indigerible para los organismos descomponedores; los altos niveles de dióxido de carbono que promovieron el crecimiento de las plantas; y la naturaleza de los bosques del Carbonífero, que incluían árboles licófitos cuyo crecimiento determinado significaba que el carbono no permanecía inmovilizado en el duramen de los árboles vivos durante largos períodos. ^{[ 27 ]}

Una teoría sugiere que hace unos 360 millones de años, algunas plantas desarrollaron la capacidad de producir lignina , un polímero complejo que hizo que sus tallos celulósicos fueran mucho más duros y leñosos. La capacidad de producir lignina condujo a la evolución de los primeros árboles . Pero las bacterias y los hongos no desarrollaron inmediatamente la capacidad de descomponer la lignina, por lo que la madera no se descompuso por completo, sino que quedó enterrada bajo sedimentos, convirtiéndose finalmente en carbón. Hace unos 300 millones de años, los hongos y otros hongos desarrollaron esta capacidad, poniendo fin al principal período de formación de carbón en la historia de la Tierra. ^{[ 28 ]}^{[ 29 ]}^{[ 30 ]} Aunque algunos autores señalaron cierta evidencia de degradación de lignina durante el Carbonífero y sugirieron que los factores climáticos y tectónicos eran una explicación más plausible, ^{[ 31 ]} la reconstrucción de enzimas ancestrales mediante análisis filogenético corroboró una hipótesis de que las enzimas degradadoras de lignina aparecieron en hongos hace aproximadamente 200 millones de años. ^{[ 32 ]}

Un posible factor tectónico fueron las montañas de Pangea Central , una enorme cadena montañosa que se extendía a lo largo del ecuador y que alcanzó su mayor elevación cerca de esta época. Los modelos climáticos sugieren que las montañas de Pangea Central contribuyeron a la deposición de grandes cantidades de carbón a finales del Carbonífero. Estas montañas crearon una zona de fuertes precipitaciones durante todo el año, sin la estación seca típica de un clima monzónico . Esto es necesario para la preservación de la turba en los pantanos carboneros. ^{[ 33 ]}

Se conoce la existencia de carbón en estratos precámbricos , anteriores a las plantas terrestres. Se presume que este carbón se originó a partir de residuos de algas. ^{[ 34 ]}^{[ 35 ]}

A veces, las vetas de carbón (también conocidas como capas de carbón) se intercalan con otros sedimentos en un ciclotema . Se cree que los ciclotemas tienen su origen en ciclos glaciares que produjeron fluctuaciones en el nivel del mar , las cuales alternativamente expusieron y luego inundaron grandes áreas de la plataforma continental. ^{[ 36 ]}

Química de la carbonización

El tejido leñoso de las plantas está compuesto principalmente de celulosa, hemicelulosa y lignina. La turba moderna es mayoritariamente lignina, con un contenido de celulosa y hemicelulosa que oscila entre el 5 % y el 40 %. También están presentes otros compuestos orgánicos, como ceras y compuestos que contienen nitrógeno y azufre. ^{[ 37 ]} La lignina tiene una composición en peso de aproximadamente 54 % de carbono, 6 % de hidrógeno y 30 % de oxígeno, mientras que la celulosa tiene una composición en peso de aproximadamente 44 % de carbono, 6 % de hidrógeno y 49 % de oxígeno. El carbón bituminoso tiene una composición de aproximadamente 84,4 % de carbono, 5,4 % de hidrógeno, 6,7 % de oxígeno, 1,7 % de nitrógeno y 1,8 % de azufre, en base al peso. ^{[ 38 ]} El bajo contenido de oxígeno del carbón muestra que la carbonización eliminó la mayor parte del oxígeno y gran parte del hidrógeno, un proceso llamado carbonización . ^{[ 39 ]}

La carbonización procede principalmente por deshidratación , descarboxilación y desmetanización. La deshidratación elimina las moléculas de agua del carbón en maduración mediante reacciones como ^{[ 40 ].}

2 R–OH → R–O–R + H ₂ O

La descarboxilación elimina el dióxido de carbono del carbón en maduración: ^{[ 40 ]}

RCOOH → RH + CO ₂

mientras que la desmetanización procede mediante reacciones como

2 R-CH ₃ → R-CH ₂ -R + CH ₄

R-CH ₂ -CH ₂ -CH ₂ -R → R-CH=CH-R + CH ₄

En estas fórmulas, R representa el resto de una molécula de celulosa o lignina a la que están unidos los grupos reactivos.

La deshidratación y la descarboxilación tienen lugar al inicio de la carbonización, mientras que la desmetanización comienza solo después de que el carbón ya ha alcanzado el rango bituminoso. ^{[ 41 ]} El efecto de la descarboxilación es reducir el porcentaje de oxígeno, mientras que la desmetanización reduce el porcentaje de hidrógeno. La deshidratación hace ambas cosas y (junto con la desmetanización) reduce la saturación de la cadena principal de carbono (aumentando el número de enlaces dobles entre los átomos de carbono).

A medida que avanza la carbonización, los compuestos alifáticos se convierten en compuestos aromáticos . De manera similar, los anillos aromáticos se fusionan en compuestos poliaromáticos (anillos enlazados de átomos de carbono). ^{[ 42 ]} La estructura se asemeja cada vez más al grafeno , el elemento estructural del grafito.

Los cambios químicos van acompañados de cambios físicos, como la disminución del tamaño medio de los poros. ^{[ 43 ]}

Macerales

Los macerales son partes de plantas carbonizadas que conservan la morfología y algunas propiedades de la planta original. En muchos carbones, los macerales individuales se pueden identificar visualmente. Algunos macerales incluyen: ^{[ 44 ]}

vitrinita, derivada de partes leñosas
lipinita, derivada de esporas y algas
inertita, derivada de partes leñosas que fueron quemadas en tiempos prehistóricos.
huminita, precursora de la vitrinita.

En la carbonización, la huminita es reemplazada por vitrinita vítrea (brillante) . ^{[ 45 ]} La maduración del carbón bituminoso se caracteriza por la bitumenización , en la que parte del carbón se convierte en betún , un gel rico en hidrocarburos. ^{[ 46 ]} La maduración a antracita se caracteriza por la desbitumenización (por desmetanización) y la creciente tendencia de la antracita a romperse con una fractura concoidea , similar a la forma en que se rompe un vidrio grueso. ^{[ 47 ]}

Tipos

A medida que los procesos geológicos ejercen presión sobre el material biótico muerto con el tiempo, bajo condiciones adecuadas, su grado o rango metamórfico aumenta sucesivamente hasta convertirse en:

La turba , un precursor del carbón.
El lignito , o carbón marrón, el carbón de menor calidad, el más perjudicial para la salud cuando se quema, ^{[ 6 ]} se utiliza casi exclusivamente como combustible para la generación de energía eléctrica.
El carbón subbituminoso , cuyas propiedades se sitúan entre las del lignito y las del carbón bituminoso, se utiliza principalmente como combustible para la generación de energía termoeléctrica.
El carbón bituminoso es una roca sedimentaria densa, generalmente negra, aunque a veces de color marrón oscuro, a menudo con bandas bien definidas de material brillante y opaco. Se utiliza principalmente como combustible en la generación de energía termoeléctrica y para la producción de coque . En el Reino Unido se le conoce como carbón de vapor, y se utilizaba históricamente para generar vapor en locomotoras y barcos de vapor.
El carbón de antracita , el de mayor calidad, es un carbón negro brillante y más duro que se utiliza principalmente para la calefacción de espacios residenciales y comerciales .
El grafito , un carbón difícil de encender que se utiliza principalmente en lápices o en forma de polvo para lubricación .
El carbón de cannel (a veces llamado "carbón de vela") es una variedad de carbón de grano fino y alto rango con un contenido significativo de hidrógeno, compuesto principalmente de liptinita . Está relacionado con el carbón de cabeza de pantano.

Existen varias normas internacionales para el carbón. ^{[ 48 ]} La clasificación del carbón se basa generalmente en el contenido de volátiles . Sin embargo, la distinción más importante es entre el carbón térmico (también conocido como carbón de vapor), que se quema para generar electricidad mediante vapor; y el carbón metalúrgico (también conocido como carbón de coquización), que se quema a alta temperatura para fabricar acero .

La ley de Hilt es una observación geológica que establece que (dentro de un área pequeña) cuanto más profundo se encuentra el carbón, mayor es su grado (o rango). Se aplica si el gradiente térmico es completamente vertical; sin embargo, el metamorfismo puede causar cambios laterales de rango, independientemente de la profundidad. Por ejemplo, algunas de las capas de carbón del yacimiento de Madrid, Nuevo México, se transformaron parcialmente en antracita por metamorfismo de contacto a partir de un dique ígneo , mientras que el resto de las capas permanecieron como carbón bituminoso. ^{[ 49 ]}

Historia

El uso intencional más antiguo del carbón negro se documentó en Petřkovice, Ostrava, en un asentamiento del Paleolítico Superior en la cima de la colina Landek. Según la datación por radiocarbono, el sitio se sitúa en el período comprendido entre 25.000 y 23.000 años a. C. ^{[ 50 ]}^{[ 51 ]}^{[ 52 ]}

Mineros chinos del carbón en una ilustración de la enciclopedia *Tiangong Kaiwu* , publicada en 1637.

En China, el uso más antiguo reconocido proviene de Shenyang , donde hacia el 4000 a. C. los habitantes neolíticos habían comenzado a tallar ornamentos de lignito negro. ^{[ 53 ]} El carbón de la mina Fushun en el noreste de China se utilizó para fundir cobre ya en el 1000 a. C. ^{[ 54 ]} Marco Polo , el italiano que viajó a China en el siglo XIII, describió el carbón como "piedras negras ... que arden como troncos", y dijo que el carbón era tan abundante que la gente podía tomar tres baños calientes a la semana. ^{[ 55 ]} En Europa, la referencia más antigua al uso del carbón como combustible proviene del tratado geológico Sobre las piedras (c. 371–287 a. C.): ^{[ 56 ]}^{[ 57 ]}

El carbón de afloramiento se usó en Gran Bretaña durante la Edad del Bronce (3000–2000 a. C.), donde formaba parte de las piras funerarias . ^[⁵⁸^]^[⁵⁹^] En la Britania romana , "los romanos explotaban carbón en todos los principales yacimientos de carbón de Inglaterra y Gales a finales del siglo II d. C." ^[⁶⁰^] El carbón de las Midlands se transportaba a través del Car Dyke para su uso en el secado de grano. ^[⁶¹^] Se han encontrado cenizas de carbón en los hogares de villas y fuertes romanos , particularmente en Northumberland , datadas alrededor del año 400 d. C. En el oeste de Inglaterra, escritores contemporáneos describieron la maravilla de un brasero permanente de carbón en el altar de Minerva en Aquae Sulis (actual Bath ), aunque de hecho el carbón de superficie fácilmente accesible de lo que se convirtió en el yacimiento de carbón de Somerset era de uso común en viviendas bastante humildes de la zona. ^[⁶²^] Se han encontrado evidencias del uso del carbón para la metalurgia del hierro en la ciudad durante el período romano. ^[⁶³^] En Eschweiler , Renania , los romanos utilizaron depósitos de carbón bituminoso para la fundición de mineral de hierro . ^[⁶⁰^]

No existe evidencia de que el carbón tuviera gran importancia en Gran Bretaña antes del año 1000 d. C., la Alta Edad Media . ^{[ 64 ]} El carbón pasó a ser conocido como "seacoal" en el siglo XIII; el muelle donde llegaba el material a Londres se llamaba Seacoal Lane, identificado así en una carta del rey Enrique III otorgada en 1253. ^{[ 65 ]} Inicialmente, el nombre se le dio porque se encontraba mucho carbón en la costa, caído de las vetas de carbón expuestas en los acantilados superiores o arrastrado desde afloramientos de carbón submarinos. ^{[ 64 ]} Entre 1257 y 1259, se envió carbón de Newcastle upon Tyne a Londres para los herreros y caleros que construían la Abadía de Westminster . ^{[ 64 ]} El carbón sigue llegando a las playas de todo el mundo tanto por la erosión natural de las vetas de carbón expuestas como por los derrames arrastrados por el viento de los buques de carga. Muchos hogares en dichas áreas acumulan este carbón como una fuente importante, y a veces principal, de combustible para la calefacción doméstica. ^{[ 66 ]}

Estas fuentes de fácil acceso se habían agotado en gran medida (o no podían satisfacer la creciente demanda) para el siglo XIII, cuando se desarrolló la extracción subterránea mediante pozos o galerías . ^{[ 58 ]} El nombre alternativo era "carbón de pozo", porque provenía de las minas. ^{[ 67 ]}

Cocinar y calentar los hogares con carbón (además de la leña o en su lugar) se ha hecho en diversas épocas y lugares a lo largo de la historia de la humanidad, especialmente en épocas y lugares donde el carbón afloraba y la leña era escasa, pero probablemente no existió una dependencia generalizada del carbón para los hogares hasta que se produjo tal cambio de combustible en Londres a finales del siglo XVI y principios del XVII. ^{[ 68 ]} La historiadora Ruth Goodman ha rastreado los efectos socioeconómicos de ese cambio y su posterior difusión por toda Gran Bretaña ^{[ 68 ]} y ha sugerido que su importancia en la configuración de la adopción industrial del carbón ha sido subestimada hasta ahora. ^{[ 68 ]}^{: xiv–xix}

El desarrollo de la Revolución Industrial propició el uso a gran escala del carbón, a medida que la máquina de vapor sustituyó a la rueda hidráulica . En 1700, cinco sextas partes del carbón mundial se extraían en Gran Bretaña. Gran Bretaña se habría quedado sin emplazamientos adecuados para molinos de agua en la década de 1830 si el carbón no hubiera estado disponible como fuente de energía. ^{[ 69 ]} En 1947 había unos 750.000 mineros en Gran Bretaña, ^{[ 70 ]} pero la última mina de carbón subterránea del Reino Unido cerró en 2015. ^{[ 71 ]}

Un grado entre el carbón bituminoso y la antracita se conocía antiguamente como "carbón de vapor", ya que se utilizaba ampliamente como combustible para locomotoras de vapor . En este uso especializado, a veces se le conoce como "carbón marino" en los Estados Unidos. ^{[ 72 ]} El "carbón de vapor" pequeño, también llamado nueces de vapor pequeñas secas (DSSN), se utilizaba como combustible para calentar agua doméstica .

El carbón desempeñó un papel importante en la industria durante los siglos XIX y XX. La predecesora de la Unión Europea , la Comunidad Europea del Carbón y del Acero , se basaba en el comercio de esta materia prima. ^{[ 73 ]}

Composición

El carbón es una mezcla de diversos compuestos orgánicos y polímeros. Existen varios tipos, con colores oscuros y composición variables. Los carbones jóvenes (carbón marrón, lignito) no son completamente negros. Los dos principales carbones negros son el bituminoso, que es el más abundante, y la antracita. El tipo de carbón con el mayor porcentaje de carbono en su composición química es la antracita, ^{[ 74 ]} seguida del bituminoso, luego el lignito y finalmente el carbón marrón. El valor combustible del carbón varía en el mismo orden. Algunos depósitos de antracita contienen carbono puro en forma de grafito .

Para el carbón bituminoso, la composición elemental en base seca y libre de cenizas es 84,4 % de carbono, 5,4 % de hidrógeno, 6,7 % de oxígeno, 1,7 % de nitrógeno y 1,8 % de azufre en peso. ^{[ 38 ]} Esta composición refleja en parte la composición de las plantas precursoras. La segunda fracción principal del carbón es la ceniza, una mezcla indeseable e incombustible de minerales inorgánicos. La composición de la ceniza se suele analizar en términos de los óxidos obtenidos tras la combustión en el aire:

De particular interés es el contenido de azufre del carbón, que puede variar desde menos del 1% hasta el 4%. La mayor parte del azufre y la mayor parte del nitrógeno se incorporan a la fracción orgánica en forma de compuestos organosulfurados y compuestos organonitrógenos . Este azufre y nitrógeno están fuertemente ligados dentro de la matriz de hidrocarburos. Estos elementos se liberan como SO₂ _y NOₓ _durante la combustión. No se pueden eliminar, al menos económicamente, de otra manera. Algunos carbones contienen azufre inorgánico, principalmente en forma de pirita de hierro (FeS₂ ₎ . Al ser un mineral denso, la pirita de hierro se puede eliminar del carbón por medios mecánicos, por ejemplo, mediante flotación por espuma . En el carbón, especialmente en muestras meteorizadas, se encuentra algo de sulfato. No se volatiliza y se puede eliminar mediante lavado. ^{[ 44 ]}

Los componentes menores incluyen:

Como minerales, el Hg, el As y el Se no representan un problema para el medio ambiente, especialmente porque se encuentran en cantidades traza. Sin embargo, se vuelven móviles (volátiles o solubles en agua) cuando estos minerales se queman.

Usos

La mayor parte del carbón se utiliza como combustible. En 2017, el carbón suministró el 27,6 % de la energía mundial, y Asia consumió casi tres cuartas partes de ella. ^{[ 79 ]} También existen otras aplicaciones a gran escala. La densidad energética del carbón es de aproximadamente 24 megajulios por kilogramo ^{[ 80 ]} (aproximadamente 6,7 kilovatios-hora por kg). Para una central eléctrica de carbón con una eficiencia del 40 %, se necesitan aproximadamente 325 kg (717 lb) de carbón para alimentar una bombilla de 100 W durante un año. ^[⁸¹^]

Generación de electricidad

En 2022, el 68% del uso mundial de carbón se utilizó para la generación de electricidad. ^{[ 82 ]}^{: 11} La Agencia Internacional de Energía (AIE) ha estimado que la demanda mundial de carbón será de 5946 megatoneladas en 2024 y de 5964 Mt en 2025. ^{[ 83 ]}

El carbón que se quema en las centrales termoeléctricas para generar electricidad se denomina carbón térmico . Generalmente se pulveriza y luego se quema en un horno con una caldera . ^{[ 84 ]} El calor del horno convierte el agua de la caldera en vapor , que luego se utiliza para hacer girar turbinas que mueven generadores y producen electricidad. ^{[ 85 ]} La eficiencia termodinámica de este proceso varía entre aproximadamente el 25 % y el 50 %, dependiendo del tratamiento previo a la combustión, la tecnología de la turbina (por ejemplo, generador de vapor supercrítico ) y la antigüedad de la planta. ^{[ 86 ]}^{[ 87 ]}

Se han construido algunas centrales eléctricas de ciclo combinado de gasificación integrada (IGCC), que queman carbón de manera más eficiente. En lugar de pulverizar el carbón y quemarlo directamente como combustible en la caldera generadora de vapor, el carbón se gasifica para crear gas de síntesis , que se quema en una turbina de gas para producir electricidad (al igual que el gas natural se quema en una turbina). Los gases de escape calientes de la turbina se utilizan para elevar vapor en un generador de vapor de recuperación de calor que alimenta una turbina de vapor suplementaria . La eficiencia general de la planta cuando se utiliza para proporcionar calor y electricidad combinados puede alcanzar hasta el 94%. ^{[ 88 ]} Las centrales eléctricas IGCC emiten menos contaminación local que las centrales convencionales alimentadas con carbón pulverizado. Otras formas de utilizar el carbón son como combustible de lodo de carbón y agua (CWS), que se desarrolló en la Unión Soviética , o en un ciclo de topping MHD . Sin embargo, estos no se utilizan ampliamente debido a la falta de rentabilidad.

En 2017, el 38% de la electricidad mundial provino del carbón, el mismo porcentaje que 30 años antes. ^{[ 89 ]} En 2018, la capacidad instalada global fue de 2 TW (de los cuales 1 TW estaba en China), lo que representó el 30% de la capacidad total de generación de electricidad. ^[⁹⁰^] El país principal más dependiente fue Sudáfrica, con más del 80% de su electricidad generada por carbón; ^[⁹¹^] pero en 2020, China por sí sola generó más de la mitad de la electricidad mundial generada por carbón. ^[⁹²^] Los esfuerzos en todo el mundo para reducir el uso del carbón han llevado a muchas regiones a cambiar al gas natural y a las energías renovables . En 2018, el factor de capacidad de las centrales eléctricas de carbón promedió el 51%, es decir, operaron durante aproximadamente la mitad de sus horas operativas disponibles. ^[⁹³^]

Central eléctrica de Castle Gate cerca de Helper, Utah, EE. UU.
Vagones de ferrocarril para carbón
Una excavadora empuja carbón en la central eléctrica de Liubliana , Eslovenia.

Coque

El coque es un residuo carbonáceo sólido que se utiliza en la fabricación de acero y otros productos que contienen hierro. ^{[ 94 ]} El coque se produce cuando el carbón metalúrgico (también conocido como carbón coquizable ) se cuece en un horno sin oxígeno a temperaturas de hasta 1000 °C, eliminando los componentes volátiles y fusionando el carbono fijo y la ceniza residual. El coque metalúrgico se utiliza como combustible y como agente reductor en la fundición de mineral de hierro en un alto horno . ^{[ 95 ]} El monóxido de carbono producido por su combustión reduce la hematita (un óxido de hierro ) a hierro.

2 Fe ₂ O ₃ + 6 CO → 4 Fe + 6 CO ₂

También se produce arrabio , que es demasiado rico en carbono disuelto.

El coque debe ser lo suficientemente resistente para soportar el peso de la sobrecarga en el alto horno, razón por la cual el carbón coquizable es tan importante en la producción de acero mediante el método convencional. El coque de carbón es gris, duro y poroso, y tiene un poder calorífico de 29,6 MJ/kg. Algunos procesos de producción de coque generan subproductos, como alquitrán de hulla , amoníaco , aceites ligeros y gas de hulla .

El coque de petróleo (petcoke) es el residuo sólido que se obtiene en el refinado del petróleo , que se asemeja al coque pero contiene demasiadas impurezas para ser útil en aplicaciones metalúrgicas.

Producción de productos químicos

Desde la década de 1940 se han producido productos químicos a partir del carbón. ^{[ 96 ]} El carbón puede utilizarse como materia prima en la producción de una amplia gama de fertilizantes químicos y otros productos químicos. La principal vía para obtener estos productos era la gasificación del carbón para producir gas de síntesis . Los productos químicos primarios que se producen directamente a partir del gas de síntesis incluyen metanol , hidrógeno y monóxido de carbono , que son los componentes químicos básicos a partir de los cuales se fabrica un amplio espectro de productos químicos derivados, como olefinas , ácido acético , formaldehído , amoníaco, urea y otros. La versatilidad del gas de síntesis como precursor de productos químicos primarios y productos derivados de alto valor ofrece la opción de utilizar el carbón para producir una amplia gama de productos básicos. En el siglo XXI, el uso del metano de los yacimientos de carbón ha adquirido mayor importancia. ^{[ 97 ]}

Dado que la gama de productos químicos que se pueden obtener mediante la gasificación del carbón también puede utilizar materias primas derivadas del gas natural y el petróleo , la industria química tiende a utilizar las materias primas más rentables. Por lo tanto, el interés en utilizar carbón tendía a aumentar con los precios más altos del petróleo y el gas natural, y durante períodos de alto crecimiento económico mundial que podían haber ejercido presión sobre la producción de petróleo y gas.

Los procesos de conversión de carbón a productos químicos requieren cantidades sustanciales de agua. ^{[ 98 ]} Gran parte de la producción de carbón para la industria química se realiza en China ^{[ 99 ]}^{[ 100 ]} donde provincias dependientes del carbón como Shanxi luchan por controlar su contaminación. ^{[ 101 ]}

Licuefacción

El carbón puede convertirse directamente en combustibles sintéticos equivalentes a la gasolina o el diésel mediante hidrogenación o carbonización . ^{[ 102 ]} La licuefacción del carbón emite más dióxido de carbono que la producción de combustible líquido a partir de petróleo crudo . La mezcla con biomasa y el uso de captura y almacenamiento de carbono (CCS) emitirían ligeramente menos que el proceso del petróleo, pero a un alto costo. ^{[ 103 ]} La empresa estatal China Energy Investment opera una planta de licuefacción de carbón y planea construir dos más. ^{[ 104 ]}

La licuefacción del carbón también puede referirse al riesgo de la carga durante el transporte de carbón. ^{[ 105 ]}

Gasificación

La gasificación del carbón, como parte de una central eléctrica de ciclo combinado de gasificación integrada (IGCC), se utiliza para producir gas de síntesis , una mezcla de monóxido de carbono (CO) e hidrógeno (H₂ ₎ que alimenta turbinas de gas para generar electricidad. El gas de síntesis también puede convertirse en combustibles para el transporte, como gasolina y diésel , mediante el proceso Fischer-Tropsch ; alternativamente, puede convertirse en metanol , que puede mezclarse directamente con el combustible o transformarse en gasolina mediante el proceso de conversión de metanol a gasolina. ^{[ 106 ]} La gasificación combinada con la tecnología Fischer-Tropsch fue utilizada por la empresa química sudafricana Sasol para fabricar productos químicos y combustibles para vehículos a partir de carbón. ^[¹⁰⁷^]

Durante la gasificación, el carbón se mezcla con oxígeno y vapor de agua , a la vez que se calienta y se presuriza. Durante la reacción, las moléculas de oxígeno y agua oxidan el carbón, transformándolo en monóxido de carbono (CO) y liberando hidrógeno (H₂ ₎ . Este proceso se realizaba antiguamente en minas de carbón subterráneas y también para producir gas ciudad , que se distribuía por tuberías a los consumidores para su uso en iluminación, calefacción y cocina.

3C ( como el carbón ) + O₂ ₊ H₂O _→ H₂ ₊ 3CO

Si la refinería desea producir gasolina, el gas de síntesis se dirige a una reacción de Fischer-Tropsch. Esto se conoce como licuefacción indirecta del carbón. Sin embargo, si el hidrógeno es el producto final deseado, el gas de síntesis se introduce en la reacción de desplazamiento del gas de agua , donde se libera más hidrógeno.

CO + _H₂O → _CO₂ + _H₂

Industria del carbón

Minería

Anualmente se producen alrededor de 8.000 Mt de carbón, de los cuales aproximadamente el 90% es carbón duro y el 10% lignito. A partir de 2018Poco más de la mitad proviene de minas subterráneas. ^{[ 108 ]} La industria minera del carbón emplea a casi 2,7 millones de trabajadores. ^{[ 109 ]} Se producen más accidentes durante la minería subterránea que durante la minería a cielo abierto. No todos los países publican estadísticas de accidentes mineros , por lo que las cifras mundiales son inciertas, pero se cree que la mayoría de las muertes ocurren en accidentes mineros de carbón en China : en 2017 hubo 375 muertes relacionadas con la minería del carbón en China. ^{[ 110 ]} La mayor parte del carbón extraído es carbón térmico (también llamado carbón de vapor, ya que se utiliza para producir vapor para generar electricidad), pero el carbón metalúrgico (también llamado "metcoal" o "carbón de coque", ya que se utiliza para producir coque para fabricar hierro) representa entre el 10 % y el 15 % del uso mundial de carbón. ^{[ 111 ]}

Como producto comercializado

China extrae casi la mitad del carbón del mundo, seguida de India con aproximadamente una décima parte. ^{[ 112 ]} Con 471 Mt y una participación del 34% de las exportaciones mundiales, Indonesia fue el mayor exportador por volumen en 2022, seguida de Australia con 344 Mt y Rusia con 224 Mt. ^{[ 113 ]} Otros exportadores importantes de carbón son Estados Unidos, Sudáfrica, Colombia y Canadá. ^{[ 82 ]}^{: 118} En 2022, China, India y Japón fueron los mayores importadores de carbón, importando 301, 228 y 184 Mt respectivamente. ^{[ 82 ]}^{: 117} Rusia está orientando cada vez más sus exportaciones de carbón de Europa a Asia a medida que Europa transita hacia las energías renovables y somete a Rusia a sanciones por su invasión de Ucrania. ^{[ 16 ]}

El precio del carbón metalúrgico es volátil ^{[ 114 ]} y mucho más alto que el precio del carbón térmico porque el carbón metalúrgico debe tener un menor contenido de azufre y requiere más limpieza. ^{[ 115 ]} Los contratos de futuros de carbón proporcionan a los productores de carbón y a la industria de energía eléctrica una herramienta importante para la cobertura y la gestión de riesgos .

En algunos países, la nueva generación de energía eólica terrestre o solar ya cuesta menos que la energía de carbón de las centrales existentes. ^{[ 116 ]}^{[ 117 ]} Sin embargo, para China esto se prevé para principios de la década de 2020 ^{[ 118 ]} y para el sudeste asiático no hasta finales de la década de 2020. ^{[ 119 ]} En India, construir nuevas centrales no es rentable y, a pesar de estar subvencionadas, las centrales existentes están perdiendo cuota de mercado frente a las energías renovables. ^{[ 120 ]}

En muchos países del Norte Global, se observa un abandono del uso del carbón y los antiguos emplazamientos mineros se están utilizando como atracción turística. ^{[ 121 ]}

Tendencias del mercado

En 2022, China utilizó 4520 Mt de carbón, lo que representó más de la mitad del consumo mundial de carbón. India, la Unión Europea y Estados Unidos fueron los siguientes mayores consumidores de carbón, utilizando 1162, 461 y 455 Mt respectivamente. ^{[ 82 ]}^{: 114} Durante la última década, China casi siempre ha representado la mayor parte del crecimiento mundial de la demanda de carbón. ^{[ 122 ]} Por lo tanto, las tendencias del mercado internacional dependen de la política energética china . ^{[ 123 ]}

Aunque el esfuerzo del gobierno chino por reducir la contaminación atmosférica implica que la tendencia global a largo plazo es quemar menos carbón, las tendencias a corto y mediano plazo pueden diferir, en parte debido a la financiación china de nuevas centrales eléctricas de carbón en otros países. ^{[ 90 ]}

Un análisis preliminar de la Agencia Internacional de Energía (AIE) indica que las exportaciones mundiales de carbón alcanzaron un máximo histórico en 2023. Hasta 2026, la AIE prevé que el comercio mundial de carbón disminuya en aproximadamente un 12%, debido al aumento de la producción nacional en economías con alto consumo de carbón, como China e India, y a los planes de eliminación gradual del carbón en otros lugares, como Europa. ^{[ 113 ]} El consumo de carbón de India es mayor que el de Europa y América del Norte juntas. ^{[ 124 ]} Si bien se prevé que las exportaciones de carbón térmico disminuyan en aproximadamente un 16% para 2026, se prevé que las exportaciones de carbón metalúrgico aumenten ligeramente en casi un 2%. ^{[ 113 ]}

Daños a la salud humana

El uso del carbón como combustible causa problemas de salud y muertes. ^{[ 126 ]} La extracción y el procesamiento del carbón causan contaminación del aire y del agua. ^{[ 127 ]} Las centrales eléctricas de carbón emiten óxidos de nitrógeno, dióxido de azufre, contaminación por partículas y metales pesados, que afectan negativamente la salud humana. ^{[ 127 ]} La extracción de metano de los yacimientos de carbón es importante para evitar accidentes mineros.

La mortal niebla tóxica de Londres fue causada principalmente por el uso intensivo de carbón. Se estima que a nivel mundial el carbón causa 800.000 muertes prematuras cada año, ^{[ 128 ]} principalmente en India ^{[ 129 ]} y China. ^{[ 130 ]}^{[ 131 ]}^{[ 132 ]}

La quema de carbón es un importante contribuyente a las emisiones de dióxido de azufre , que crea partículas PM2.5 , la forma más peligrosa de contaminación del aire. ^{[ 133 ]}

Las emisiones de las chimeneas de carbón causan asma , accidentes cerebrovasculares , disminución de la inteligencia , obstrucciones arteriales , ataques cardíacos , insuficiencia cardíaca congestiva , arritmias cardíacas , intoxicación por mercurio , oclusión arterial y cáncer de pulmón . ^{[ 134 ]}^{[ 135 ]}

Los costes sanitarios anuales en Europa derivados del uso del carbón para generar electricidad se estiman en hasta 43.000 millones de euros. ^{[ 136 ]}

En China, se estima que las muertes prematuras debidas a la contaminación atmosférica generada por las centrales de carbón ascienden a 200 por GW-año; sin embargo, podrían ser mayores en las proximidades de las centrales eléctricas donde no se utilizan depuradores o menores si se encuentran lejos de las ciudades. ^{[ 137 ]} La mejora de la calidad del aire y la salud humana en China aumentaría con políticas climáticas más estrictas, principalmente debido a la gran dependencia energética del país del carbón. Además, se obtendría un beneficio económico neto. ^{[ 138 ]}

Un estudio de 2017 publicado en el Economic Journal encontró que para Gran Bretaña durante el período 1851-1860, "un aumento de una desviación estándar en el uso del carbón elevó la mortalidad infantil en un 6-8% y que el uso industrial del carbón explica aproximadamente un tercio de la penalización de mortalidad urbana observada durante este período". ^{[ 139 ]}

La inhalación de polvo de carbón causa neumoconiosis del minero o "pulmón negro", llamada así porque el polvo de carbón literalmente ennegrece los pulmones. ^{[ 140 ]} Solo en Estados Unidos, se estima que 1500 extrabajadores de la industria del carbón mueren cada año por los efectos de la inhalación de polvo de las minas de carbón. ^{[ 141 ]}

Cada año se producen enormes cantidades de cenizas de carbón y otros residuos. El uso del carbón genera cientos de millones de toneladas de cenizas y otros productos de desecho anualmente. Estos incluyen cenizas volantes , cenizas de fondo y lodos de desulfuración de gases de combustión , que contienen mercurio , uranio , torio , arsénico y otros metales pesados , junto con no metales como el selenio . ^{[ 142 ]}

Alrededor del 10% del carbón es ceniza. ^{[ 143 ]} La ceniza de carbón es peligrosa y tóxica para los seres humanos y algunos otros seres vivos. ^{[ 144 ]} La ceniza de carbón contiene los elementos radiactivos uranio y torio . La ceniza de carbón y otros subproductos sólidos de la combustión se almacenan localmente y se dispersan de diversas maneras, exponiendo a quienes viven cerca de las centrales de carbón a la radiación y a toxinas ambientales . ^{[ 145 ]} Por ello, el Comité Científico de las Naciones Unidas sobre los Efectos de la Radiación Atómica estima que las centrales eléctricas de carbón emiten cantidades mucho mayores de radiactividad que las centrales nucleares . ^{[ 146 ]}

Daños al medio ambiente

La minería del carbón , los residuos de la combustión del carbón y los gases de combustión están causando graves daños ambientales. ^{[ 147 ]}^{[ 148 ]}

Los sistemas hídricos se ven afectados por la minería del carbón. ^{[ 149 ]} Por ejemplo, la extracción de carbón afecta los niveles de agua subterránea y de los acuíferos , así como su acidez. Los derrames de cenizas volantes, como el derrame de lodo de cenizas volantes de la planta de carbón Kingston Fossil Plant , también pueden contaminar la tierra y los cursos de agua, y destruir viviendas. Las centrales eléctricas que queman carbón también consumen grandes cantidades de agua. Esto puede afectar el caudal de los ríos y tiene repercusiones en otros usos del suelo. En zonas con escasez de agua , como el desierto de Thar en Pakistán , la minería del carbón y las centrales eléctricas de carbón contribuyen al agotamiento de los recursos hídricos. ^{[ 150 ]}

Uno de los primeros impactos conocidos del carbón en el ciclo del agua fue la lluvia ácida . En 2014, se liberaron aproximadamente 100 Tg /S de dióxido de azufre (SO₂ _{) , de los cuales más de la mitad provino de la quema de carbón.}^{[ 151 ]} Tras su liberación, el dióxido de azufre se oxida a H₂SO₄ _,_que dispersa la radiación solar; por lo tanto , su aumento en la atmósfera ejerce un efecto de enfriamiento sobre el clima. Esto enmascara parcialmente el calentamiento causado por el aumento de los gases de efecto invernadero. Sin embargo, el azufre se precipita de la atmósfera en forma de lluvia ácida en cuestión de semanas, ^{[ 152 ]} mientras que el dióxido de carbono permanece en la atmósfera durante cientos de años. La liberación de SO₂ _también contribuye a la acidificación generalizada de los ecosistemas. ^{[ 153 ]}

Las minas de carbón abandonadas también pueden causar problemas. Pueden producirse hundimientos sobre los túneles, dañando la infraestructura o los cultivos. La minería del carbón también puede provocar incendios prolongados, y se estima que miles de incendios de vetas de carbón arden simultáneamente. ^{[ 154 ]} Por ejemplo, el incendio de Brennender Berg lleva ardiendo desde 1668 y sigue activo en el siglo XXI. ^{[ 155 ]}

La producción de coque a partir del carbón genera amoníaco, alquitrán de hulla y compuestos gaseosos como subproductos que, si se descargan en tierra, aire o vías fluviales, pueden contaminar el medio ambiente. ^{[ 156 ]} La acería de Whyalla es un ejemplo de una instalación productora de coque donde se vertió amoníaco líquido al medio marino. ^{[ 157 ]}

cambio climático

El efecto más importante y a largo plazo del uso del carbón es la liberación de dióxido de carbono, un gas de efecto invernadero que causa el cambio climático . Las centrales eléctricas de carbón fueron el principal contribuyente al aumento de las emisiones globales de CO₂ _en 2018, ^{[ 159 ]} el 40% del total de las emisiones de combustibles fósiles, ^{[ 160 ]} y más de una cuarta parte de las emisiones totales. ^{[ 161 ]}^{[ nota 1 ]} La minería del carbón puede emitir metano, otro gas de efecto invernadero. ^{[ 162 ]}^{[ 163 ]}

En 2016, las emisiones brutas mundiales de dióxido de carbono provenientes del uso del carbón fueron de 14,5 gigatoneladas. ^{[ 164 ]} Por cada megavatio-hora generado, la generación de energía eléctrica a partir de carbón emite alrededor de una tonelada de dióxido de carbono, el doble de los aproximadamente 500 kg de dióxido de carbono liberados por una central eléctrica de gas natural . ^{[ 165 ]} La intensidad de las emisiones del carbón varía según el tipo y la tecnología del generador y supera los 1200 g por kWh en algunos países. ^{[ 166 ]} En 2013, el director de la agencia climática de la ONU recomendó que la mayor parte de las reservas mundiales de carbón se dejaran bajo tierra para evitar un calentamiento global catastrófico. ^{[ 167 ]} Para mantener el calentamiento global por debajo de 1,5 °C o 2 °C, cientos, o posiblemente miles, de centrales eléctricas de carbón deberán cerrarse anticipadamente. ^{[ 168 ]}

incendios subterráneos

Miles de incendios de carbón arden en todo el mundo. ^{[ 169 ]} Los que arden bajo tierra pueden ser difíciles de localizar y muchos no se pueden extinguir. Los incendios pueden causar hundimiento del terreno, sus gases de combustión son peligrosos para la vida y, al llegar a la superficie, pueden iniciar incendios forestales . Las vetas de carbón pueden incendiarse por combustión espontánea o por contacto con un incendio en una mina o en la superficie. Los rayos son una fuente importante de ignición. El carbón continúa ardiendo lentamente hacia la veta hasta que el oxígeno (aire) ya no puede llegar al frente de llamas. Un incendio de pastos en una zona carbonífera puede incendiar docenas de vetas de carbón. ^{[ 170 ]}^{[ 171 ]} Los incendios de carbón en China queman aproximadamente 120 millones de toneladas de carbón al año, emitiendo 360 millones de toneladas métricas de CO₂ _, lo que equivale al 2-3% de la producción mundial anual de CO₂ _proveniente de combustibles fósiles . ^{[ 172 ]}^{[ 173 ]}

Mitigación de la contaminación y captura de carbono

Existen sistemas y tecnologías para mitigar el impacto en la salud y el medio ambiente de la quema de carbón para la producción de energía.

Tratamiento previo a la combustión

El carbón refinado es el producto de una tecnología de mejora del carbón que elimina la humedad y ciertos contaminantes de carbones de menor rango, como el carbón subbituminoso y el lignito (marrón). Es una forma de varios tratamientos y procesos de precombustión para el carbón que alteran sus características antes de la combustión. Se pueden lograr mejoras en la eficiencia térmica mediante un presecado mejorado (especialmente relevante con combustibles con alto contenido de humedad, como el lignito o la biomasa). ^{[ 174 ]} Los objetivos de las tecnologías de precombustión del carbón son aumentar la eficiencia y reducir las emisiones cuando el carbón se quema. La tecnología de precombustión a veces puede usarse como complemento de las tecnologías de postcombustión para controlar las emisiones de las calderas alimentadas con carbón.

Enfoques posteriores a la combustión

Entre los métodos posteriores a la combustión para mitigar la contaminación se incluyen la desulfuración de los gases de combustión , la reducción catalítica selectiva , los precipitadores electrostáticos y la reducción de las cenizas volantes .

Captura y almacenamiento de carbono

La captura y almacenamiento de carbono (CAC) se puede utilizar para capturar el dióxido de carbono de los gases de combustión de las centrales eléctricas de carbón y almacenarlo de forma segura en un depósito subterráneo. Entre 1972 y 2017, se elaboraron planes para añadir CAC a suficientes centrales eléctricas de carbón y gas para secuestrar 161 millones de toneladas de CO₂.₂ por año, pero para 2021 el 98% de estos planes habían fracasado.^{[ 175 ]} El costo, la ausencia de medidas para abordar la responsabilidad a largo plazo por el CO₂y la limitada aceptación social han contribuido a las cancelaciones de proyectos.^{[ 176 ]}^{: 133}A partir de 2024, la CCS está en funcionamiento en solo cuatro centrales eléctricas de carbón y una central eléctrica de gas en todo el mundo.^{[ 177 ]}

"Carbón limpio" y "carbón reducido"

Dibujo animado de siete trozos de carbón con atuendos navideños, de pie en una puerta abierta con cancioneros, cantando. Una pancarta dice "Los villanciqueros del carbón limpio". — Los grupos de la industria del carbón promueven la idea del "carbón limpio". En un video de la Coalición Estadounidense para la Electricidad con Carbón Limpio , se representa a trozos de carbón como personajes que cantan villancicos con nombres como "Frosty el Carbonero". ^{[ 178 ]}

Desde mediados de la década de 1980, el término "carbón limpio" se ha utilizado ampliamente con diversos significados. ^{[ 179 ]} Inicialmente, la "tecnología del carbón limpio" se refería a los depuradores y convertidores catalíticos que reducían los contaminantes que causan la lluvia ácida. Posteriormente, el alcance se amplió para incluir la reducción de otros contaminantes como el mercurio. ^{[ 179 ]} Recientemente, el término ha llegado a abarcar el uso de la captura y el almacenamiento de carbono para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero . ^{[ 179 ]}

En el discurso político, el término se ha utilizado erróneamente para implicar que el carbón en sí mismo puede ser limpio. ^{[ 179 ]} Por ejemplo, se ha sugerido que se puede producir y exportar "carbón limpio". ^{[ 179 ]} Incluso con depuradores y cierta captura y almacenamiento de carbono (CCS), el carbón sigue teniendo un impacto ambiental bastante alto. ^{[ 179 ]}

En los debates sobre las emisiones de gases de efecto invernadero, otro término común es la «reducción» del uso del carbón. En la Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático de 2023 , se llegó a un acuerdo para reducir gradualmente el uso de carbón sin medidas de mitigación. ^{[ 180 ]} Dado que el término «reducido» no se definió, el acuerdo fue criticado por ser susceptible de abuso. ^{[ 180 ]} Sin una definición clara, es posible que el uso de combustibles fósiles se denomine «reducido» si utiliza la captura y almacenamiento de carbono (CAC) solo de forma mínima, como por ejemplo, capturando solo el 30 % de las emisiones de una planta. ^{[ 180 ]}

El Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC) considera que los combustibles fósiles no se han mitigado si se "producen y utilizan sin intervenciones que reduzcan sustancialmente la cantidad de gases de efecto invernadero emitidos a lo largo de su ciclo de vida; por ejemplo, capturando el 90% o más de las centrales eléctricas". ^{[ 181 ]}^{[ 182 ]}

Ciencias económicas

En 2018, se invirtieron US$80 mil millones en el suministro de carbón, pero casi todo para mantener los niveles de producción en lugar de abrir nuevas minas. ^{[ 183 ]} A largo plazo, el carbón y el petróleo podrían costarle al mundo billones de dólares por año. ^{[ 184 ]}^{[ 185 ]} Solo el carbón puede costarle a Australia miles de millones, ^{[ 186 ]} mientras que los costos para algunas empresas o ciudades más pequeñas podrían ser del orden de millones de dólares. ^{[ 187 ]} Las economías más dañadas por el carbón (a través del cambio climático) pueden ser India y Estados Unidos, ya que son los países con el mayor costo social del carbono . ^{[ 188 ]} Los préstamos bancarios para financiar el carbón son un riesgo para la economía india. ^{[ 129 ]}

China es el mayor productor de carbón del mundo. Es el mayor consumidor de energía del mundo, y el carbón en China suministra el 60% de su energía primaria. Sin embargo, se estima que dos quintas partes de las centrales eléctricas de carbón de China son deficitarias. ^{[ 118 ]}

La contaminación atmosférica derivada del almacenamiento y manipulación del carbón le cuesta a Estados Unidos casi 200 dólares por cada tonelada adicional almacenada, debido a las partículas PM2.5. ^{[ 189 ]} La contaminación del carbón le cuesta a la Unión Europea 43 mil millones de euros cada año. ^{[ 190 ]} Las medidas para reducir la contaminación atmosférica benefician económicamente a las personas y a las economías de países ^{[ 191 ]}^{[ 192 ]} como China. ^{[ 193 ]}

Subsidios

Se estima que los subsidios al carbón en 2021 ascendieron a US$19 mil millones , sin incluir los subsidios a la electricidad, y se espera que aumenten en 2022. ^{[ 194 ]} A partir de 2019Los países del G20 proporcionan al menos US$63.9 mil millones ^{[ 159 ]} de apoyo gubernamental por año para la producción de carbón, incluyendo la energía generada con carbón: muchos subsidios son imposibles de cuantificar ^{[ 195 ]} pero incluyen US$27.6 mil millones en financiamiento público nacional e internacional, US$15.4 mil millones en apoyo fiscal y US$20.9 mil millones en inversiones de empresas estatales (SOE) por año. ^{[ 159 ]} En Indonesia, la energía generada con carbón está subsidiada a través de un tope en el precio que los productores de carbón pueden cobrar a los consumidores nacionales. Al mismo tiempo, los productores están obligados a proporcionar cantidades específicas de carbón a los consumidores nacionales. Esto garantiza que los consumidores nacionales obtengan carbón a un precio con descuento y los productores pierdan dinero que de otro modo podrían haber ganado vendiendo el carbón en el mercado internacional. ^{[ 196 ]}^{[ 197 ]}

En la UE, las ayudas estatales a las nuevas centrales térmicas de carbón están prohibidas desde 2020, y a las centrales térmicas de carbón existentes desde 2025. ^{[ 198 ]} A partir de 2018, la financiación gubernamental para nuevas centrales eléctricas de carbón fue proporcionada por el Exim Bank de China , ^{[ 199 ]} el Banco Japonés de Cooperación Internacional y los bancos del sector público indio. ^{[ 200 ]} El carbón en Kazajstán fue el principal receptor de subsidios al consumo de carbón por un total de US$2 mil millones en 2017. ^{[ 201 ]} El carbón en Turquía se benefició de subsidios sustanciales en 2021. ^{[ 202 ]}

Activos varados

Algunas centrales eléctricas de carbón podrían convertirse en activos varados ; por ejemplo, China Energy Investment , la mayor empresa eléctrica del mundo, corre el riesgo de perder la mitad de su capital. ^{[ 118 ]} Sin embargo, las empresas eléctricas estatales como Eskom en Sudáfrica, Perusahaan Listrik Negara en Indonesia, ^{[ 196 ]} Sarawak Energy en Malasia, Taipower en Taiwán, EGAT en Tailandia, Vietnam Electricity y EÜAŞ en Turquía están construyendo o planificando nuevas plantas. ^{[ 203 ]} A partir de 2021, esto podría estar contribuyendo a crear una burbuja de carbono que podría causar inestabilidad financiera si estalla. ^{[ 204 ]}^{[ 205 ]}^{[ 206 ]}^{[ 196 ]}

Política

Los países que construyen o financian nuevas centrales eléctricas de carbón, como China, India, Indonesia, Vietnam, Turquía y Bangladesh, se enfrentan a crecientes críticas internacionales por obstaculizar los objetivos del Acuerdo de París . ^{[ 90 ]}^{[ 207 ]}^{[ 208 ]}^{[ 196 ]} En 2019, las naciones insulares del Pacífico (en particular Vanuatu y Fiyi ) criticaron a Australia por no reducir sus emisiones a un ritmo más rápido, citando preocupaciones sobre inundaciones costeras y erosión. ^{[ 209 ]} En mayo de 2021, los miembros del G7 acordaron poner fin al nuevo apoyo gubernamental directo a la generación internacional de energía a partir del carbón. ^{[ 210 ]}

Uso cultural

El carbón es el mineral oficial del estado de Kentucky , ^{[ 211 ]} y la roca oficial del estado de Utah ^{[ 212 ]} y Virginia Occidental . ^{[ 213 ]} Estos estados de EE. UU. tienen un vínculo histórico con la minería del carbón.

En algunas culturas, se cree que los niños que se portan mal solo recibirán un trozo de carbón de Papá Noel en sus calcetines navideños en lugar de regalos.

También es costumbre y se considera de buena suerte en Escocia regalar carbón el día de Año Nuevo . Esto forma parte de la tradición de dar la bienvenida al año y representa calidez para el año venidero. ^{[ 214 ]}

Véase también

Biocarbón : residuo negro ligero, compuesto de carbono y cenizas, obtenido tras la pirólisis de biomasa.
Carboquímica – Rama de la química
Análisis del carbón : medición de las propiedades del carbón.
Mezcla de carbón – Mezcla de carbón extraído de las minas
Homogeneización del carbón : proceso de mezcla del carbón para reducir la variabilidad.
Capas de carbón – Estratos geológicos portadores de carbón (unidad estratigráfica)
Impacto sanitario y medioambiental de la industria del carbón
Combustión en lecho fluidizado : tecnología utilizada para quemar combustibles sólidos.
Eliminación progresiva de los combustibles fósiles : reducción gradual del uso y la producción de combustibles fósiles.
Gytta – Tipo de lodo sedimentario de grano fino
Región minera de carbón – Cuenca con yacimientos de carbón
Minería a cielo abierto : tipo de minería de remoción de la cima de la montaña
Subcoal : sustituto del carbón elaborado a partir de residuos reciclados.
La cuestión del carbón – Libro de William Stanley Jevons
Tonstein – Tipo de roca sedimentaria
FutureCoal – Organización de presión a favor del carbón con sede en el Reino Unido
Mina de carbón de Épinac

Notas

↑ 14,4 gigatoneladas de carbón/50 gigatoneladas totales

↑ Número de la primera cita en la oración dividido por el número de la segunda cita 15,8 x 100 / 53,2 = 29,7 %

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Enlaces externos

Transiciones del carbón
Carbón – Agencia Internacional de Energía
Salida del carbón
Asociación Europea del Carbón y el Lignito
Revista de noticias e industria del carbón
Rastreador global de centrales eléctricas de carbón
Centro de Investigación sobre Energía y Aire Limpio
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