El Carbón (página 2)

4. Producción mundial de Carbón

Un buen número de países carecen de recursos energéticos propios. La dependencia de combustibles importados puede hacer a una nación vulnerable a deficiencias de suministros si existen trastornos económicos o políticos en la región en donde se encuentra su principal proveedor de recursos energéticos. El riesgo es mayor si estas fuentes de recursos están concentradas en sólo una o dos áreas del mundo. Por ejemplo, más del 65% de las reservas de petróleo están localizadas en el Medio Oriente y más del 70% de las reservas de gas también están en el Medio Oriente y la antigua Unión Soviética.

En los años 70 hubo serios trastornos en la economía mundial de la energía, como consecuencia del rápido aumento en los precios y una reducción del 5% en el suministro de petróleo, cuando la OPEP (Organización de Países Exportadores de Petróleo) tomó fuerza en el mercado de la energía.

Tales situaciones no afectaron tanto a los países que se basaban en gran parte en el carbón para cubrir sus necesidades de energía. Lo anterior, debido a la combinación de la diversidad geográfica de las reservas carboníferas y a la seguridad de su importación. Muchas naciones pueden usar sus propias reservas de carbón y aquellos que no las posean pueden confiar plenamente en el carbón importado. La confiabilidad de las importaciones está asegurada por la competencia entre los muchos países productores de carbón en el mundo, además de que el carbón es usualmente transportado por rutas marítimas seguras a los países consumidores. 

En el evento de una interrupción mayor en el suministro de carbón de una región del mundo, podría pronto ser balanceada por el incremento de suministro de otras regiones, lo cual les garantiza a los generadores de energía y fabricantes de acero la estabilidad y seguridad en los suministros. Casi el 40% de la electricidad y cerca del 70% del acero del mundo dependen del carbón.

La producción mundial del carbón en 1994 refleja la crisis de la minería en la Unión Europea (la producción bajó un 17,4%) y en Rusia (decayó en un 6,2%). En cambio se produjo un dinamismo en la industria carbonífera de Estados Unidos, China, India, Colombia y Australia entre otros países. La producción total en el mundo ese año fue 2.158,3 millones de toneladas, de las cuales China produjo un 27,4%, Estados Unidos un 5,5% y la República de Suráfrica un 4,8%.

En 1996 se produjeron más de 3.700 millones de toneladas (Mt) de carbón, de las cuales más de la mitad fueron utilizadas para generar electricidad. Los principales productores de carbón fueron: República Popular China, Los Estados Unidos de América, India, Suráfrica, Australia, Rusia, Polonia, Kazakhstan, Ucrania, Alemania, El Reino Unido e Indonesia. Del carbón producido en 1996, más de 470 Mt fueron comercializadas internacionalmente. Se estima que el comercio internacional del carbón bituminoso continuará creciendo por encima de 560 Mt en al año 2000 y de 850 Mt en el 2010.

Tanto el tamaño como la diversidad del comercio internacional del carbón son únicos. Los más grandes productores de carbón en el mundo son la República Popular China (1.375 Mt en 1996) y los Estados Unidos de América (878 Mt). No obstante, el más grande productor no es necesariamente el más grande exportador. Para algunos países, tales como Australia y Colombia, la exportación de carbón es de mayor importancia para la economía nacional que el consumo interno. Por otra parte, los mayores productores (República Popular China, Estados Unidos de América e India) también importan carbón, por razones de calidad y de logística.

Comercialización Australia es el líder mundial en la exportación de carbón; en 1996 exportó 139 Mt, de una producción total de 195 Mt. Las exportaciones australianas fueron a más de 25 países. El carbón representa el renglón de mayor valor en las exportaciones de Australia. Otros grandes exportadores fueron los Estados Unidos de América, que exportaron 83 Mt de un total de 878 Mt producidas a 29 países, y Suráfrica, que exportó 59.5 Mt de un total de 208 Mt producidas. Opuesto a esto, la República Popular China exportó sólo 29.5 Mt en 1996, de su producción total de 1.375 Mt, reflejando así un gran consumo interno. De todas maneras, al igual que en Indonesia, sus exportaciones están creciendo rápidamente. Normalmente los importadores de carbón se abastecen de un amplio rango de fuentes. A vía de ejemplo, en 1996 Francia importó carbón de más de 15 países y los Países Bajos de más de 14 países diferentes. La razón de esta diversidad en la comercialización del carbón, no sólo es un asunto de poder contar con varios proveedores, sino que también tiene que ver con el hecho de la necesidad de usar diferentes calidades de carbón para satisfacer requerimientos específicos de los clientes.

Los consumidores de carbón, independientemente de que dependan de suministros domésticos o importados, pueden confiar en su seguridad. Esta seguridad significa que la generación de electricidad para uso industrial o doméstico puede ser garantizada, a precios estables y competitivos, en comparación con otros combustibles fósiles.

5. Ventajas del Carbón

Los aspectos sobre seguridad y salud han sido desde hace mucho tiempo una preocupación importante para la industria del carbón. Los avances tecnológicos en la explotación durante este siglo han conducido a mejoras en la productividad y seguridad. 

Las minas de carbón hoy en día se asemejan más a fábricas altamente automatizadas que al ambiente de producción que existía en el Siglo XIX, caracterizado por el uso intensivo de mano de obra, congestión y riesgos. La extracción moderna del carbón alcanza estándares en seguridad y salud más altos que muchas otras industrias. 

Por ejemplo, las estadísticas de la Oficina del Trabajo de los Estado Unidos, muestran más accidentes en actividades como aserraderos, construcción, agricultura y fabricación de muebles, que en la explotación de carbón. En Canadá, la explotación de carbón a cielo abierto es una de las industrias grandes más seguras, aún más segura que el comercio al detal.

La seguridad es de primordial importancia para cada uno de los involucrados en la minería, para los obreros, inversionistas y finalmente para el consumidor. En muchos países, los mineros reciben regularmente cursos de entrenamiento en habilidades laborales y en seguridad. Las compañías de carbón reconocen que el entrenamiento previene accidentes y que hay una estrecha relación entre una mayor seguridad y una más alta productividad.

El carbón es un material comparativamente estable y no presenta los problemas de fugas y derrames asociados a otros combustibles fósiles tales como el gas y el petróleo. Alrededor del mundo, el carbón es transportado en barcos, desde grandes cargueros hasta pequeños barcos de cabotaje. Los accidentes que involucran el hundimiento de barcos que transportan carbón son afortunadamente escasos y en ningún caso la carga de carbón es un agente contaminante.

En tierra, el transporte de carbón se hace por medio de correas transportadoras, carreteras o tren, es esencialmente más seguro que en el caso de otros combustibles fósiles. Igualmente lo es su almacenamiento y utilización, tanto en la industria como en los hogares. El polvo de carbón que se produce en las pilas o durante su manejo, también se puede reducir al mínimo ahora gracias a un diseño apropiado de las instalaciones de manejo.

No existe una fuente de energía más segura que el carbón, cuando éste se almacena, maneja y utiliza correctamente.

6. Carbón y desarrollo

Los pronósticos más recientes sugieren que la población del mundo crecerá de 6.000 millones en 1999 a más de 8000 millones en el año 2020. Alrededor del 90% de ese crecimiento ocurrirá en los países en desarrollo.

En 1999, aproximadamente el 75% de la población del mundo que vive en países en desarrollo y en los recientemente industrializados, consumieron solamente el 33% del total de la energía global consumida. Para el año 2020 se calcula que cerca del 85% de la población mundial vivirá en estos países y será responsable de aproximadamente el 55% del consumo total de energía. Este incremento en la demanda de energía significa que los principales temas energéticos tendrán una dimensión global.

En las dos últimas décadas la demanda de energía en Asia se incrementó en aproximadamente 4.5% por año, en comparación con el 1% experimentado por Norte América y Europa. El aumento del consumo de carbón en Asia ha sido aún más rápido, casi del 5.5% anualmente en los últimos 10 años. 

El carbón es el combustible fósil más fácilmente disponible en la región. No existe en el futuro previsible ninguna alternativa práctica distinta al carbón, que permita generar la electricidad adicional que requiere la mayor parte de los países en desarrollo para su crecimiento económico y para mejorar sus estándares de vida.

Los estimativos actuales sugieren que sólo la mitad de la población del mundo tiene acceso a la electricidad. Más de 2000 millones de personas dependen todavía del fuego directo para cocinar. A medida que los estándares de vida mejoran y la leña para el fuego comienza a escasear, es inevitable que estas economías en desarrollo se cambien a la electricidad, al gas y a otros combustibles para cocinar, refrigerar y obtener calefacción. El consumo proyectado de energía en el mundo en desarrollo y particularmente en Asia, indica un crecimiento masivo del uso de la electricidad.

La demanda de electricidad en Asia aumentó aproximadamente 10% por año durante el período 1980 a 1992; para el período que se extiende hasta el 2010 puede esperarse confiadamente un crecimiento promedio del 6%. La continua importancia del carbón para impulsar el crecimiento económico es resaltada por el hecho de que la participación del carbón en la generación de electricidad en Asia creció del 26% en 1980 al 42% en 1992 y se proyecta que crezca hasta aproximadamente el 54% en el año 2010.

Se estima que la capacidad de generar electricidad con carbón en Asia se multiplique por más de 3 entre los años 1992 y 2010, lo que equivale a una tasa de crecimiento superior a 20.000 MW por año durante este período. Este crecimiento podría estar limitado por la disponibilidad de capital suficiente para financiar la construcción de las plantas generadoras de energía y las líneas de transmisión y distribución requeridas, las cuales son sumamente costosas.

Es ampliamente reconocido que la disponibilidad de electricidad es un elemento básico para una mejora de la calidad de vida. Para que ocurra un desarrollo sostenido, la transferencia de tecnología es vital para facilitar el manejo eficiente de los recursos y para asegurar el acceso a las tecnologías de carbón limpio de que se dispone ahora para la protección ambiental.

Introducción La  participación mundial del petróleo en los diversos sectores se dirige, principalmente, hacia el transporte, industrial, comercial / residencial, y el sector eléctrico; observándose durante esta última década una tendencia importante a sustituirlo por carbón y gas natural para la generación de electricidad. Actualmente, el aporte del petróleo al consumo global de energía asciende al 39% (Ref. 1,2) Debido a que éste es una fuente abundante y confiable, y a que su dominio de aplicación en los sectores indicados es bastante elevado, existe un notorio interés en desarrollar nuevas tecnologías que permitan la incorporación de otras fuentes de energía capaces de competir con él. El desarrollo de estas nuevas tecnologías dentro del sector eléctrico tiene dos razones fundamentales:

 a. Ambientalistas: para obtener energías que favorezcan la reducción de las emisiones a la atmósfera, y  b. Económicas: para tratar de reducir costos.

Estas tecnologías emergentes que pueden sustituir a los combustibles fósiles se identifican como fuentes alternas de energía o energías alternativas (Ref. 1)

El flujo de energía solar hacia la tierra es casi 20 mil veces el consumo energético humano actual. De esta energía, el 30% aproximadamente se refleja y un 50% se convierte en calor y es irradiada. La mayor parte de la energía restante es absorbida por el ciclo hidrológico del planeta. La utilización de estos recursos renovables es altamente favorable; sin embargo, durante los ochenta y los noventa se ha logrado poco progreso en cuanto a su aplicación y aprovechamiento industrial. Las energías alternas más relevantes y en curso de desarrollo tecnológico son:

•  Energía eólica, que utiliza el viento;
•  Energías fotovoltaica y térmica, que utilizan la energía solar;
•  Geotermia, que aprovecha el calor extraído del subsuelo por el bombeo de aguas subterráneas alcanzadas con la perforación y fracturación de acuíferos;
•  Energía obtenida de celdas de combustibles, la cual produce energía eléctrica a partir de la energía química en forma más eficiente y menos contaminante (Ref. 3);
•  Biomasa;
•  Hidroelectricidad
•  Energía nuclear.

En la Tabla 1, se presenta el estado actual de desarrollo de las diversas energías alternas y se demuestran las ventajas y limitaciones en su aplicación comercial. La energía de la biomasa hasta los momentos ha servido para atender necesidades de ciudades de menos de 10 mil personas. La geotermia depende de la existencia de altas temperaturas en el subsuelo, que no siempre están disponibles. La energía eólica está sujeta a los caprichos del aire, lo que la limita bastante a pesar de su desarrollo. Finalmente, las otras energías tienen limitaciones que les impiden penetrar el mercado energético liderado por el petróleo.

Tabla 1. Estado actúal de las energías alternas

En la actualidad, las energías alternas se proyectan en los Estados Unidos, tal como puede observarse en la Tabla 2 (Ref. l). La contribución de dichas energías dentro del panorama energético mundial representará, según nuestras estimaciones, aproximadamente el 15% del uso de la energía primaria mundial (Ref. 2) . Por lo tanto, su impacto sobre el mercado energético para sustituir al petróleo será bajo y sin efecto apreciable hasta el año 2030 o más.

Tabla 2. Proyecciónde las energías alternas en EE:UU. (Ref. 1)

              Contribución %.

Como puede observarse en las tablas arriba indicadas, las energías alternas: solar, biomasa, geotérmica, eólica, hidroelectricidad y nuclear podrán encontrar nichos del mercado energético, pero sin competir ni afectar apreciablemente la energía y los combustibles obtenidos del petróleo.

Otro factor muy importante es el costo de la generación de la electricidad con dichas tecnologías. En la Figura 1 puede apreciarse que el costo de generación de energías alternas en la actualidad no compite con la producida por el petróleo. Los esfuerzos mundiales que se realizan para reducir el costo y aumentar la eficiencia en estas tecnologías, permitirán aumentar su competitividad con el petróleo más allá del año 2030 (Ref. 1 ).

Por otra parte, el esfuerzo tecnológico y las grandes inversiones que se realizan en EE.UU. y Japón para reducir el tamaño de las celdas de combustibles, con el fin de utilizarlas en los vehículos eléctricos, conducirán, en un plazo mayor a 15 años, a disminuir parcialmente el consumo de combustibles. Sin embargo, se estima que el impacto sobre la industria petrolera será bajo, aun si dichas celdas se aplican al sector eléctrico o automovilístico. Por los momentos, un obstáculo importante en la comercialización de dichos vehículos es su alto precio de venta. Es el caso del EV-1, de la General Motors, comercializado en California a un costo de 30 mil US dólares la unidad.

7. Conclusiones

Las energías alternas penetrarán nichos muy limitados del mercado energético mundial sin perjudicar apreciablemente al negocio petrolero, por lo menos hasta el año 2030. Las amenazas al mercado de los hidrocarburos en un escenario verde por parte de dichas energías son bajas debido, fundamentalmente, a su alto costo de producción y a muchas limitaciones para su aplicación masiva. Estimaciones demuestran que no será sino hasta después del año 2030 cuando aparezca una alternativa definitiva. Mientras tanto, la meta de los investigadores del petróleo es desarrollar tecnologías para mantenemos liderando el sector energético mundial, aun dentro del escenario verde.

Como resulta frecuente que los fragmentos de carbón y de turba muestren restos o huellas de plantas, desde muy pronto se reconoció el origen vegetal de estos combustibles. Y puesto que los carbones eran claramente antiguos mientras que las turbas parecían recientes, se pensó que no había entre los dos más que una diferencia de edad: se dedujo que la turba, al envejecer, se transformaba en carbón. Pero los progresos logrados en el dominio de la geología hicieron tambalear esta concepción a finales del siglo pasado. En efecto, se descubrieron turbas muy antiguas y lignitos (variedad de carbón) que estaban en proceso de formación.

Era necesaria una nueva explicación de los orígenes de estos dos combustibles. La anterior no servía.

Origen de la turba Al realizarse la formación de la turba casi ante nuestros ojos, es fácil estudiar el proceso, el primer estadio consiste en la formación de un amasijo de restos vegetales, que son atacados por bacterias en un medio embebido en agua. Ésta, al estancarse en los intersticios o poros, impide que el aire penetre en los montones de residuos. Así el medio se vuelve asfixiante, y sólo pueden sobrevivir bacterias anaerobias, es decir, que no tienen necesidad de aire: para respirar, utilizan el oxígeno fijado sobre las moléculas de la materia orgánica.

Pero estas mismas bacterias segregan ácidos cuya concentración acaba llegando a tal punto, que las obliga a refugiarse en la capa más reciente de residuos para proseguir allí su actividad. En las capas inferiores, la descomposición se interrumpe, pues los medios muy ácidos impiden el desarrollo de microorganismos.

Las turberas altas El origen de las turberas o yacimientos de turba es una depresión muy húmeda, generalmente un lago en vías de ser colmatado por su propia vegetación. El amontonamiento de los tallos muertos, sobre todo de carrizos, provoca poco a poco la elevación de esta zona. Las plantas acuáticas emigran y, sobre esta turba de carrizos, gruesa y muy ácida, sólo un musgo como el esfagno y algunos otros raros vegetales pueden crecer en tales condiciones. El esfagno, que es muy esponjoso, almacena el agua de lluvia y vive de esta reserva. La planta muere por la base y, al descomponerse, forma una turba muy fina que puede acumularse en montículos que a veces sobrepasan en muchos metros el nivel del suelo: se han formado turberas altas.

Esta turba, explotable, se seca sobre los mismos lugares de la extracción. Su utilización es reducida. En efecto, el oxígeno constituye un tercio de su peso; y, puesto que la combustión implica una absorción de oxígeno, la turba produce poco calor al quemarse.

La Turba en tres etapas: evolución dentro de un pequeño lago (figura 2) Al principio, se rellena con restos de carrizos, que se acumulan y forman una terraza. Los carrizos, que deben mantener su base en el agua, son repelidos hacia el centro; lo mismo ocurre con las plantas acuáticas, como los nenúfares; en la zona emergida se establecen los esfagnos. En el estadio final, la turbera alta. Si el agua del lago es muy calcárea, la acidez de la turba de carrizos es neutralizada, y en este caso un bosque húmedo suele preceder al estadio de la turbera alta.

8. Origen del carbón

Los carbones suelen nacer en una marisma, vasta planicie de suave pendiente que se encuentra o bien al nivel del mar o bien cubierta por unos decímetros de agua. Los cursos de agua procedentes del interior del continente barren esta plataforma sobre la que crece un bosque denso y excesiva cubierta vegetal. El tipo actual más representativo de esta asociación vegetal es el manglar o bosque de mangles, como el que crece en la vasta desembocadura del río Senegal en África

Los restos vegetales que caen en el agua salobre y mal aireada son atacados, como en el caso de la turba, por bacterias anaerobias. Pero los ácidos producidos por estas bacterias son arrastrados a medida que se forman, perdiéndose en el mar.

Así la descomposición de la materia orgánica puede prolongarse por más tiempo y avanzar mucho más que en las turberas altas. En estas condiciones, la variedad de carbón obtenido, el lignito, será más rico en carbono y más pobre en oxígeno que la turba, y por tanto de mejor calidad. Sin embargo, su poder calorífico es aún inferior al de la hulla (otra forma de carbón).

La hulla Si el fondo de la marisma o pantano tiene una pendiente relativamente acentuada, no se formará lignito, sino hulla, otra variedad de carbón. El bosque se presenta entonces como una banda relativamente estrecha que bordea la marisma, de la cual parten a la deriva viejos troncos y ramas rotas que se empapan de agua y terminan por zozobrar.

Los restos más ligeros, como las hojas, que flotan mejor, son trasladados más lejos antes de caer al fondo. En ciertos casos se puede observar la huella de todos estos restos vegetales a lo largo de la veta de carbón: en primer lugar, los tocones de los árboles enraizados en los sedimentos depositados por los ríos; a continuación, las ramas y troncos caídos; y, por fin, las ramillas con las hojas (hullas grasas) e incluso los granos de polen. A partir de observaciones hechas en las minas se ha podido reconstruir el paisaje marismeño que acaba de ser descrito, pues no se conoce ningún ejemplo actual.

En el Carbonífero Muchos yacimientos de carbón se remontan al período geológico llamado Carbonífero (de aquí le viene el nombre). Suele pensarse que en este período, el quinto de la era Primaria, la vegetación debía de ser particularmente lujuriante. Esto no es del todo exacto. Lo importante era que en esta época existían condiciones favorables para que la vegetación produjese carbón, es decir, numerosas regiones de marismas. El hombre ha prestado especial atención a los yacimientos que datan del Carbonífero porque tienen vetas gruesas y numerosas, siendo por tanto especialmente fáciles de explotar.

Para que se diesen estas vetas, no bastó con que existieran marismas; además fue necesario que estos lugares se conservasen durante largo tiempo, para que se acumulara en ellos mucha materia orgánica; fue necesario también que el nivel del mar subiese a la misma velocidad que se amontonaban los restos vegetales, para que éstos se sedimentaran siempre al nivel del agua. Si no hubiera ocurrido así, los restos orgánicos, al permanecer al aire libre, habrían sido destruidos totalmente por las bacterias: en nuestros bosques, las hojas muertas, las ramas desprendidas y los viejos troncos abatidos desaparecen sin dar nunca carbón.

Autor:

Lorena Tau

Estudios en colegio industrial.