El carbón es una roca sedimentaria combustible de color negro o negro parduzco , formada como estratos rocosos llamados vetas de carbón . El carbón está compuesto principalmente de carbono con cantidades variables de otros elementos , principalmente hidrógeno , azufre , oxígeno y nitrógeno . [1] El carbón es un tipo de combustible fósil , que se forma cuando la materia vegetal muerta se descompone en turba y se convierte en carbón por el calor y la presión de un entierro profundo durante millones de años. [2] Vastos depósitos de carbón se originan en antiguos humedales llamados bosques de carbón que cubrieron gran parte de las áreas terrestres tropicales de la Tierra durante el Carbonífero tardío ( Pensilvania ) y el Pérmico . [3] [4]
El carbón se utiliza principalmente como combustible. Si bien el carbón se conoce y 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. [ cita necesaria ] En 2020, el carbón suministró aproximadamente una cuarta parte de la energía primaria del mundo y más de un tercio de su electricidad . [5] Algunos procesos industriales de fabricación de hierro y acero y otros procesos industriales queman carbón.
La extracción y uso del carbón provoca muertes prematuras y enfermedades. [6] El uso de carbón daña el medio ambiente y es la mayor fuente antropogénica de dióxido de carbono que contribuye al cambio climático . En 2020 se emitieron catorce mil millones de toneladas de dióxido de carbono por la quema de carbón, [7] lo que representa el 40% de las emisiones totales de combustibles fósiles [8] y más del 25% del total de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero . [9] Como parte de la transición energética mundial , muchos países han reducido o eliminado su uso de energía a base de carbón . [10] [11] El Secretario General de las Naciones Unidas pidió a los gobiernos que dejaran de construir nuevas plantas de carbón para 2020. [12] El uso mundial de carbón fue de 8.300 millones de toneladas en 2022. [13] Se espera que la demanda mundial de carbón se mantenga en niveles récord en 2023 [14] Para cumplir 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, [15] y en el Pacto Climático de Glasgow se acordó una "reducción gradual" del carbón. .
El mayor consumidor e importador de carbón en 2020 fue China , que representa casi la mitad de la producción anual de carbón del mundo, seguida de la India con aproximadamente una décima parte. Indonesia y Australia son los países que más exportan, seguidos de Rusia . [16] [17]
La palabra originalmente tomó la forma col en inglés antiguo , del protogermánico * kula ( n ), que a su vez se supone que proviene de la raíz protoindoeuropea * g ( e ) u-lo- "carbón vivo". [18] Los cognados germánicos incluyen el antiguo frisón kole , el holandés medio cole , el holandés kool , el antiguo alto alemán chol , el alemán Kohle y el antiguo nórdico kol , y la palabra irlandesa gual también es un cognado a través de la raíz indoeuropea . [18]
El carbón está compuesto de macerales , minerales y agua. [19] Se pueden encontrar fósiles y ámbar en el carbón. [20]
La conversión de vegetación muerta en carbón se llama carbonificación. En varias épocas del pasado geológico, la Tierra tuvo densos bosques [21] en zonas de humedales bajos. En estos humedales, el proceso de carbonificación comenzaba cuando la materia vegetal muerta se protegía de la biodegradación y la oxidación , normalmente mediante lodo o agua ácida, y se convertía en turba . Esto atrapó el carbono en inmensas turberas que eventualmente quedaron profundamente enterradas por sedimentos. Luego, durante millones de años, el calor y la presión de los enterramientos profundos provocaron la pérdida de agua, metano y dióxido de carbono y aumentaron la proporción de carbono. [19] La calidad del carbón producido dependía de la presión y temperatura máximas alcanzadas, siendo el lignito (también llamado "lignito") producido en condiciones relativamente suaves, y el carbón subbituminoso , hulla bituminosa o carbón de antracita (también llamado "duro"). "carbón" o "carbón negro") producido a su vez al aumentar la temperatura y la presión. [2] [22]
De los factores implicados en la carbonificación, la temperatura es mucho más importante que la presión o el tiempo de enterramiento. [23] El carbón subbituminoso se puede formar 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). [24]
Aunque se conoce carbón de la mayoría de los períodos geológicos , el 90% de todos los yacimientos de carbón se depositaron en los períodos Carbonífero y Pérmico , que representan solo el 2% de la historia geológica de la Tierra. [25] Paradójicamente, esto fue durante el depósito de hielo del Paleozoico tardío , una época de glaciación global . Sin embargo, la caída del nivel global del mar que acompañó a la glaciación dejó al descubierto plataformas continentales que previamente habían estado sumergidas, y a ellas se sumaron amplios deltas fluviales producidos por una mayor erosión por la caída del nivel base . Estas extensas áreas de humedales proporcionaron condiciones ideales para la formación de carbón. [26] La rápida formación de carbón terminó con la brecha de carbón en el evento de extinción del Pérmico-Triásico , donde el carbón es raro. [27]
La geografía favorable por sí sola no explica los extensos yacimientos de carbón del Carbonífero. [28] Otros factores que contribuyeron a la rápida deposición de carbón fueron los altos niveles de oxígeno , superiores al 30%, que promovieron intensos incendios forestales y la formación de carbón vegetal que era prácticamente indigerible para los organismos en descomposición; 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 quedaba atrapado en el duramen de los árboles vivos durante largos períodos. [29]
Una teoría sugería que hace unos 360 millones de años, algunas plantas desarrollaron la capacidad de producir lignina , un polímero complejo que hacía que sus tallos de celulosa fueran mucho más duros y leñosos. La capacidad de producir lignina propició 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 y finalmente se convirtió 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 de la historia de la Tierra. [30] [31] [32] Aunque algunos autores señalaron alguna evidencia de degradación de la lignina durante el Carbonífero y sugirieron que los factores climáticos y tectónicos eran una explicación más plausible, [33] la reconstrucción de enzimas ancestrales mediante análisis filogenético corroboró una hipótesis de que Las enzimas que degradan la lignina aparecieron en los hongos hace aproximadamente 200 millones de años. [34]
Un factor tectónico probable fueron las Montañas Pangeas Centrales , una enorme cadena que corre a lo largo del ecuador y que alcanzó su mayor elevación cerca de esta época. Los modelos climáticos sugieren que las montañas Pangeas centrales contribuyeron a la deposición de grandes cantidades de carbón a finales del Carbonífero. Las montañas crearon una zona de fuertes precipitaciones durante todo el año, sin una estación seca típica de un clima monzónico . Esto es necesario para la conservación de la turba en los pantanos de carbón. [35]
El carbón se conoce en los estratos precámbricos , que son anteriores a las plantas terrestres. Se supone que este carbón procede de residuos de algas. [36] [37]
A veces, las vetas de carbón (también conocidas como lechos de carbón) se intercalan con otros sedimentos en una ciclotema . Se cree que los ciclotems tienen su origen en ciclos glaciales que produjeron fluctuaciones en el nivel del mar , que alternativamente expusieron y luego inundaron grandes áreas de plataforma continental. [38]
El tejido leñoso de las plantas está compuesto principalmente por celulosa, hemicelulosa y lignina. La turba moderna está compuesta principalmente de 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. [39] 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 peso. [40] Esto implica que los procesos químicos durante la carbonificación deben eliminar la mayor parte del oxígeno y gran parte del hidrógeno, dejando carbono, un proceso llamado carbonización . [41]
La carbonización se produce principalmente por deshidratación , descarboxilación y desmetanación. La deshidratación elimina las moléculas de agua del carbón maduro mediante reacciones como [42]
La descarboxilación elimina el dióxido de carbono del carbón maduro y se produce mediante reacciones como [42]
mientras que la desmetanación se produce por reacción como
En cada una de 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 principio de la carbonificación, mientras que la desmetanación comienza sólo después de que el carbón ya ha alcanzado el rango bituminoso. [43] El efecto de la descarboxilación es reducir el porcentaje de oxígeno, mientras que la desmetanación reduce el porcentaje de hidrógeno. La deshidratación hace ambas cosas y (junto con la desmetanación) reduce la saturación de la cadena principal de carbono (aumentando el número de dobles enlaces entre los carbonos).
A medida que avanza la carbonización, los compuestos alifáticos (compuestos de carbono caracterizados por cadenas de átomos de carbono) son reemplazados por compuestos aromáticos (compuestos de carbono caracterizados por anillos de átomos de carbono) y los anillos aromáticos comienzan a fusionarse en compuestos poliaromáticos (anillos unidos de átomos de carbono). [44] La estructura se parece 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. [45] Los macerales (partículas orgánicas) del lignito están compuestos de huminita , que tiene apariencia terrosa. A medida que el carbón madura hasta convertirse en carbón subbituminoso, la huminita comienza a ser reemplazada por vitrinita vítrea (brillante) . [46] 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. [47] La maduración a antracita se caracteriza por la desbitumenización (por desmetanación) y la tendencia creciente de la antracita a romperse con una fractura concoidea , similar a la forma en que se rompe el vidrio grueso. [48]
A medida que los procesos geológicos aplican presión sobre el material biótico muerto a lo largo del tiempo, en condiciones adecuadas, su grado o rango metamórfico aumenta sucesivamente a:
Existen varias normas internacionales para el carbón. [49] La clasificación del carbón se basa generalmente en el contenido de volátiles . Sin embargo, la distinción más importante es entre carbón térmico (también conocido como carbón de vapor), que se quema para generar electricidad a través del vapor; y el carbón metalúrgico (también conocido como carbón coquizable), que se quema a alta temperatura para fabricar acero .
La ley de Hilt es una observación geológica que (dentro de un área pequeña) cuanto más profundo se encuentra el carbón, mayor es su rango (o ley). Se aplica si el gradiente térmico es totalmente vertical; sin embargo, el metamorfismo puede provocar cambios laterales de rango, independientemente de la profundidad. Por ejemplo, algunas de las vetas de carbón del campo de carbón de Madrid, Nuevo México, se convirtieron parcialmente en antracita por metamorfismo de contacto de un umbral ígneo , mientras que el resto de las vetas permanecieron como carbón bituminoso. [50]
El uso más antiguo reconocido proviene del área de Shenyang en China, donde hacia el año 4000 a. C. los habitantes del Neolítico habían comenzado a tallar adornos de lignito negro. [51] El carbón de la mina Fushun en el noreste de China se utilizaba para fundir cobre ya en el año 1000 a.C. [52] 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 por semana. [53] En Europa, la referencia más antigua al uso de carbón como combustible proviene del tratado geológico Sobre las piedras (vuelta 16) del científico griego Teofrasto (c. 371-287 a. C.): [54] [55]
Entre los materiales que se extraen porque son útiles, los que se llaman antracas , están hechos de tierra y, una vez encendidos, arden como carbón vegetal. Se encuentran en Liguria... y en Elis cuando uno se acerca a Olimpia por el camino de montaña; y son utilizados por quienes trabajan en metales.
— Teofrasto, Sobre las piedras (16) [56]
El carbón de afloramiento se utilizó en Gran Bretaña durante la Edad del Bronce (3000-2000 a. C.), donde formó parte de piras funerarias . [57] [58] En la Gran Bretaña romana , con la excepción de dos yacimientos modernos, "los romanos explotaban carbón en todas las principales yacimientos de carbón de Inglaterra y Gales a finales del siglo II d. C.". [59] Se han encontrado pruebas de comercio de carbón, que datan aproximadamente del año 200 d.C., en el asentamiento romano de Heronbridge , cerca de Chester ; y en Fenlands de East Anglia , donde se transportaba carbón de Midlands a través del Car Dyke para su uso en el secado de cereales. [60] Se han encontrado brasas de carbón en los hogares de villas y fuertes romanos , particularmente en Northumberland , que datan 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 (hoy Bath ), aunque en realidad el carbón superficial de fácil acceso procedente de lo que se convirtió en la yacimiento carbonífero de Somerset, era de uso común en viviendas bastante humildes a nivel local. [61] Se han encontrado pruebas del uso del carbón para trabajar el hierro en la ciudad durante la época romana. [62] En Eschweiler , Renania , los romanos utilizaban depósitos de carbón bituminoso para fundir mineral de hierro . [59]
No existe evidencia de que el carbón fuera de gran importancia en Gran Bretaña antes del año 1000 d.C., la Alta Edad Media . [63] El carbón pasó a denominarse "carbón de mar" en el siglo XIII; el muelle donde llegaba el material a Londres se conocía como Seacoal Lane, así identificado en una carta del rey Enrique III concedida en 1253. [64] Inicialmente, el nombre se le dio porque en la orilla se encontró mucho carbón, habiendo caído del expuesto vetas de carbón en acantilados superiores o arrastradas por afloramientos de carbón submarinos, [63] pero en la época de Enrique VIII , se entendía que derivaba de la forma en que era transportado a Londres por mar. [65] En 1257-1259, el carbón de Newcastle upon Tyne fue enviado a Londres para los herreros y caleros que construían la Abadía de Westminster . [63] Seacoal Lane y Newcastle Lane, donde se descargaba carbón en los muelles a lo largo del río Fleet , todavía existen. [66]
Estas fuentes de fácil acceso se habían agotado en gran medida (o no podían satisfacer la creciente demanda) en el siglo XIII, cuando se desarrolló la extracción subterránea mediante minas de pozo o túneles . [57] El nombre alternativo era "carbón", porque provenía de las minas.
Cocinar y calentar el hogar con carbón (además de leña o en lugar de ella) se ha hecho en varias épocas y lugares a lo largo de la historia de la humanidad, especialmente en épocas y lugares donde el carbón de la superficie estaba disponible y la leña era escasa, pero había una dependencia generalizada del carbón. El carbón para los hogares probablemente nunca existió hasta que se produjo un cambio de combustible en Londres a finales del siglo XVI y principios del XVII. [67] La historiadora Ruth Goodman ha rastreado los efectos socioeconómicos de ese cambio y su posterior difusión por toda Gran Bretaña [67] y ha sugerido que su importancia en la configuración de la adopción industrial del carbón ha sido previamente subestimada. [67] : xiv-xix
El desarrollo de la Revolución Industrial condujo al uso a gran escala del carbón, ya que la máquina de vapor reemplazó a la rueda hidráulica . En 1700, cinco sextas partes del carbón del mundo se extraían en Gran Bretaña. Gran Bretaña se habría quedado sin sitios adecuados para molinos de agua en la década de 1830 si el carbón no hubiera estado disponible como fuente de energía. [68] En 1947 había unos 750.000 mineros en Gran Bretaña, [69] pero la última mina de carbón profunda en el Reino Unido cerró en 2015. [70]
Un grado entre el carbón bituminoso y la antracita alguna vez se conoció como "carbón de vapor", ya que se usaba ampliamente como combustible para locomotoras de vapor . En este uso especializado, a veces se le conoce como "carbón marino" en los Estados Unidos. [71] El pequeño "carbón de vapor", también llamado nueces de vapor pequeñas secas (DSSN), se utilizaba como combustible para calentar agua sanitaria .
El carbón jugó un papel importante en la industria de los siglos XIX y XX. La antecesora de la Unión Europea , la Comunidad Europea del Carbón y del Acero , se basó en el comercio de esta materia prima. [72]
El carbón continúa llegando a las playas de todo el mundo debido a la erosión natural de las vetas de carbón expuestas y a los derrames de los buques de carga azotados por el viento. Muchos hogares en estas áreas recolectan este carbón como fuente importante, y a veces primaria, de combustible para calefacción. [73]
La composición del carbón se informa ya sea como un análisis aproximado (humedad, materia volátil, carbono fijo y cenizas) o como un análisis final (cenizas, carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno y azufre). La "materia volátil" no existe por sí sola (a excepción de algo de metano adsorbido), sino que designa los compuestos volátiles que se producen y se eliminan al calentar el carbón. Un carbón bituminoso típico puede tener un análisis final en seco y libre de cenizas de 84,4% de carbono, 5,4% de hidrógeno, 6,7% de oxígeno, 1,7% de nitrógeno y 1,8% de azufre, en peso. [40]
La composición de las cenizas, expresada en términos de óxidos, varía: [40]
Otros componentes menores incluyen:
El coque es un residuo carbonoso sólido derivado del carbón coquizable (un carbón bituminoso con bajo contenido de cenizas y azufre, también conocido como carbón metalúrgico ), que se utiliza en la fabricación de acero y otros productos de hierro. [78] El coque se fabrica a partir de carbón coquizable cociéndolo en un horno sin oxígeno a temperaturas de hasta 1.000 °C, eliminando los componentes volátiles y fusionando el carbono fijo y las cenizas residuales. El coque metalúrgico se utiliza como combustible y como agente reductor en la fundición de mineral de hierro en altos hornos . [79] El monóxido de carbono producido por su combustión reduce la hematita (un óxido de hierro ) a hierro.
También se produce dióxido de carbono residual ( ) junto con arrabio , que es demasiado rico en carbono disuelto por lo que debe tratarse más para fabricar acero.
El carbón coquizable debe tener un bajo contenido de cenizas, azufre y fósforo , para que estos no migren al metal. [78] El coque debe ser lo suficientemente fuerte como para resistir el peso de la sobrecarga en el alto horno, razón por la cual el carbón coquizable es tan importante en la fabricación de acero mediante la ruta convencional. El coque de carbón es gris, duro y poroso y tiene un poder calorífico de 29,6 MJ/kg. Algunos procesos de fabricación de coque producen subproductos, como alquitrán de hulla , amoníaco , aceites ligeros y gas de hulla .
El coque de petróleo (coque de petróleo) es el residuo sólido obtenido en el refinado de petróleo , que se parece al coque pero contiene demasiadas impurezas para ser útil en aplicaciones metalúrgicas.
El carbón bituminoso finamente molido, conocido en esta solicitud como carbón marino, es un componente de la arena de fundición . Mientras el metal fundido está en el molde , el carbón se quema lentamente, liberando gases reductores a presión, impidiendo así que el metal penetre en los poros de la arena. También está contenido en el 'lavado de moldes', una pasta o líquido con la misma función que se aplica al molde antes de la fundición. [80] El carbón marino se puede mezclar con el revestimiento de arcilla (el "bod") utilizado para el fondo de un cubilote . Cuando se calienta, el carbón se descompone y el cuerpo se vuelve ligeramente friable, lo que facilita el proceso de abrir agujeros para extraer el metal fundido. [81]
La chatarra de acero se puede reciclar en un horno de arco eléctrico ; y una alternativa a la producción de hierro mediante fundición es el hierro de reducción directa , donde se puede utilizar cualquier combustible carbonoso para fabricar hierro esponjoso o granulado. Para reducir las emisiones de dióxido de carbono se puede utilizar hidrógeno como agente reductor [82] y biomasa o residuos como fuente de carbono. [83] Históricamente, el carbón vegetal se ha utilizado como alternativa al coque en un alto horno, y el hierro resultante se conoce como carbón vegetal .
La gasificación del carbón, como parte de una central eléctrica alimentada por carbón de ciclo combinado de gasificación integrada (IGCC), se utiliza para producir gas de síntesis , una mezcla de monóxido de carbono (CO) e hidrógeno (H 2 ) para encender turbinas de gas y producir electricidad. El gas de síntesis también se puede convertir en combustibles para el transporte, como gasolina y diésel , mediante el proceso de Fischer-Tropsch ; Alternativamente, el gas de síntesis se puede convertir en metanol , que puede mezclarse directamente con combustible o convertirse en gasolina mediante el proceso de metanol a gasolina. [84] La gasificación combinada con la tecnología Fischer-Tropsch fue utilizada por la empresa química Sasol de Sudáfrica para fabricar productos químicos y combustibles para vehículos de motor a partir del carbón. [85]
Durante la gasificación, el carbón se mezcla con oxígeno y vapor al mismo tiempo que se calienta y presuriza. Durante la reacción, las moléculas de oxígeno y agua oxidan el carbón y lo convierten en monóxido de carbono (CO), al tiempo que liberan gas hidrógeno (H 2 ). Esto solía hacerse en las minas de carbón subterráneas y también para producir gas urbano , que se canalizaba hasta los clientes para quemarlo para iluminación, calefacción y cocina.
Si el refinador quiere 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 producto final deseado es hidrógeno, el gas de síntesis se introduce en la reacción de desplazamiento de gas de agua , donde se libera más hidrógeno:
El carbón se puede convertir directamente en combustibles sintéticos equivalentes a la gasolina o el diésel mediante hidrogenación o carbonización . [86] La licuefacción del carbón emite más dióxido de carbono que la producción de combustible líquido a partir del petróleo crudo . La mezcla de biomasa y el uso de CAC emitirían un poco menos que el proceso con petróleo, pero a un alto costo. [87] China Energy Investment, de propiedad estatal, gestiona una planta de licuefacción de carbón y planea construir dos más. [88]
La licuefacción del carbón también puede referirse al peligro de la carga cuando se envía carbón. [89]
Desde la década de 1950 se producen productos químicos a partir del carbón. El carbón se puede utilizar como materia prima en la producción de una amplia gama de fertilizantes químicos y otros productos químicos. La ruta principal hacia estos productos era la gasificación del carbón para producir gas de síntesis . Las sustancias químicas primarias que se producen directamente a partir del gas de síntesis incluyen metanol , hidrógeno y monóxido de carbono , que son los componentes químicos a partir de los cuales se fabrica todo un espectro de sustancias químicas derivadas, incluidas 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 carbón para producir una amplia gama de productos básicos. Sin embargo, en el siglo XXI, el uso de metano de yacimientos de carbón está adquiriendo mayor importancia. [90]
Debido a que la gama de productos químicos que se pueden fabricar mediante gasificación del carbón, en general, también puede utilizar materias primas derivadas del gas natural y el petróleo , la industria química tiende a utilizar las materias primas que sean más rentables. Por lo tanto, el interés en utilizar carbón tendió a aumentar cuando los precios del petróleo y el gas natural subieron y durante períodos de alto crecimiento económico global que podrían haber presionado la producción de petróleo y gas.
Los procesos desde el carbón hasta los químicos requieren cantidades sustanciales de agua. [91] Gran parte de la producción química de carbón se encuentra en China [92] [93] donde las provincias dependientes del carbón, como Shanxi , están luchando por controlar su contaminación. [94]
La densidad energética del carbón es de aproximadamente 24 megajulios por kilogramo [95] (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. [96]
El 27,6% de la energía mundial provino del carbón en 2017 y Asia utilizó casi las tres cuartas partes del mismo. [97]
El carbón refinado es el producto de una tecnología de mejora del carbón que elimina la humedad y ciertos contaminantes de los carbones de rango inferior, como los carbones subbituminosos y de lignito (pardos). Es una forma de varios tratamientos y procesos de precombustión del carbón que alteran las características del carbón antes de quemarlo. Se pueden lograr mejoras en la eficiencia térmica mejorando el presecado (especialmente relevante con combustibles con alto contenido de humedad, como el lignito o la biomasa). [98] Los objetivos de las tecnologías de precombustión del carbón son aumentar la eficiencia y reducir las emisiones cuando se quema el carbón. En ocasiones, la tecnología de precombustión puede utilizarse como complemento de las tecnologías de poscombustión para controlar las emisiones de las calderas alimentadas con carbón.
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El carbón que se quema como combustible sólido en las centrales eléctricas de carbón para generar electricidad se denomina carbón térmico . El carbón también se utiliza para producir temperaturas muy altas mediante la combustión. Las muertes prematuras debidas a la contaminación del aire se han estimado en 200 por GW-año; sin embargo, pueden ser mayores alrededor de las centrales eléctricas donde no se utilizan depuradores o menores si están lejos de las ciudades. [99] Los esfuerzos en todo el mundo para reducir el uso de carbón han llevado a algunas regiones a cambiar al gas natural y la electricidad a partir de fuentes con menos carbono.
Cuando se utiliza carbón para la generación de electricidad , normalmente se pulveriza y luego se quema en un horno con caldera (ver también Caldera de carbón pulverizado ). [100] El calor del horno convierte el agua de la caldera en vapor , que luego se utiliza para hacer girar turbinas que hacen girar los generadores y generan electricidad. [101] La eficiencia termodinámica de este proceso varía entre aproximadamente el 25% y el 50% dependiendo del tratamiento de precombustión, la tecnología de la turbina (por ejemplo, el generador de vapor supercrítico ) y la antigüedad de la planta. [102] [103]
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 se quema el gas natural en una turbina). Los gases de escape calientes de la turbina se utilizan para generar 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 energía combinados puede alcanzar hasta el 94%. [104] Las centrales eléctricas IGCC emiten menos contaminación local que las centrales convencionales alimentadas con carbón pulverizado; sin embargo, la tecnología para la captura y almacenamiento de carbono (CAC) después de la gasificación y antes de la quema ha resultado hasta ahora demasiado cara para utilizarla con carbón. [105] [106] Otras formas de utilizar el carbón son como combustible en suspensión de carbón y agua (CWS), que se desarrolló en la Unión Soviética , o en un ciclo de cobertura MHD . Sin embargo, estos no se utilizan ampliamente debido a la falta de ganancias.
En 2017, el 38% de la electricidad mundial provino del carbón, el mismo porcentaje que 30 años antes. [107] En 2018, la capacidad instalada mundial era de 2 TW (de los cuales 1 TW se encuentra en China), lo que representaba el 30 % de la capacidad total de generación de electricidad. [108] El país más dependiente es Sudáfrica, donde más del 80 por ciento de su electricidad se genera con carbón; [109] pero China por sí sola genera más de la mitad de la electricidad generada con carbón del mundo. [110]
El uso máximo de carbón se alcanzó en 2013. [111] 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 de funcionamiento disponibles. [112]
Anualmente se producen alrededor de 8.000 toneladas de carbón, de las cuales aproximadamente el 90% es hulla y el 10% lignito. En 2018, [update]poco más de la mitad proviene de minas subterráneas. [113] Se producen más accidentes durante la minería subterránea que en la minería a cielo abierto. No todos los países publican estadísticas sobre accidentes mineros , por lo que las cifras mundiales son inciertas, pero se cree que la mayoría de las muertes ocurren en accidentes en minas de carbón en China : en 2017 hubo 375 muertes relacionadas con la minería del carbón en China. [114] La mayor parte del carbón extraído es carbón térmico (también llamado carbón de vapor, ya que se usa para producir vapor para generar electricidad), pero carbón metalúrgico (también llamado "carbón metálico" o "carbón coquizable", ya que se usa para producir coque para producir hierro). Representa entre el 10% y el 15% del uso mundial del carbón. [115]
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China extrae casi la mitad del carbón del mundo, seguida por la India con alrededor de una décima parte. [116] Australia representa aproximadamente un tercio de las exportaciones mundiales de carbón, seguida de Indonesia y Rusia , [117] [17] mientras que los mayores importadores son Japón e India. Rusia está orientando cada vez más sus exportaciones de carbón de Europa a Asia a medida que Europa hace la transición hacia las energías renovables y somete a Rusia a sanciones por su invasión de Ucrania. [118]
El precio del carbón metalúrgico es volátil [119] y mucho más alto que el precio del carbón térmico porque el carbón metalúrgico debe tener menos azufre y requiere más limpieza. [120] Los contratos de futuros del carbón proporcionan a los productores de carbón y a la industria de la 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 plantas existentes. [121] [122] Sin embargo, para China esto se prevé para principios de la década de 2020 [123] y para el sudeste asiático no hasta finales de la década de 2020. [124] En la India, la construcción de nuevas plantas no es rentable y, a pesar de estar subvencionadas, las plantas existentes están perdiendo cuota de mercado frente a las energías renovables. [125]
De los países productores de carbón , China es, con diferencia, el que más extrae, casi la mitad del carbón mundial, seguida por menos del 10% de la India. China es también, con diferencia, el mayor consumidor de carbón. Por tanto, las tendencias del mercado internacional dependen de la política energética china . [126] Aunque el esfuerzo del gobierno para reducir la contaminación del aire en China significa 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 alimentadas con carbón en China. otros países. [108]
Se muestran los países con una producción anual superior a 300 millones de toneladas.
Se muestran los países con un consumo anual superior a 500 millones de toneladas. Las acciones se basan en datos expresados en toneladas equivalentes de petróleo.
Los exportadores corren el riesgo de una reducción en la demanda de importaciones de India y China. [133] [117]
El uso del carbón como combustible provoca enfermedades y muertes. [136] La minería y el procesamiento del carbón provocan contaminación del aire y del agua. [137] Las plantas alimentadas con carbón emiten óxidos de nitrógeno, dióxido de azufre, partículas contaminantes y metales pesados, que afectan negativamente a la salud humana. [137] La extracción de metano de yacimientos de carbón es importante para evitar accidentes mineros.
El mortífero smog de Londres fue causado principalmente por el uso intensivo de carbón. Se estima que a nivel mundial el carbón causa 800.000 muertes prematuras cada año, [138] principalmente en India [139] y China. [140] [141] [142]
La quema de carbón contribuye en gran medida a las emisiones de dióxido de azufre , que crea partículas PM2,5 , la forma más peligrosa de contaminación del aire. [143]
Las emisiones de las chimeneas de carbón causan asma , derrames cerebrales , inteligencia reducida , obstrucciones arteriales , ataques cardíacos , insuficiencia cardíaca congestiva , arritmias cardíacas , envenenamiento por mercurio , oclusión arterial y cáncer de pulmón . [144] [145]
Los costes sanitarios anuales en Europa derivados del uso de carbón para generar electricidad se estiman en hasta 43.000 millones de euros. [146]
En China, las mejoras en la calidad del aire y la salud humana aumentarían con políticas climáticas más estrictas, principalmente porque la energía del país depende en gran medida del carbón. Y habría un beneficio económico neto. [147]
Un estudio de 2017 en el Economic Journal encontró que para Gran Bretaña durante el período 1851-1860, "un aumento de una desviación estándar en el uso de carbón aumentó la mortalidad infantil entre un 6% y un 8% y que el uso de carbón industrial explica aproximadamente un tercio de la penalización por mortalidad urbana". observado durante este período." [148]
La inhalación de polvo de carbón provoca la neumoconiosis de los trabajadores del carbón o "pulmón negro", llamado así porque el polvo de carbón literalmente ennegrece los pulmones. [149] Sólo en Estados Unidos, se estima que 1.500 ex empleados de la industria del carbón mueren cada año por los efectos de respirar el polvo de las minas de carbón. [150]
Anualmente se producen enormes cantidades de cenizas de carbón y otros desechos. El uso del carbón genera cada año cientos de millones de toneladas de cenizas y otros productos de desecho. 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 . [151]
Alrededor del 10% del carbón es ceniza. [152] Las cenizas de carbón son peligrosas y tóxicas para los seres humanos y algunos otros seres vivos. [153] Las cenizas de carbón contienen los elementos radiactivos uranio y torio . Las cenizas de carbón y otros subproductos sólidos de la combustión se almacenan localmente y escapan de diversas maneras, lo que expone a quienes viven cerca de las plantas de carbón a la radiación y a tóxicos ambientales. [154]
La minería del carbón , los residuos de la combustión del carbón y los gases de combustión están provocando importantes daños medioambientales. [155] [156]
Los sistemas de agua se ven afectados por la minería del carbón. [157] Por ejemplo, la minería afecta los niveles de aguas subterráneas y freáticas y la acidez. Los derrames de cenizas volantes, como el derrame de lodo de cenizas volantes de carbón de 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 los caudales de los ríos y tener los consiguientes impactos en otros usos de la tierra. En zonas de 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. [158]
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 (SO 2 ), más de la mitad de los cuales procedieron de la quema de carbón. [159] Después de su liberación, el dióxido de azufre se oxida a H 2 SO 4 que dispersa la radiación solar, por lo que su aumento en la atmósfera ejerce un efecto refrescante sobre el clima. Esto enmascara beneficiosamente parte del calentamiento causado por el aumento de los gases de efecto invernadero. Sin embargo, el azufre precipita de la atmósfera en forma de lluvia ácida en cuestión de semanas, [160] mientras que el dióxido de carbono permanece en la atmósfera durante cientos de años. La liberación de SO 2 también contribuye a la acidificación generalizada de los ecosistemas. [161]
Las minas de carbón en desuso también pueden causar problemas. El hundimiento puede ocurrir sobre los túneles, causando daños a la infraestructura o las tierras de cultivo. La minería del carbón también puede provocar incendios duraderos y se ha estimado que miles de incendios en vetas de carbón arden en un momento dado. [162] Por ejemplo, Brennender Berg ha estado ardiendo desde 1668 y todavía arde en el siglo XXI. [163]
La producción de coque a partir del carbón produce amoníaco, alquitrán de hulla y compuestos gaseosos como subproductos que, si se vierten a la tierra, el aire o las vías fluviales, pueden contaminar el medio ambiente. [164] La acería de Whyalla es un ejemplo de una instalación de producción de coque donde se descargó amoníaco líquido al medio marino. [165]
La intensidad de las emisiones es el gas de efecto invernadero emitido durante la vida útil de un generador por unidad de electricidad generada. La intensidad de emisiones de las centrales eléctricas de carbón es alta, ya que emiten alrededor de 1000 g de CO 2 eq por cada kWh generado, mientras que el gas natural tiene una intensidad de emisión media de alrededor de 500 g CO 2 eq por kWh. 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]
Miles de incendios de carbón arden en todo el mundo. [167] Los que arden bajo tierra pueden ser difíciles de localizar y muchos no pueden extinguirse. Los incendios pueden hacer que el suelo se hunda, sus gases de combustión son peligrosos para la vida y su aparición en la superficie puede iniciar incendios forestales en la superficie . Las vetas de carbón pueden incendiarse por combustión espontánea o por contacto con el fuego de una mina o de 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 la llama. Un incendio de pasto en una zona carbonífera puede incendiar decenas de vetas de carbón. [168] [169] Los incendios de carbón en China queman aproximadamente 120 millones de toneladas de carbón al año, emitiendo 360 millones de toneladas métricas de CO 2 , lo que representa entre el 2% y el 3% de la producción mundial anual de CO 2 a partir de combustibles fósiles . [170] [171] En Centralia, Pensilvania (un municipio ubicado en la región del carbón de los EE. UU.), una veta expuesta de antracita se encendió en 1962 debido a un incendio de basura en el vertedero del municipio, ubicado en un pozo abandonado de una mina a cielo abierto de antracita . Los intentos de extinguir el incendio no tuvieron éxito y continúa ardiendo bajo tierra hasta el día de hoy . Originalmente se creía que la Montaña Ardiente de Australia era un volcán, pero el humo y las cenizas provienen de un fuego de carbón que ha estado ardiendo durante unos 6.000 años. [172]
En Kuh i Malik, en el valle de Yagnob , Tayikistán , los depósitos de carbón han estado ardiendo durante miles de años, creando vastos laberintos subterráneos llenos de minerales únicos, algunos de ellos muy hermosos.
La roca de limolita rojiza que cubre muchas crestas y colinas en la cuenca del río Powder en Wyoming y en el oeste de Dakota del Norte se llama porcelanita , que se asemeja al "clinker" de desechos de la quema de carbón o a la " escoria " volcánica. [173] El clinker es una roca que se ha fundido mediante la combustión natural del carbón. En la cuenca del río Powder se quemaron aproximadamente entre 27 y 54 mil millones de toneladas de carbón en los últimos tres millones de años. [174] La expedición de Lewis y Clark , así como los exploradores y colonos de la zona, informaron sobre incendios de carbón salvaje en la zona. [175]
El efecto más grande y a más 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 las que más contribuyeron al crecimiento de las emisiones globales de CO 2 en 2018, [177] el 40% de las emisiones totales de combustibles fósiles, [8] y más de una cuarta parte de las emisiones totales. [7] [nota 1] La minería del carbón puede emitir metano, otro gas de efecto invernadero. [178] [179]
En 2016, las emisiones brutas mundiales de dióxido de carbono derivadas del uso del carbón fueron de 14,5 gigatoneladas. [180] Por cada megavatio-hora generado, la generación de energía eléctrica a partir de carbón emite alrededor de una tonelada de dióxido de carbono, que es el doble de los aproximadamente 500 kg de dióxido de carbono liberados por una planta eléctrica alimentada por gas natural . [181] En 2013, el jefe de la agencia climática de la ONU recomendó que la mayoría de las reservas de carbón del mundo deberían dejarse bajo tierra para evitar un calentamiento global catastrófico. [182] Para mantener el calentamiento global por debajo de 1,5 °C o 2 °C, será necesario retirar anticipadamente cientos, o posiblemente miles, de centrales eléctricas alimentadas con carbón. [183]
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Los estándares locales de contaminación incluyen GB13223-2011 (China), India, [184] la Directiva sobre Emisiones Industriales (UE) y la Ley de Aire Limpio (Estados Unidos) .
La vigilancia por satélite se utiliza ahora para cotejar los datos nacionales; por ejemplo, Sentinel-5 Precursor ha demostrado que el control chino del SO 2 sólo ha tenido un éxito parcial. [185] También ha revelado que el bajo uso de tecnología como SCR ha resultado en altas emisiones de NO 2 en Sudáfrica y la India. [186]
Se han construido algunas centrales eléctricas de carbón de ciclo combinado de gasificación integrada (IGCC) con gasificación de carbón . Aunque queman carbón de manera más eficiente y, por lo tanto, emiten menos contaminación, la tecnología en general no ha demostrado ser económicamente viable para el carbón, excepto posiblemente en Japón, aunque esto es controvertido. [187] [188]
Aunque todavía se investiga intensamente y se considera económicamente viable para algunos usos distintos del carbón; La captura y almacenamiento de carbono se ha probado en las centrales eléctricas alimentadas con carbón Petra Nova y Boundary Dam y se ha determinado que es técnicamente factible pero no económicamente viable para su uso con carbón, debido a las reducciones en el costo de la tecnología solar fotovoltaica. [189]
En 2018 se invirtieron 80 mil millones de dólares en suministro de carbón, pero casi todo para mantener los niveles de producción en lugar de abrir nuevas minas. [190] A largo plazo, el carbón y el petróleo podrían costarle al mundo billones de dólares al año. [191] [192] El carbón por sí solo puede costarle a Australia miles de millones, [193] mientras que los costos para algunas empresas o ciudades más pequeñas podrían alcanzar la escala de millones de dólares. [194] Las economías más dañadas por el carbón (a través del cambio climático) pueden ser la India y los Estados Unidos, ya que son los países con el mayor costo social del carbono . [195] Los préstamos bancarios para financiar el carbón son un riesgo para la economía india. [139]
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 generan pérdidas. [123]
La contaminación del aire provocada por el almacenamiento y manipulación del carbón le cuesta a Estados Unidos casi 200 dólares por cada tonelada adicional almacenada, debido a las PM2,5. [196] La contaminación por carbón cuesta 43 mil millones de euros cada año. [197] Las medidas para reducir la contaminación del aire benefician financieramente a las personas y a las economías de países [198] [199] como China. [200]
Los subsidios al carbón en 2021 se han estimado en 19 mil millones de dólares estadounidenses , sin incluir los subsidios a la electricidad, y se espera que aumenten en 2022. [201] A partir de 2019, los países del G20 proporcionan al menos 63 900 millones de dólares estadounidenses [177] de apoyo gubernamental por año para el producción de carbón, incluida la energía a partir de carbón: muchos subsidios son imposibles de cuantificar [202] , pero incluyen 27.600 millones de dólares en finanzas públicas nacionales e internacionales, 15.400 millones de dólares en apoyo fiscal y 20.900 millones de dólares en empresas estatales (SOE). ) inversiones por año. [177] En la UE, las ayudas estatales a nuevas centrales eléctricas de carbón están prohibidas a partir de 2020, y a las centrales de carbón existentes a partir de 2025. [203] A partir de 2018, la financiación gubernamental para nuevas centrales eléctricas de carbón fue proporcionada por el Exim Bank of China. , [204] el Banco Japonés para la Cooperación Internacional y los bancos del sector público indio. [205] El carbón en Kazajstán fue el principal receptor de subsidios al consumo de carbón por un total de 2 mil millones de dólares EE.UU. en 2017. [206] El carbón en Turquía se benefició de subsidios sustanciales en 2021. [207][update]
Algunas centrales eléctricas alimentadas con carbón podrían convertirse en activos abandonados ; por ejemplo, China Energy Investment , la mayor compañía eléctrica del mundo, corre el riesgo de perder la mitad de su capital. [123] Sin embargo, empresas de electricidad de propiedad estatal como Eskom en Sudáfrica, Perusahaan Listrik Negara en Indonesia, Sarawak Energy en Malasia, Taipower en Taiwán, EGAT en Tailandia, Vietnam Electricity y EÜAŞ en Turquía están construyendo o planificando nuevas plantas. [208] A partir de 2021, esto puede estar contribuyendo a provocar una burbuja de carbono que podría causar inestabilidad financiera si estalla. [209] [210] [211]
Los países que construyen o financian nuevas centrales eléctricas alimentadas con carbón, como China, India, Indonesia, Vietnam, Turquía y Bangladesh, enfrentan crecientes críticas internacionales por obstruir los objetivos del Acuerdo de París . [108] [212] [213] En 2019, las naciones insulares del Pacífico (en particular Vanuatu y Fiji ) criticaron a Australia por no reducir sus emisiones a un ritmo más rápido de lo que lo hicieron, citando preocupaciones sobre las inundaciones y la erosión costeras. [214] En mayo de 2021, los miembros del G7 acordaron poner fin al nuevo apoyo gubernamental directo a la generación internacional de energía a base de carbón. [215]
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La oposición a la contaminación por carbón fue una de las principales razones por las que comenzó el movimiento ambientalista moderno en el siglo XIX. [ cita necesaria ]
Para cumplir los objetivos climáticos globales y proporcionar energía a aquellos que actualmente no la tienen, la energía del carbón debe reducirse de casi 10.000 TWh a menos de 2.000 TWh para 2040. [219] La eliminación gradual del carbón tiene beneficios ambientales y para la salud a corto plazo que exceden los costos, [220] pero algunos países todavía favorecen el carbón, [221] y hay mucho desacuerdo sobre la rapidez con la que se debe eliminar gradualmente. [222] [223] Sin embargo, muchos países, como Powering Past Coal Alliance , ya han abandonado el carbón o lo están haciendo; [224] la mayor transición anunciada hasta ahora es la de Alemania, que cerrará su última central eléctrica de carbón entre 2035 y 2038. [225] Algunos países utilizan las ideas de una " transición justa ", por ejemplo para utilizar algunos de los beneficios de la transición para ofrecer pensiones anticipadas a los mineros del carbón. [226] Sin embargo, a las islas bajas del Pacífico les preocupa que la transición no sea lo suficientemente rápida y que se vean inundadas por el aumento del nivel del mar , por lo que han pedido a los países de la OCDE que eliminen completamente el carbón para 2030 y a otros países para 2040. [ 214] En 2020, aunque China construyó algunas plantas, a nivel mundial se retiró más energía de carbón de la que se construyó: el Secretario General de la ONU también ha dicho que los países de la OCDE deberían dejar de generar electricidad a partir de carbón para 2030 y el resto del mundo para 2040. [227] La reducción gradual del carbón se acordó en la COP26 en el Pacto Climático de Glasgow . Vietnam es uno de los pocos países en desarrollo dependientes del carbón que se comprometió a eliminar gradualmente la energía a base de carbón para la década de 2040 o lo antes posible a partir de entonces [228]
El pico del carbón es el pico de consumo o producción de carbón por parte de una comunidad humana. El pico de participación del carbón en la combinación energética mundial se produjo en 2008, cuando el carbón representó el 30% de la producción energética mundial. [229] El consumo de carbón está disminuyendo en los Estados Unidos y Europa, así como en las economías desarrolladas de Asia. [229] Sin embargo, el consumo sigue aumentando en la India y el sudeste asiático, [230] lo que compensa las caídas en otras regiones. [231] El consumo mundial de carbón alcanzó un máximo histórico en 2023 con 8.500 millones de toneladas. [232]
El pico del carbón puede ser impulsado por el pico de demanda o el pico de oferta. Históricamente, se creía ampliamente que el lado de la oferta eventualmente impulsaría el pico del carbón debido al agotamiento de las reservas de carbón . Sin embargo, desde los crecientes esfuerzos globales para limitar el cambio climático , el pico del carbón en muchos países ha sido impulsado por la demanda. [229] Esto se debe en gran parte a la rápida expansión del gas natural y la energía renovable. [229] Muchos países se han comprometido a eliminar gradualmente el carbón , a pesar de las estimaciones que proyectan que las reservas de carbón tendrán la capacidad de durar siglos con los niveles de consumo actuales.La generación a carbón produce aproximadamente el doble de dióxido de carbono (alrededor de una tonelada por cada megavatio hora generado) que la electricidad generada quemando gas natural a razón de 500 kg de gases de efecto invernadero por megavatio hora. [233] Además de generar electricidad, el gas natural también es popular en algunos países para calefacción y como combustible para automóviles .
El uso de carbón en el Reino Unido disminuyó como resultado del desarrollo del petróleo del Mar del Norte y la posterior búsqueda de gas durante la década de 1990. En Canadá, algunas centrales eléctricas de carbón , como la estación generadora Hearn , cambiaron del carbón al gas natural. En 2017, la energía del carbón en los EE. UU. proporcionó el 30% de la electricidad, en comparación con aproximadamente el 49% en 2008, [234] [235] [236] debido a los abundantes suministros de gas natural de bajo costo obtenido mediante fracturación hidráulica de formaciones de esquisto compacto. [237]
Algunas regiones mineras de carbón dependen en gran medida del carbón. [238]
A algunos mineros del carbón les preocupa que se pierdan sus empleos durante la transición. [239] El Banco Europeo de Reconstrucción y Desarrollo apoya una transición justa desde el carbón . [240]
El hongo de la pudrición blanca Trametes versicolor puede crecer y metabolizar el carbón natural. [241] Se ha descubierto que la bacteria Diplococcus degrada el carbón, elevando su temperatura. [242]
El carbón es el mineral oficial del estado de Kentucky , [243] y la roca oficial del estado de Utah [244] y Virginia Occidental . [245] Estos estados de EE.UU. tienen un vínculo histórico con la minería del carbón.
Algunas culturas sostienen que los niños que se portan mal recibirán sólo un trozo de carbón de Papá Noel para Navidad en sus medias en lugar de regalos.
También es costumbre y se considera una suerte en Escocia y el norte de Inglaterra regalar carbón el día de Año Nuevo . Esto ocurre como parte del primer paso y representa calidez para el año venidero.
{{cite book}}: |work=ignorado ( ayuda )China generó el 53% de la energía total mundial a partir de carbón en 2020, nueve puntos porcentuales más que cinco años antes.
producción máxima en 2013
