Carvão como fonte de geração de energiaO carvão é um combustível fóssil extraído do solo a partir da mineração subterrânea ou de minas a céu aberto. É uma rocha sedimentar marrom escuro ou preta que bem sendo usada pelas usinas elétricas como fonte de geração de energia. É composta principalmente de carbono, juntamente com diversos outros elementos, inclusive de enxofre. Freqüentemente associada com a Revolução Industrial, o carvão continua a ser uma importante de combustível, considerada ainda a maior fonte de energia renovável a nível mundial. Nos Estados Unidos, por exemplo, as usinas de carvão geram 50% da eletricidade produzida.

No Reino Unido, os fornecimentos de carvão originam 28% da produção de eletricidade. No Brasil, as coquerias de carvão mineral são aproveitadas para a co-produção de energia elétrica, com capacidade instalada um pouco superior aos 1.000 MWh, o que possibilita determinar um montante de eletricidade acima de 7,8 milhões de MWh anuais. O carvão mineral geralmente contém uma quantidade considerável de umidade incidental, que é a água retida dentro do elemento entre as partículas de carvão. Os carvões com alto teor de carbono normalmente são molhados e armazenados ainda úmidos a fim de evitar sua combustão espontânea.

Outros componentes contidos no carvão mineral incluem minerais de silicato, como argilas, ilita, caulinita e assim por diante, bem como minerais de carbonato como siderita, calcita e aragonita. Sulfetos como pirita de ferro são componentes comuns de carvões, bem como o sulfato de minerais também são encontrados, como uma forma de sal, vestígios de metais, especialmente ferro, urânio, cádmio e, raramente, de ouro.

O gás metano é outro elemento do carvão, produzido a partir meios não bacterianos, mas de metanogênese. Os gás metano no carvão é perigoso, pois pode causar explosões de hulha, especialmente em minas subterrâneas, além de originar combustão espontânea no carvão rapidamente. É, porém, um valioso subproduto de algumas minas de carvão, servindo como uma fonte significativa de gás natural. A composição do carvão é determinada pelo ensaio de técnicas específicas, realizadas para quantificar as características físicas, químicas e mecânicas do comportamento do carvão, incluindo se é adequado para se tornar coque.

O carvão é utilizado principalmente como combustível sólido para produzir calor através da combustão. Junto com o petróleo, é a fonte de energia com o mais rápido crescimento no mundo. Quando o carvão é utilizado para geração de eletricidade, normalmente é pulverizado e queimado em uma fornalha de uma caldeira. O calor do forno converte a água da caldeira em vapor, que é então utilizado para girar turbinas e geradores e, assim, produzir eletricidade, com cerca de 35-40% de eficiência termodinâmica para todo o processo. Aproximadamente 40% da produção mundial de eletricidade emprega o carvão.

Uso do coque de carvão na geração de energia

O coque de carvão é um resíduo sólido carbonoso derivado de sódio, enxofre e carvão betuminoso , a partir do qual os componentes voláteis são eliminados nos alto-fornos das coquerias, sem oxigênio e em temperaturas de até 1.000 ° C, de modo que o carbono fixo e as cinzas residuais são fundidos. O coque é utilizado como combustível e como agente redutor na fundição de minério de ferro em um alto-forno. O coque de carvão é cinzento, duro e poroso e tem um poder calorífico de 24,8 milhões de Btu / t (29,6 MJ / kg). Derivados da conversão do carvão em coque incluem o alcatrão, a amônia, óleos leves e o “de gás de carvão”.

O coque de petróleo é um resíduo sólido obtido com base no refino do petróleo, mas que contém muitas impurezas para ser útil em aplicações metalúrgicas. Cabe ressaltar que a combustão do carvão, como qualquer outro composto que contém carbono, produz dióxido de carbono (CO2) e óxidos de azoto (NOx), juntamente com quantidades variadas de dióxido de enxofre (SO2), dependendo de onde foi extraído. O dióxido de enxofre reage com o oxigênio para formar o trióxido de enxofre (SO3), que então reage com água para formar o ácido sulfúrico. Então, o ácido sulfúrico retorna a Terra como forma de chuva ácida.

As usinas elétricas de carvão representam a maior fonte de emissões de dióxido de carbono, a principal causa do aquecimento global. Alguns estudos afirmam que as emissões das usinas de energia de carvão são responsáveis por dezenas de milhares de mortes prematuras por ano na maioria dos países industrializados. Usinas modernas utilizam uma variedade de técnicas para limitar a nocividade dos resíduos de seus produtos e melhorar a eficiência da queima, embora estas técnicas não sejam amplamente implementadas em alguns países, pois contribuem para o custo de capital da usina. Para eliminar as emissões de CO2 das usinas de carvão, a captura e o armazenamento de carbono são ações propostas pelos governantes, mas ainda tem de ser utilizadas comercialmente.