I tipi di carbone: composizione, utilizzo e valore energetico

Il carbone è una roccia sedimentaria nera o marrone scuro che varia nella composizione. Alcuni tipi di carbone bruciano più caldi e più puliti, mentre altri contengono un alto contenuto di umidità e composti che contribuiscono alla pioggia acida e ad altri inquinamenti quando vengono bruciati.

I carboni di varia composizione sono usati come combustibile fossile combustibile per generare elettricità e produrre acciaio in tutto il mondo. È stata la fonte di energia in più rapida crescita nel mondo nel 21 ° secolo, secondo il Agenzia internazionale per l'energia (IEA)

I processi geologici e la materia organica in decomposizione creano carbone per migliaia di anni. Viene estratto da formazioni sotterranee o "cuciture", attraverso tunnel sotterranei o rimuovendo ampie aree della superficie terrestre. Il carbone di scavo deve essere pulito, lavato ed elaborato per prepararlo per l'uso commerciale.

La Cina attualmente produce più carbone di qualsiasi altro paese al mondo, sebbene le sue riserve comprovate siano al quarto posto rispetto a Stati Uniti, Russia e India. L'AIE stima che l'offerta globale dovrebbe aumentare ad un tasso di circa lo 0,6 per cento fino al 2020.

L'Australia è in cima alla lista mondiale degli esportatori, dopo aver inviato 298 milioni di tonnellate di carbone all'estero nel 2010. Indonesia e Russia al secondo e terzo posto, esportando rispettivamente 162 e 109 milioni di tonnellate. Gli Stati Uniti arrivarono al quarto posto a livello globale, avendo spedito 74 milioni di tonnellate oltre i suoi confini nello stesso anno.

Il Sudafrica fa molto affidamento sul carbone, prelevando il 93 percento della sua energia elettrica da questa fonte di energia. Anche la Cina e l'India fanno molto affidamento sul carbone per una quantità sostanziale della loro energia, rispettivamente al 79% e al 69%. Gli Stati Uniti prendono il 45 percento della sua elettricità da questa fonte, classificandosi all'11 ° posto nell'elenco globale dei paesi che generano energia da questa fonte.

Difficile vs. morbido: Il carbone si divide in due principali categorie: duro e morbido. Il carbone molle è anche noto come carbone bruno o lignite. La Cina produce più carbone duro di qualsiasi altro paese con un fattore di circa tre. Le enormi 3.162 milioni di tonnellate di carbone duro prodotte dalla Cina riducono la produzione di produttori del secondo e terzo posto: gli Stati Uniti a 932 milioni di tonnellate e l'India a 538 milioni di metriche tonnellate.

La Germania e l'Indonesia stanno quasi per cedere l'onore dei migliori onori nella produzione di carbone marrone tenero. Questi paesi hanno scavato rispettivamente 169 milioni e 163 milioni di tonnellate.

Coking vs. Vapore: Il carbone da coke, noto anche come carbone metallurgico, ha un basso contenuto di zolfo e fosforo e può resistere al calore elevato. Il carbone da coke viene alimentato nei forni e sottoposto a pirolisi priva di ossigeno, un processo che riscalda il carbone circa 1.100 gradi Celsius, fondendolo e scacciando via qualsiasi composto volatile e impurità carbonio puro. Il carbonio caldo, purificato e liquefatto si solidifica in grumi chiamati "coke" che possono essere alimentati in un altoforno insieme a minerale di ferro e calcare per produrre acciaio.

Il carbone a vapore, noto anche come carbone termico, è adatto per la produzione di energia elettrica. Il carbone da vapore viene macinato in una polvere fine che brucia rapidamente ad alte temperature e viene utilizzato nelle centrali elettriche per riscaldare l'acqua nelle caldaie che fanno funzionare le turbine a vapore. Può anche essere utilizzato per fornire il riscaldamento degli ambienti per case e aziende.

Tutti i tipi di carbone contengono carbonio fisso, che fornisce energia immagazzinata e quantità variabili di umidità, cenere, materia volatile, mercurio e zolfo. Poiché le proprietà fisiche e la qualità del carbone variano ampiamente, le centrali elettriche a carbone devono essere progettate per adattarsi le proprietà specifiche delle materie prime disponibili e per ridurre le emissioni di inquinanti come zolfo, mercurio e diossine.

Il carbone rilascia energia termica o calore quando viene bruciato, insieme a carbonio e cenere. La cenere è composta da minerali come ferro, alluminio, calcare, argilla e silice, nonché oligoelementi come arsenico e cromo.

Il potenziale di energia immagazzinato nel carbone è descritto come "potere calorifico", "valore di riscaldamento" o "contenuto di calore". È misurato in unità termiche britanniche (Btu) o millijoule per chilogrammo (MJ / kg). Un Btu è la quantità di calore che riscalda di circa 0,12 galloni statunitensi, una libbra d'acqua, di 1 grado Fahrenheit a livello del mare. MJ / kg rappresenta la quantità di energia immagazzinata in un chilogrammo. Questa è un'espressione della densità di energia per i carburanti misurata in base al peso.

L'organizzazione di standard internazionali ASTM (ex American Society for Testing and Materials) ha pubblicato un metodo di classificazione per la classificazione dei gradi di carbone formati da sostanze umiche biodegradate a base di torba e materiale organico o vitrinite. La classifica del carbone si basa su livelli di metamorfosi geologica, carbonio fisso e potere calorifico. È noto come ASTM D388–05 Classificazione standard dei carboni per grado.

Come regola generale, più duro è il carbone, maggiore è il suo valore energetico e grado. La classifica comparativa di quattro diversi tipi di carbone dal più denso in carbonio ed energia al meno denso è la seguente: