APLICACIONES DEL CARBN El carbn suministra el 25% de la energa primaria consumida en el mundo, solo por detrs delpetrleo. Adems es de las primeras fuentes de energa elctrica, con 40% de la produccin mundial (datos de 2006). Las aplicaciones principales del carbn son:1. Generacin de energa elctrica. Las centrales trmicas de carbn pulverizado constituyen la principal fuente mundial de energa elctrica. En los ltimos aos se han desarrollado otros tipos de centrales que tratan de aumentar el rendimiento y reducir las emisiones contaminantes, entre ellas las centrales de lecho fluido a presin. Otra tecnologa en auge es la de los ciclos combinados que utilizan como combustible gas de sntesis obtenido mediante la gasificacin del carbn.2. Coque. El coque es el producto de la pirlisis del carbn en ausencia de aire. Es utilizado como combustible y reductor en distintas industrias, principalmente en los altos hornos (coque siderrgico). Dos tercios del acero mundial se producen utilizando coque de carbn, consumiendo en ello 12% de la produccin mundial de carbn (cifras de 2003).3. Siderurgia. Mezclando minerales de hierro con carbn se obtiene una aleacin en la que el hierro se enriquece en carbono, obteniendo mayor resistencia y elasticidad. Dependiendo de la cantidad de carbono, se obtiene:1. Hierro dulce: menos del 0,2% de carbono.2. Acero: entre 0,2% y 1,2% de carbono.3. Fundicin: ms del 1,2% de carbono.4. Industrias varias. Se utiliza en las fbricas que necesitan mucha energa en sus procesos, como las fbricas decementoy deladrillos.5. Uso domstico. Histricamente el primer uso del carbn fue como combustible domstico. An hoy sigue siendo usado para calefaccin, principalmente en los pases en vas de desarrollo, mientras que en los pases desarrollados ha sido desplazados por otras fuentes ms limpias de calor (gas natural,propano,butano,energa elctrica) para rebajar el ndice de contaminacin.6. Carboqumica. La carboqumica es practicada principalmente enfrica del SuryChina. Mediante el proceso de gasificacin se obtiene del carbn un gas llamadogas de sntesis, compuesto principalmente de hidrgeno y monxido de carbono. El gas de sntesis es una materia prima bsica que puede transformarse en numerosos productos qumicos de inters como, por ejemplo:1. Amoniaco2. Metanol3. Gasolinaygasleode automocin a travs del proceso Fischer-Tropsch (proceso qumico para la produccin de hidrocarburos lquidos a partir de gas de sntesis, CO y H2).7. Petrleo sinttico. Mediante el proceso de licuefaccin directa, el carbn puede ser transformado en un crudo similar al petrleo. La licuefaccin directa fue practicada ampliamente enAlemaniadurante la Segunda Guerra Mundialpero en la actualidad no existe ninguna planta de escala industrial en el mundo.Estas dos ltimas aplicaciones antiguas son muy contaminantes y requieren mucha energa, desperdiciando as un tercio del balance energtico global. Debido a la crisis del petrleo se han vuelto a utilizar.

El carbn tiene muchos usos importantes en todo el mundo. Los usos ms importantes son la produccin de electricidad, la produccin de acero, la fabricacin de cemento y otros procesos industriales, as como combustible lquido.

Cmo se convierte el carbn en electricidad?La vida moderna no puede imaginarse sin electricidad. Ilumina casas, edificios, calles, proporciona calor domstico e industrial, y alimenta la mayora de los aparatos utilizados en los hogares, oficinas y mquinas de la industria.Mejorar el acceso a la electricidad en todo el mundo es un factor clave para disminuir la pobreza. Resulta sorprendente pensar que 1.600 millones de personas en todo el mundo, el 27% de la poblacin mundial, no tienen acceso a la electricidad.El carbn trmico se utiliza en las centrales elctricas para generar electricidad. Las primeras centrales elctricas convencionales de combustin de carbn utilizaban carbn grueso, que se quemaba en la parrilla de una caldera para generar vapor. En la actualidad, el carbn se muele primero par a conseguir un polvo fino, lo que aumenta el rea de superficie, haciendo que se queme ms rpidamente. En estos sistemas de combustin de carbn pulverizado (PCC), el carbn en polvo se insufla a la cmara de combustin de una caldera en donde se quema a una alta temperatura. Los gases calientes y la energa calorfica producida convierten el agua, que pasa por unos tubos que rodean la caldera, en vapor.El vapor de alta presin es conducido hasta la turbina, que contiene miles de aspas tipo propulsor. El vapor presiona estas aspas, haciendo que el eje de la turbina gire a gran velocidad. Hay un generador montado en un extremo del eje de la turbina y consta de varias bobinas de cable. La electricidad se genera cuando estas bobinas giran rpidamente en un campo magntico fuerte.Despus de pasar por la turbina, el vapor se condensa y regresa a la caldera para volver a ser calentado (vase el diagrama de la pgina 21).La electricidad generada se transforma en tensin alta, hasta 400.000 voltios, y se utiliza para una transmisin econmica y eficaz a travs de las lneas de alta tensin. Cuando est cerca de llegar al punto de consumo, como nuestros hogares, la electricidad se transforma en sistemas de tensin de entre 100 y 250 voltios, ms seguros, que se utilizan en el mercado domstico.La moderna tecnologa PCC est muy desarrollada y supone ms del 90% de la capacidad de combustin de carbn en todo el mundo. Siguen realizndose mejoras en el diseo de centrales elctricas PCC convencionales y se estn desarrollando nuevas tcnicas de combustin. Estos desarrollos permiten producir ms electricidad a partir de menos cantidad de carbn; a esto se le conoce como mejora de la eficacia trmica del las centrales de polvo de carbn. Puede encontrar informacin ms detallada acerca de estas tecnologas y cmo mejoran el rendimiento medioambiental de las estaciones elctricas de combustin de carbn en la Seccin 5.El carbn en la produccin de hierro y aceroEl acero resulta esencial en la vida diaria: coches, trenes, edificios, barcos, puentes, neveras equipos mdicos, son ejemplos de productos fabricados en acero. Resulta vital para las mquinas que crean casi todos los productos que utilizamos en la actualidad.El carbn es esencial para la produccin de hierro y acero; cerca del 64% de la produccin de acero en todo el mundo proviene del hierro fundido en altos hornos que utilizan carbn. La produccin mundial de acero en crudo fue de 965 millones de toneladas en 2003, utilizando cerca de 543 Mt de carbn.Materias primasEn los altos hornos se utiliza mineral de hierro, coque (extrado de los carbones de coque) y pequeas cantidades de piedra caliza. Algunos hornos utilizan carbn trmico, ms barato, conocido como carbn pulverizado (PCI), con el objetivo de reducir costes.El mineral de hierro es un mineral que contiene xidos de hierro. El mineral comercial suele tener un contenido de hierro, como mnimo, del 58%. El mineral de hierro se extrae en unos 50 pases; los siete productores principales suponen el 75% de la produccin mundial. Cerca del 98% del mineral de hierro se utiliza en la produccin de acero.El coque se crea a partir de los carbones de coque, que tienen ciertas propiedades fsicas que hacen que se ablanden, se licuen y despus se vuelvan a solidificar en fragmentos duros pero porosos cuando se calientan en ausencia de aire. Los carbones de coque deben tener tambin un bajo nivel de azufre y fsforo, al ser relativamente escasos, son ms caros que los carbones trmicos utilizados para la generacin de electricidad.El carbn de coque se tritura y se lava. En ese momento se purifica o carbonifica en una serie de hornos de coque, conocidos como bateras.Durante este proceso, los productos derivados se eliminan y se produce le coque.Altos hornosLas materias primas: el mine al de hierro, el coque y los fundentes (minerales como la piedra caliza que se utilizan para recoger las impurezas), se introducen en la parte superior del alto horno. El aire se calienta a unos 1.200C y se introduce en la chimenea a travs de las toberas de la seccin inferior. El aire hace que el coque se queme produciendo monxido de carbono, lo que desencadena la reaccin qumica. El mineral de hierro se reduce a hierro fundido al eliminar el oxgeno. Una compuerta situada en la parte inferior de la chimenea se abre peridicamente para retirar el hierro fundido y la escoria.Se conduce a un horno de oxgeno bsico (BOF) donde se aade escoria de acero y ms piedra caliza, aadiendo tambin oxgeno puro al 99% a la mezcla. La reaccin con el oxgeno eleva la temperatura hasta los 1.700C, oxida las impurezas y deja salir acero lquido casi puro. 0,63 toneladas (630 kg) de coque producen 1 tonelada(1.000 kg) de acero.Los hornos de oxgeno bsico producen actualmente el 64% del acero consumido en todo el mundo. Otro 33% del acero se produce en hornos de arco elctrico (EAF). Los EAFs se utilizan par a producir acero a partir de metal reutilizado. Si el acero est disponible, este mtodo es ms barato que el del horno tradicional. El horno de arco elctrico se carga con hierro y escoria de acero. Hay unos electrodos en el horno y cuando se activan producen un arco de electricidad. La energa del arco eleva la temperatura hasta 1.600C, fundiendo la escoria y produciendo acero fundido.La mayora de la electricidad utilizada en un EAF proviene del carbn.El desarrollo de la industria del acero ha permitido utilizar la tecnologa de inyeccin de carbn pulverizado. Esto permite la inyeccin directa de carbn en el alto horno. Pueden utilizarse diferentes carbones en el PCI, incluyendo carbn trmico.El acero es 100% reciclable, con unos 383 Mt de acero reciclado utilizado en 2003 y cerca de 400Mt en 2004. El proceso BOF utiliza hasta un 30% de acero reciclado y cerca del 90-100% se utiliza en la produccin de EAF . Los subproductos del hierro y el acero tambin pueden reciclarse, por ejemplo, las escorias pueden solidificarse, triturarse y usarse en combinados minerales, carreteras y cemento.Licuefaccin del carbnEn varios pases el carbn se convierte en un combustible lquido, a este proceso se le denomina licuefaccin. El combustible lquido puede refinarse para producir combustible de transporte y otros productos derivados del petrleo, como plsticos y disolventes. Existen dos mtodos principales de licuefaccin:>> la licuefaccin directa de carbn: en la que el carbn se convierte en combustible lquido en un nico proceso;>> la licuefaccin indirecta de carbn: en la que el carbn primero se gasi_ca y despus se convierte en lquido.De este modo, el carbn puede actuar como sustituto del petrleo, un valor importante en un mundo cada vez ms preocupado con la seguridad energtica. La rentabilidad de la licuefaccin del carbn depende en gran medida del precio del petrleo, con el que, en una economa abierta de mercado, debe competir . Si el precio del petrleo es alto, la licuefaccin pasa a ser competitiva.Ha habido algunos ejemplos en el pasado en los que la ausencia en un pas de fuentes _ables y seguras de petrleo han forzado la produccin a gran escala de combustibles lquidos derivados del carbn. Alemania produjo grandes cantidades de combustibles derivados del carbn durante laSegunda Guerra Mundial, igual que Sudfrica entre los aos 50 y 80. Sudfrica sigue produciendo a gran escala combustibles lquidos en la actualidad.El nico proceso de licuefaccin comercial de carbn el funcionamiento en todo el mundo es el proceso Sasol indirecto (Fischer-Tropsch).Surfrica es el lder mundial en tecnologas de licuefaccin de carbn. Es el pas que ms ha invertido en investigacin y desarrollo de estas tcnicas y actualmente suministra un tercio de sus necesidades nacionales de combustible lquido a partir del carbn. China tambin est experimentando un crecimiento de la licuefaccin de carbn como forma de utilizar las enormes reservas del pas y reducir la dependencia del petrleo importado.Carbn y cementoEl cemento es un elemento fundamental en la industria de la construccin. Mezclado con agua y grava forma el hormign, el elemento bsico de construccin en la sociedad moderna. Se producen ms de 1.350 millones de toneladas de cemento cada ao.El cemento se logra mediante una mezcla de carbonato clcico (generalmente piedra caliza), silicio, xido frrico y alumina. Un horno de alta temperatura, normalmente alimentado con carbn, calienta las materias primas hasta su fundicin parcial a 1.450C, transformndolas qumica y fsicamente en una sustancia denominada clinker.Este material gris en forma de guijarro consta de compuestos especiales que con_eren al cemento su capacidad de unin. El clinker se mezcla con yeso y tierra hasta formar un polvo _no para producir cemento.El carbn se utiliza como fuente de energa para la produccin de cemento. Se necesitan gr andes cantidades de energa para producir cemento. Los hornos suelen quemar carbn en forma de polvo y consumen unos 450 g de carbn por cada 900 g de cemento producido. El carbn seguir siendo un factor importante para la produccin de cemento en los prximos aos.Los productos de combustin del carbn (CCP) tambin juegan un papel importante en la produccin de cemento. Los CCP son los subproductos generados al quemar carbn en las centrales elctricas de combustin de carbn.Estos subproductos incluyen cenizas en suspensin, cenizas de suelo, escoria de caldera y yeso de desulfurizacin de gases. Las cenizas en suspensin, por ejemplo, pueden utilizarse para sustituir o complementar al cemento en el hormign. El reciclaje de los productos derivados de la combustin del carbn resulta beneficioso para el medio ambiente, ya que sirven para sustituir materias primas primarias.Otros usos del carbnOtros usuarios importantes del carbn son las refineras de alumina, los fabricantes de papel y las industrias qumicas y farmacuticas. Algunos productos qumicos pueden producirse a partir d subproductos del carbn. La masa de carbn refinada se utiliza en la fabricacin de productos qumicos, como la creosota, la naftalina, el fenol y el benceno. El gas de amonaco recuperado de los hornos de coque se utiliza para fabricar sales de amonaco, cido ntrico y fertilizantes agrcolas.Miles de productos diferentes tienen al carbn o alguno de sus subproductos como componentes: jabn, aspirinas, disolventes, tintes, plsticos y fibras, como el rayn y el nailon.El carbn tambin es parte esencial de la produccin de productos especializados:>> Carbono activo: utilizado en filtros de agua y aire, as como en mquinas de dilisis.>> Fibra de carbono: un material de refuerzo extremadamente resistente y ligera utilizado en construccin, bicicletas de montaa y raquetas de tenis.>> Metal de silicio: utilizado para fabricar silicios y silanos, que a su vez se utilizan para la fabricacin de lubricantes, repelentes de agua, resinas, cosmticos, champ y pasta de dientes.