El lignito (derivado del latín lignum que significa "madera"), a menudo denominado lignito , [1] es una roca sedimentaria blanda, marrón, combustible y formada a partir de turba comprimida naturalmente . Tiene un contenido de carbono de alrededor del 25 al 35%, [1] [2] y se considera el rango más bajo de carbón debido a su contenido de calor relativamente bajo . Cuando se extrae del suelo, contiene una cantidad muy elevada de humedad , lo que explica en parte su bajo contenido de carbono. El lignito se extrae en todo el mundo y se utiliza casi exclusivamente como combustible para la generación de energía eléctrica a vapor .
La combustión del lignito produce menos calor por la cantidad de dióxido de carbono y azufre liberado que otras clases de carbón. Por ello, el lignito es el carbón más perjudicial para la salud humana. [3] Dependiendo de la fuente, varios metales pesados tóxicos , incluidos materiales radiactivos naturales , pueden estar presentes en el lignito que quedan en las cenizas volantes de carbón producidas a partir de su combustión, lo que aumenta aún más los riesgos para la salud. [4]
El lignito es de color negro parduzco y tiene un contenido de carbono del 60 al 70 por ciento en una base seca y libre de cenizas. Sin embargo, su contenido de humedad inherente a veces llega al 75 por ciento [1] y su contenido de cenizas oscila entre el 6 y el 19 por ciento, en comparación con el 6 al 12 por ciento del carbón bituminoso . [5] Como resultado, su contenido de carbono tal como se recibió (es decir, que contiene tanto humedad inherente como materia mineral) suele ser sólo del 25 al 35 por ciento. [2]
El contenido energético del lignito oscila entre 10 y 20 MJ/kg (9 a 17 millones de BTU por tonelada corta ) en una base húmeda y libre de materia mineral. El contenido energético del lignito consumido en los Estados Unidos promedia 15 MJ/kg (13 millones de BTU/tonelada), tal como se recibió. [6] El contenido energético del lignito consumido en Victoria, Australia, tiene un promedio de 8,6 MJ/kg (8,2 millones de BTU/tonelada) en base húmeda neta. [7]
El lignito tiene un alto contenido de materia volátil, lo que hace que sea más fácil de convertir en gas y productos derivados del petróleo líquidos que los carbones de mayor rango. Desafortunadamente, su alto contenido de humedad y susceptibilidad a la combustión espontánea pueden causar problemas en el transporte y almacenamiento. Los procesos que eliminan el agua del lignito reducen el riesgo de combustión espontánea al mismo nivel que el lignito, aumentan el poder calorífico del lignito hasta convertirlo en un combustible equivalente al lignito y reducen significativamente el perfil de emisiones del lignito "densificado" a un nivel similar o mejor que la mayoría de los carbones negros. [8] Sin embargo, eliminar la humedad aumenta el costo del combustible de lignito final.
El lignito se degrada rápidamente cuando se expone al aire. Este proceso se llama aflojamiento o aflojamiento . [9]
La mayor parte del lignito se utiliza para generar electricidad. [2] Sin embargo, se utilizan pequeñas cantidades en la agricultura, en la industria e incluso, como azabache , en joyería. Su uso histórico como combustible para la calefacción doméstica ha disminuido continuamente y ahora tiene menos importancia que su uso para generar electricidad.
El lignito se encuentra a menudo en lechos gruesos ubicados cerca de la superficie, lo que hace que su extracción sea económica. Sin embargo, debido a su baja densidad energética , su tendencia a desmoronarse y su alto contenido de humedad, el lignito es ineficiente para transportar y no se comercializa ampliamente en el mercado mundial en comparación con las calidades más altas del carbón. [1] [7] A menudo se quema en centrales eléctricas cercanas a las minas, como en Latrobe Valley de Australia y en la planta Monticello de Luminant y en la planta Martin Lake en Texas. Principalmente debido al alto contenido de humedad latente y la baja densidad energética del lignito, las emisiones de dióxido de carbono de las plantas tradicionales alimentadas con lignito son generalmente mucho más altas por megavatio-hora generado que las de plantas de carbón negro comparables, siendo la planta con mayores emisiones del mundo. siendo la central eléctrica Hazelwood de Australia [10] hasta su cierre en marzo de 2017. [11] La operación de las plantas tradicionales de lignito, particularmente en combinación con la minería a cielo abierto , es políticamente polémica debido a preocupaciones ambientales. [12] [13]
La República Democrática Alemana dependió en gran medida del lignito para volverse autosuficiente energéticamente y, finalmente, obtuvo del lignito el 70% de sus necesidades energéticas. [14] El lignito también era una importante materia prima de la industria química a través del proceso Bergius o la síntesis de Fischer-Tropsch en lugar del petróleo, [15] que tuvo que importarse para obtener divisas fuertes tras un cambio de política de la Unión Soviética en la década de 1970, que había anteriormente entregaba petróleo a precios inferiores a los del mercado. [16] Los científicos de Alemania Oriental incluso convirtieron el lignito en coque adecuado para usos metalúrgicos ( coque de lignito de alta temperatura ) y gran parte de la red ferroviaria dependía del lignito, ya sea a través de trenes de vapor o líneas electrificadas alimentadas principalmente con energía derivada del lignito. [16] Según la tabla siguiente, Alemania Oriental fue el mayor productor de lignito durante gran parte de su existencia como estado independiente.
En 2014, alrededor del 12 por ciento de la energía de Alemania y, específicamente, el 27 por ciento de la electricidad de Alemania provino de centrales eléctricas de lignito, [17] mientras que en 2014 en Grecia , el lignito proporcionó alrededor del 50 por ciento de sus necesidades energéticas. Alemania ha anunciado planes para eliminar el lignito a más tardar en 2038. [18] [19] [20] [21] Grecia ha confirmado que la última planta de carbón se cerrará en 2025 después de recibir presiones de la Unión Europea [22] y planea invertir fuertemente en energías renovables . [23]
El lignito se utilizaba y se utiliza como sustituto de la leña o en combinación con ella para la calefacción doméstica. Generalmente se prensa en briquetas para ese uso. [24] [25] Debido al olor que desprende cuando se quema, el lignito a menudo se consideraba un combustible para las personas pobres en comparación con las brasas de mayor valor. En Alemania, los consumidores finales todavía pueden conseguir briquetas en tiendas de mejoras para el hogar y supermercados. [26] [27] [28] [29]
Un uso ambientalmente beneficioso del lignito es la agricultura. El lignito puede tener valor como enmienda ambientalmente benigna del suelo , mejorando el intercambio catiónico y la disponibilidad de fósforo en los suelos al tiempo que reduce la disponibilidad de metales pesados, [30] [31] y puede ser superior a los humatos de K comerciales. [32] Las cenizas volantes de lignito producidas por la combustión de lignito en centrales eléctricas también pueden ser valiosas como enmienda del suelo y fertilizante. [33] Sin embargo, faltan estudios rigurosos sobre los beneficios a largo plazo de los productos de lignito en la agricultura. [34]
El lignito también se puede utilizar para el cultivo y distribución de microbios de control biológico que suprimen las plagas de las plantas. El carbono aumenta la materia orgánica del suelo mientras que los microbios de control biológico proporcionan una alternativa a los pesticidas químicos. [35]
La leonardita es un acondicionador de suelos rico en ácidos húmicos que se forma por oxidación natural cuando el lignito entra en contacto con el aire. [36] El proceso se puede replicar artificialmente a gran escala. [37] El lignito xiloide (con forma de madera) menos maduro también contiene altas cantidades de ácido húmico. [38]
La reacción con la amina cuaternaria forma un producto llamado lignito tratado con amina (ATL), que se utiliza en el lodo de perforación para reducir la pérdida de fluido durante la perforación. [39]
El lignito puede tener usos potenciales como adsorbente industrial . Los experimentos muestran que su adsorción de azul de metileno se encuentra dentro del rango de los carbones activados utilizados actualmente por la industria. [40]
El azabache es una forma de lignito que se ha utilizado como piedra preciosa. [41] Los primeros artefactos de azabache datan del año 10.000 a. C. [42] y el azabache se utilizó ampliamente en collares y otras ornamentaciones en Gran Bretaña desde el Neolítico hasta el final de la Gran Bretaña romana . [43] Jet experimentó un breve resurgimiento en la Gran Bretaña victoriana . [44]
.jpg/1280px-Canal_Run_shadows_(5179305812).jpg)
El lignito comienza como una acumulación de material vegetal parcialmente descompuesto o turba. La turba se acumula más fácilmente en áreas donde hay mucha humedad, hundimiento lento de la superficie terrestre y falta de perturbación por ríos u océanos. Por lo demás, los pantanos de turba se encuentran en una amplia variedad de climas y entornos geográficos. En estas condiciones, la zona permanece saturada de agua, que cubre el material vegetal muerto y lo protege de la degradación por el oxígeno atmosférico. Las bacterias anaeróbicas pueden continuar degradando la turba, pero este proceso es lento, particularmente en agua ácida. Una vez que la turba es enterrada por otros sedimentos, la degradación biológica esencialmente se detiene y los cambios adicionales son el resultado del aumento de temperatura y presión debido al entierro. [45]
El lignito se forma a partir de turba que no ha experimentado un entierro profundo ni calentamiento. Se forma a temperaturas inferiores a 100 °C (212 °F), [1] principalmente por degradación bioquímica. Esto incluye la humificación, en la que los microorganismos extraen los hidrocarburos de la turba y se forman ácidos húmicos. Los ácidos húmicos hacen que el ambiente sea más ácido, lo que ralentiza la tasa de descomposición bacteriana. La humificación aún es incompleta en el lignito y sólo se completa cuando el carbón alcanza el rango subbituminoso. [46] El cambio químico más característico en el material orgánico durante la formación de lignito es la fuerte reducción en el número de grupos funcionales C=O y COR. [47]
Los depósitos de lignito suelen ser más jóvenes que los carbones de mayor rango y la mayoría de ellos se formaron durante el período Terciario . [1]
El lignito se encuentra a menudo en lechos gruesos ubicados cerca de la superficie. [1] [7] Su extracción es económica mediante diversas formas de minería a cielo abierto , aunque esto puede provocar graves daños ambientales. [48] Las reglamentaciones en los Estados Unidos y otros países exigen que las tierras explotadas a cielo abierto recuperen su productividad original una vez finalizada la extracción. [49]
La extracción a cielo abierto de lignito en los Estados Unidos comienza con perforaciones para establecer la extensión de los lechos subterráneos. La capa superior y el subsuelo deben eliminarse adecuadamente y usarse para recuperar áreas previamente minadas o almacenarse para una recuperación futura. La remoción de sobrecarga con excavadoras y camiones prepara el área para la remoción de sobrecarga con dragalinas para exponer los lechos de lignito. Estos se trituran mediante tractores especialmente equipados ( desgarradores de carbón ) y luego se cargan en camiones volquete inferiores mediante cargadores frontales . [50]
Una vez que se retira el lignito, la restauración implica nivelar los escombros de la mina hasta una aproximación lo más cercana posible a la superficie original del terreno (Contorno original aproximado o AOC). Se restauran el subsuelo y la capa superior del suelo y se resiembra el terreno con diversos pastos. En Dakota del Norte , se mantiene una fianza de cumplimiento contra la empresa minera durante al menos diez años después del final de las operaciones mineras para garantizar que la tierra haya recuperado su plena productividad. [49] En Estados Unidos, la Ley de Control y Recuperación de Minería a Superficie de 1977 exige una fianza (no necesaria en este formato) para la recuperación de minas . [51]
El valle de Latrobe en Victoria , Australia , contiene reservas estimadas en unos 65 mil millones de toneladas de lignito. [55] El depósito equivale al 25 por ciento de las reservas mundiales conocidas. Las vetas de carbón tienen hasta 98 metros de espesor, con múltiples vetas de carbón que a menudo dan un espesor de lignito prácticamente continuo de hasta 230 metros. Las costuras están cubiertas por muy poca sobrecarga (de 10 a 20 metros). [55]
Una asociación liderada por Kawasaki Heavy Industries y respaldada por los gobiernos de Japón y Australia ha comenzado a extraer hidrógeno del lignito. El hidrógeno licuado se enviará a Japón a través del transportador Suiso Frontier . [56]
Los depósitos de lignito más grandes de América del Norte son los lignitos de la Costa del Golfo y el campo de lignito de Fort Union. Los lignitos de la Costa del Golfo están ubicados en una banda que va desde Texas hasta Alabama aproximadamente paralela a la Costa del Golfo. El campo de lignito de Fort Union se extiende desde Dakota del Norte hasta Saskatchewan . Ambas son importantes fuentes comerciales de lignito. [9]
El lignito se puede dividir en dos tipos. La primera es el lignito xiloide o madera fósil y la segunda forma es el lignito compacto o lignito perfecto.
Aunque el lignito xiloide puede tener en ocasiones la tenacidad y el aspecto de la madera ordinaria, se puede comprobar que el tejido leñoso combustible ha experimentado una gran modificación. Es reducible a un polvo fino por trituración , y si se somete a la acción de una solución débil de potasa , produce una cantidad considerable de ácido húmico . [38] La leonardita es una forma oxidada de lignito, que también contiene altos niveles de ácido húmico. [57]
El azabache es una forma de lignito endurecido, similar a una gema, que se utiliza en varios tipos de joyería. [41]
Alemania es el mayor productor de lignito, [58] seguida de China , Rusia y Estados Unidos . [59] El lignito representó el 8% de toda la producción de carbón de EE. UU. en 2019. [2]
{{cite web}}: Falta o está vacío |title=( ayuda )Alemania ha sido el mayor productor de lignito del mundo desde el inicio de la extracción industrial de lignito.
Todavía lo es, seguido por China, Rusia y Estados Unidos.
El lignito, más blando y húmedo (también llamado lignito o lignito), tiene un poder calorífico menor que el de la hulla y sólo puede extraerse en operaciones a cielo abierto.
Cuando se quema, produce más CO2 que la hulla.
{{cite web}}: Mantenimiento CS1: copia archivada como título ( enlace )