Spanish Coal Resource - MINERA

8/17/2019 Spanish Coal Resource - MINERA

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EL CARBÓNCOMO RECURSOUNA VISIÓN GENERAL DEL CARBÓN

INSTITUTO MUNDIAL DEL CARBÓN


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El carbón es una de las fuentes de energía másimportantes del mundo, con la que se produce casiel 40% de la electricidad mundial. En muchos países,esta cifra es todavía mayor: Polonia obtiene el 94%de su electricidad gracias al carbón, Sudáfrica el

92%; China el 77%; y Australia el 76%. El carbón hasido la fuente de energía con mayor crecimiento enlos último años; mayor que la del gas, el petróleo, laenergía nuclear, la energía hidroeléctrica y lasenergías renovables.

El carbón ha tenido un papel importante durantesiglos, no sólo en la producción de electricidad, sinotambién como el principal combustible para laproducción de acero y cemento, así como en otrasactividades industriales.

El carbón como recurso proporciona una visióngeneral completa del carbón y del papel quedesempeña en nuestras vidas. Cubre cómo se formael carbón, cómo se extrae, su uso y el impacto quetiene en nuestras sociedades en el medio ambiente.Describe el papel fundamental del carbón comofuente energética y cómo el carbón, junto con otrasfuentes de energía, resultará vital a la hora desatisfacer las crecientes necesidades energéticasde todo el mundo.

Esperamos poder contestar todas las preguntas que

tenga acerca del sector del carbón, aunque sinecesita más información, puede que le sean útiles

diversas publicaciones del Instituto Mundial delCarbón (WCI).

>> El papel del carbón como fuente de energía

(The Role of Coal as an Energy Resource) (2003)

describe el papel que desempeña el carbón en elmundo actual y examina dicho papel en uncontexto más amplio, como la cada vez mayordemanda energética, la seguridad energética ylos desafíos medioambientales.

>> Carbón limpio – Creando un futuro gracias a la

tecnología (Clean Coal – Building a Future through

Technology) (2004) en la que se habla de cómo losdesafíos medioambientales a los que se enfrentael carbón, especialmente el uso del carbón, puedensuperarse mediante el desarrollo y utilización de

tecnologías del carbón limpias.

>> En 2001, el Instituto Mundial del Carbón publicóEmpresas sostenibles, el camino del futuro para el

sector del carbón (Sustainable Entrepreneurship,

the Way Forward for the Coal Industry) – encoordinación con el Programa para el MedioAmbiente de las Naciones Unidas (UNEP) –observando el carbón dentro de un contexto másamplio de desarrollo sostenible.

Puede conseguir copias de todas las publicaciones

del WCI y más información acerca del sector delcarbón en nuestro sitio web: www.worldcoal.org

EL CARBÓNCOMO RECURSO¿DE DÓNDE PROVIENE EL CARBÓN?

¿PARA QUÉ SE UTILIZA?

¿SE SIGUE UTILIZANDO?


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El carbón como recurso: Una visión general del carbón 1

2 SECCIÓN 1 ¿QUÉ ES EL CARBÓN?2 Tipos de carbón3 ¿Dónde se encuentra el carbón?4 ¿Cómo buscar carbón?

7 SECCIÓN 2 EXTRACCIÓN DE CARBÓN7 Extracción subterránea7 Extracción de superficie8 Preparación del carbón9 Transporte del carbón10 Seguridad en las explotaciones de carbón11 Extracción de carbón y la comunidad

13 SECCIÓN 3 EL MERCADO GLOBALDEL CARBÓN

13 Producción de carbón13 Consumo de carbón14 Comercio de carbón16 Seguridad e nergética

19 SECCIÓN 4 ¿CÓMO SE UTILIZA EL CARBÓN?

19 Historia del uso del carbón19 ¿Cómo se convierte el carbón en electricidad?21 Importancia de la electricidad en todo el mundo22 El carbón en la producción de hierro y acero24 Licuefacción del carbón24 Carbón y cemento25 Otros usos del carbón

27 SECCIÓN 5 EL CARBÓN Y EL MEDIO AMBIENTE27 Extracción de carbón y medio ambiente27 Alteraciones t errestres27 Hundimiento de explotaciones27 Polución del agua28 Polvo y contaminación acústica28 Rehabilitación

29 Uso del metano procedente de las explotaciones de carbón29 Uso del carbón y medio ambiente31 Respuesta tecnológica31 Reducción en las emisiones de partículas32 Cómo prevenir la lluvia ácida33 Reducción de las emisiones de dióxido de carbono36 El carbón y las energías renovables37 Cómo superar los impactos medioambientales

39 SECCIÓN 6 SATISFACER LAS DEMANDASFUTURAS DE CARBÓN

39 El papel del carbón40 Cómo lograr mayores ventajas medioambientales41 El carbón y nuestra energía futura

42 OTRAS LECTURAS

Índice


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2 Instituto Mundial del Carbón

Los depósitos de lodos y otros sedimentos, juntocon los movimientos en la corteza terrestre(conocidos como movimientos tectónicos)enterraron estos pantanos y ciénagas, a menudo agrandes profundidades. Al quedar enterrado, el

material vegetal fue sometido a altastemperaturas y presiones. Esto provocó cambiosfísicos y químicos en la vegetación,transformándola en turba y después en carbón.

La formación de carbón se inició durante elperiodo carbonífero, conocido como la primera eradel carbón, que comprende desde hace 360millones de años a hace 290 millones de años.

La calidad de cada depósito de carbón sedetermina por la temperatura y presión, así como

por el tiempo de formación, a lo que nos referimoscomo “madurez orgánica”. Inicialmente, la turba seconvierte en lignito o “carbón marrón”, que sontipos de carbón con una madurez orgánica baja. Encomparación con otros carbones, el lignito esbastante blando y su color puede variar de negrooscuro a diferentes tonalidades de marrón.

Durante muchos millones de años, los efectoscontinuados de la temperatura y la presión hanproducido cambios en el lignito, aumentandoprogresivamente su madurez orgánica y

transformándolo en la gama de carbonesdenominados “subbituminosos”.

Se produjeron más cambios químicos y físicoshasta que estos carbones se hicieron más duros ynegros, formando los carbones “bituminosos” ocarbones minerales. En las condiciones adecuadas,el aumento progresivo de la madurez orgánica

pudo continuar, formando finalmente la antracita.

Tipos de carbónEl índice de cambio sufrido por un carbón almadurar desde la turba hasta la antracita,conocido como carbonificación, tiene una granimportancia en las propiedades físicas y químicas,y se denomina “nivel” del carbón.

Los carbones de rango bajo, como el lignito y loscarbones subbituminosos son normalmente másblandos y desmenuzables, con una aspecto más

mate y terroso. Se caracterizan por niveles dehumedad altos y bajo contenido en carbono, por loque su contenido energético también es bajo.

Los carbones de nivel alto suelen ser más duros yresistentes, y a menudo tienen un color más negroy vítreo. Contienen más carbono, menos humedady producen más energía. La antracita se encuentraen el rango superior de la escala de categorías ytiene un contenido superior de carbono y energía, yun nivel inferior de humedad (véase el diagrama dela página 4).

Definición

El carbón es un combustiblefósil. Es una roca combustible,

sedimentaria y de origenorgánico, compuestaprincipalmente por carbono,hidrógeno y oxígeno. Se formó apartir de la vegetación, que seha ido consolidando entre otrosestratos de roca y se haalterado por los efectoscombinados de la presión y elcalor a lo largo de millones deaños para acabar formando lasvetas de carbón.

Fotografías cedidas porcortesía de la AsociaciónAustraliana del Carbón

SECCIÓN UNO

¿QUÉ ES EL CARBÓN?

>> El carbón son los restos alterados de la vegetaciónprehistórica que se acumularon originalmente enpantanos y ciénagas. >>

Turba

Carbón marrón

Carbón subbituminoso

Carbón mineral


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¿Dónde se encuentra el carbón?Se estima que existen unas reservas de carbón de984.000 millones de toneladas en todo el mundo(véanse las definiciones). Esto significa que haysuficiente carbón para los próximos 190 años(véase el gráfico). Hay carbón en todo el mundo:puede encontrarse en todos los continentes, enmás de 70 países, con las mayores reservasubicadas en EEUU, Rusia, China e India.

RecursoLa cantidad de carbón que puede haber en undepósito o cuenca carbonífera. Este valor no tieneen cuenta el hecho de que sea o no rentableeconómicamente su extracción. No todos estosrecursos pueden extraerse utilizando la tecnologíaactual.

ReservasLas reservas pueden definirse en términos dereservas demostradas (o medidas) y reservasprobables (o indicadas). Las reservas probableshan sido estimadas con un nivel inferior que lasreservas demostradas.

Reservas demostradasReservas que no sólo se consideran comoextraíbles sino que también se consideran

rentables económicamente. Esto significa quetienen en cuenta la tecnología de extracción y larentabilidad económica de su extracción. Por lotanto, las reservas demostradas cambiarándependiendo del precio del carbón; si el precio esbajo, las reservas demostradas disminuirán.

Fuente: IEA Coal Information 2004

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C a r b ó n

Países con las mayores reservas de carbón, 2003(miles de millones de toneladas)

Fuente: BP 2004

Relaciones reservas/producción, 2003 (años)

Fuente: BP 2004


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Carbones de nivel bajo

47%

Subbituminoso30%

Bituminoso (carbón mineral)52%

TérmicoCarbón térmico

MetalúrgicoCarbón de coque

Antracita~1%

Lignito17%

Carbón duro (hulla)

53%

Principalmente,generación deelectricidad

Generación de electricidadProducción de cementoUsos industriales

Generación de electricidadProducción de cementoUsos industriales

Producción dehierro y acero Doméstico/industrialincluyendo

combustiblesin humos

U S O S

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E L A S R E S E R V A S M U N D I A L E S

ALTO

ALTO

CONTENIDO DE HUMEDAD DEL CARBÓN

CONTENIDO DE CARBONO/ENERGÉTICO DEL CARBÓN

Tipos de carbón

Aunque se estima que queda suficiente carbónpara los próximos 190 años, este periodo podríaampliarse debido a una serie de desarrollos, entrelos que se incluyen:

>> el descubrimiento de nuevas reservas gracias alas actividades de exploración actuales yfuturas;

>> mejoras en las técnicas de extracción, quepermitirán acceder a reservas anteriormenteinaccesibles.

Todos los combustibles fósiles terminarán pordesaparecer, por lo que resulta esencial que losutilicemos de la manera más eficaz posible. Siguenrealizándose mejoras significativas en el usoeficaz del carbón para poder generar más energía apartir de cada tonelada de carbón producida.

¿Cómo buscar carbón?Las reservas de carbón se descubren medianteactividades de exploración. El proceso suelesuponer la creación de un mapa geológico de lazona, la realización de estudios geoquímicos ygeofísicos, y una perforación de exploración. Estopermite obtener una imagen precisa de la zona quese pretende desarrollar.

La zona sólo se convertirá en una explotación sihay suficiente carbón y de una calidad adecuadapara que pueda rentabilizarse su extracción. Unavez confirmados estos datos, se inician lasoperaciones de extracción.

SECCIÓN UNO FINAL


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Reservas de carbón mostrando cuotas por regiones (finales de 2003)

Europa y Eurasia 36%

Asia (Zona Pacífico) 30%

Norteamérica 26%

África 6%

Sudamérica y América Central 2%

Las reservas de carbón de Oriente Medio suponen menos del 1% de las reservas totales

Fuente: BP 2004

Reservas de gas mostrando cuotas por regiones (finales de 2003)

Oriente Medio 41%

Europa y Eurasia 35%


África 8%

Norteamérica 4%


Fuente: BP 2004

Reservas de petróleo mostrando cuotas por regiones (finales de 2003)

Oriente Medio 63%

África 9%


Europa y Eurasia 9%

Norteamérica 6%


Fuente: BP 2004


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Las explotaciones a cielo abierto grandes pueden cubrir una zona demuchos kilómetros cuadrados y utilizan piezas de maquinaría muygrandes, incluyendo dragas excavadoras (imagen). Fotografía cedidapor cortesía de Anglo Coal.



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La selección del método de extracción vienedeterminada por la geología del depósitocarbonífero. La extracción subterránea suponeactualmente el 60% de la producción mundial decarbón, aunque en algunos países productores la

extracción de superficie es más común. Laextracción de superficie representa el 80% de laproducción en Australia, mientras que en EEUU seutiliza para obtener el 67% de su producción.

Extracción subterráneaExisten dos métodos principales de extracciónsubterránea: extracción mediante pilares y laextracción por tajos largos.

En la extracción mediante pilares, los depósitos decarbón se extraen cortando una red de “salas” en la

veta de carbón y dejando “pilares” de carbón parasujetar el techo de la mina. Estos pilares puedensuponer hasta el 40% del total de carbón de laveta, aunque este carbón puede, en ocasiones,extraerse en una etapa posterior. Esto se consiguemediante lo que se conoce como “trabajoexplotado en retirada”, en el que el carbón seextrae de los pilares al retirarse los trabajadores.En ese momento, se permite que el techo caiga yse abandona la explotación.

La extracción por tajos largos supone la extracción

completa del carbón de una sección de la veta o“cara” utilizando rafadoras-cargadoras mecánicas.

Una cara de tajo largo requiere una planificacióndetallada para garantizar que la geología esfavorable en toda la sección antes de iniciar lostrabajos. La “cara” de carbón puede variar enlongitud entre 100-350m. Unas fijaciones

hidráulicas de avance automático soportanprovisionalmente el techo mientras de extrae elcarbón. Una vez extraído el carbón de la zona, sedeja que se desplome el techo. Más del 75% delcarbón del depósito puede extraerse de panelesde carbón que pueden extenderse a lo largo de3 km en la misma veta.

La principal ventaja de la extracción mediantepilares respecto a la extracción por tajos largos esque permite el inicio de la producción de carbón deforma mucho más rápida, utilizando maquinaria

móvil con un coste inferior a los 5 millones dedólares (la maquinaria necesaria para la extracciónpor tajos largos puede llegar a costar 50 millonesde dólares).

La selección de la técnica de extracción dependede cada lugar, pero siempre se basa en criterioseconómicos; incluso se pueden utilizar ambosmétodos en una única explotación.

Extracción de superficieLa extracción de superficie, también conocida

como de “a cielo abierto”, sólo resulta rentablecuando la veta de carbón está cerca de la

SECCIÓN DOS

EXTRACCIÓN DE CARBÓN

>> El carbón se extrae mediante dos métodos: ensuperficie o “a cielo abierto” y mediante extracciónsubterránea o “de profundidad”. >>


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superficie. Este método puede recuperar unamayor proporción del yacimiento de carbón que laextracción subterránea, ya que se trabaja en todaslas vetas de carbón, llegándose a recuperar un90% o más del carbón. Las explotaciones a cieloabierto grandes pueden cubrir una zona de muchoskilómetros cuadrados y utilizan piezas demaquinaría muy grandes, incluyendo: dragasexcavadoras, que retiran el material sobrante;excavadoras; camiones de gran tonelaje, para eltransporte de material sobrante y carbón,excavadoras de cuba y cintas transportadoras.

El material superior del suelo y la roca se rompeprimero con explosivos, después se retira condragas excavadoras o mediante excavadoras ycamiones. Una vez expuesta la veta de carbón, seperfora, fractura y extrae de forma sistemática entiras. El carbón se carga en grandes camiones o

cintas transportadoras para su transporte a laplanta de preparación de carbón o directamente ellugar en el que se utilizará.

Preparación del carbónEl carbón directamente extraído del suelo,conocido como mineral bruto (ROM), a menudocontiene impurezas no deseadas, como rocas ysuciedad, y llega en una mezcla de fragmentos dediferentes tamaños. Sin embargo, los usuarios decarbón necesitan un carbón con una calidadconsistente. La preparación del carbón, también

conocida lavado del carbón, se refiere altratamiento del mineral bruto para asegurar unacalidad consistente y la mejora de su idoneidadpara usos finales concretos.

El tratamiento depende de las propiedades delcarbón y de su uso previsto. Puede requerir unsimple triturado o pasar por un proceso de trata-miento complejo para reducir el nivel de impurezas.

Para eliminar las impurezas, el mineral bruto setritura y se separa en fracciones de diferentes

tamaños. El material más grande se suele tratarutilizando un método de separación de densidad

media. Durante este proceso, el carbón se separadel resto de impurezas haciéndolo flotar en undepósito que contenga un líquido de una gravedadespecífica, normalmente una suspensión demagnetita fina. Puesto que el carbón es más ligero,flota y puede separarse del resto, mientras que lasrocas y el resto de impurezas más pesadas caen alfondo y se retiran como material residual.

Las fracciones más pequeñas se tratan dediferentes modos, normalmente basándose en lasdiferencias de masa, como en máquinas decentrifugado. Una máquina de centrifugado es unamáquina que hace girar un contenedor a granvelocidad, haciendo que los sólidos y los líquidosde su interior se separen. Algunos métodosalternativos utilizan las diferentes propiedades desuperficie del carbón y de los residuos. En la“flotación por espuma”, las partículas de carbón se

eliminan con una espuma producida al insuflar aireen un baño de agua que contiene ciertos reagentesquímicos. Las burbujas atraen el carbón, pero nolos residuos, que se eliminan para recuperar laspartículas de carbón. Los recientes desarrollos

Definición

El material superior es la capade suelo y rocas (estrato) entrelas vetas de carbón y lasuperficie.

La extracción por tajos largossupone la extracción completadel carbón de una sección dela veta o“cara” utilizandorafadoras-cargadoras mecánicas.

Fotografía cedida por cortesía deJoy Mining Machinery.

Definición

DWT– Toneladas de pesomuerto, que se refiere a lacapacidad de un barco,incluyendo su carga, depósitode combustible, agua potable,etc…


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Extracciones continuadasDesarrollo de galerías

Siguiente tajopara su extracción

Dirección de lazona de extracción

Zona de extracción

Cinta transportadorade carbón

Pilar de carbón

Rafadora-cargadora decarbón y soportes de techo

Pilares de carbón conservadospara soporte del techo

Cinta transportadora decarbón a la superficie

Instalaciones de superficiede la explotación

Tajo previamenteextraídoZona de extracción

Rafadora-cargadora decarbón y soportes de techo

Veta de carbón


tecnológicos han permitido aumentar larecuperación de material carbonífero ultrafino.

Transporte del carbónEl método de transporte de carbón depende de ladistancia que se va a recorrer. El carbón se sueletransportar en cintas transportadoras o encamiones para distancias cortas. Se utilizan trenesy barcazas para recorrer distancias más largasdentro de los mercados locales, y también se puede

mezclar el carbón con agua para formar un fango decarbón y transportarlo a través de un conducto.

Los barcos se suelen utilizar para el transporteinternacional, en tamaños que van desdeHandymax (40-60.000 DWT), Panamax (sobre60-80.000 DWT) hasta grandes buques Capesize(sobre 80.000+ DWT). Alrededor de 700 millonesde toneladas (Mt) de carbón se transportaroninternacionalmente durante 2003, y el 90% deeste transporte se realizó por mar. El transportede carbón puede resultar muy caro; enl algunoscasos representa hasta el 70% del coste del

carbón transportado.

Operaciones de extracción subterránea

Diagrama cedido por cortesía de BHP Billiton Illawara Coal


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Se toman medidas en cada etapa del transporte y

almacenamiento del carbón para minimizar elimpacto medioambiental (véase la Sección 5 paraobtener más información acerca del carbón y elmedio ambiente).

Seguridad en las explotaciones de carbónEl sector del carbón se toma el asunto de laseguridad de forma muy seria. La extracciónsubterránea de carbón implica un riesgo deseguridad mayor que la extracción de carbón acielo abierto. No obstante, en las explotacionesmodernas de carbón existen procedimientos de

seguridad rigurosos, normas de higiene y seguridady educación y formación del personal, que hansupuesto una mejora significativa en los niveles deseguridad tanto en la extracción subterránea comoen la de a cielo abierto (véase el gráfico de la página11 para acceder a una comparación de niveles deseguridad en las extracciones de carbón en EEUUrespecto a otros sectores industriales).

Aún existen problemas dentro del sector. Lamayoría de accidentes y muertes en explotacionesde carbón se producen en China. La mayoría de los

accidentes se producen en pequeñasexplotaciones, a menudo ilegales, en las que las

Dique con pendientecomo muro acústico y para la

contención del polvo

Suelo superior y subsuelovaciado mediante rafadoras-cargadoras

y almacenado cuidadosamente

Material superiorretirado con excavadorasy camiones con volquete

Material superiorexcavado mediante una

máquina de dragado

Vetas de carbón Material superiorExcavación

mediante

máquina

de dragado

Las celdas de flotación de

Goedehoop Colliery se utilizanpara la preparación del carbón.Fotografía cedida por cortesíade Anglo Coal.

Operaciones de extracción de superficie y rehabilitación de explotaciones


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técnicas de extracción se basan en la mano de obra

y utilizan un equipamiento muy básico. El gobiernochino está tomando medidas para mejorar losniveles de seguridad, incluyendo el cierre forzosode estas pequeñas explotaciones y todas aquellasque no cumplan las normas de seguridad estándar.

Extracción de carbón y la comunidadLa extracción de carbón suele tener lugar en zonasrurales en las que la minería y las industriasasociadas suelen ser la principal fuente de trabajode la zona. Se estima que el sector del carbónemplea a más de 7 millones de personas en todo el

mundo, el 90% de las cuales se encuentran enpaíses en desarrollo.

No sólo las explotaciones de carbón empleandirectamente a millones de personas en todo elmundo, generan ingresos y empleo en otrossectores de la industria regional dependiente de laextracción de carbón. Estos sectores proporcionanbienes y servicios para la extracción de carbón,como combustible, electricidad y equipos, odependen del gasto generado por los empleadosde las explotaciones de carbón.

Las explotaciones de carbón suponen una fuente

significativa de ingresos locales en forma desalarios, programas para la comunidad y apoyospara la producción de la economía local.

No obstante, la minería y la generación de energíapuede provocar conflictos sobre el uso de la tierra ydificultades en las relaciones con vecinos ycomunidades. Muchos de estos conflictos puedenresolverse arguyendo que las explotaciones minerasson temporales. La rehabilitación de la explotaciónsignifica que la tierra puede volver a utilizarse paraotros fines tras el cierre de la explotación.

Pila de escombroCubeta de dragadora

en proceso de descarga

Tras restituir el suelo en la secuencia adecuada,está preparado para su compactación,

cultivo y fertilización

Material dedragado nivelado

con bulldozers

Relleno dezanjas con

material superior

Restitución yconformación del subsuelo

y del suelo superior

Hierba yárboles

Oferta de servicios

Ocio y Acogida

Comercio, Transportey ServiciosFormación yServicios sanitarios

Extracción de carbón

Agricultura, Explotaciónforestal, Pesca y Caza

Fabricación

Construcción

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Índices de accidentes por sectores en EEUU, 2003(por cada 100 trabajadores a jornada completa)

Fuente: Oficina de estadísticas laborales, Ministerio de Trabajo de EEUU

SECCIÓN DOS FINAL


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Se comercia con el carbón internacionalmente, recorriendo éstegrandes distancias por mar hasta sus mercados. Fotografía cedida porcortesía de la Corporación Portuaria de Queensland.



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El mundo consume actualmente más de 4.050 Mtde carbón al años. El carbón se utiliza en diferentessectores, incluyendo la generación de electricidad,la producción de hierro y acero, la producción decemento y como combustible líquido. La mayorparte del carbón se utiliza para la generación deelectricidad, carbón térmico o lignito, o para la

producción de hierro y acero, carbón de coque.

Producción de carbónSe producen más de 4.030 Mt de carbón en laactualidad, con un incremento del 38% en losúltimos 20 años. La producción de carbón hacrecido más rápidamente en Asia, mientras que enEuropa se ha producido un descenso en laproducción.

Los países con mayor producción no estánconfinados a una única región. Los cinco

principales productores son China, EEUU, India,Australia y Sudáfrica. La mayoría de la producciónmundial de carbón se utiliza en el país en el que seproduce; sólo un 18% de la producción de carbónse dedica al comercio internacional de carbón.

Se espera que la producción global de carbónalcance los 7.000 millones de toneladas en 2030,representando China la mitad del crecimientodurante ese periodo. La producción de carbóntérmico se prevé que alcance los 5.200 millones detoneladas, la de carbón de coque los 624 millones

de toneladas, y el carbón bituminoso los 1.200millones de toneladas.

Consumo de carbónEl carbón juega un papel vital en la generación deelectricidad y se espera que este papel sigasiendo el mismo. El carbón sirve de combustiblepara generar el 39% de la electricidad producidaen el mundo y esta proporción será prácticamentela misma durante los próximos 30 años.

Se prevé que el consumo de carbón térmicocrezca un 1,5% cada año durante el periodo2002-2030. El lignito, utilizado también paragenerar electricidad, crecerá a un ritmo de un 1%anual. La demanda de carbón de coque para laproducción de hierro y acero aumentará un 0,9%anual durante este periodo.

El mayor mercado para el carbón es Asia, queactualmente representa el 54% del consumomundial de carbón, aunque es China la principal

responsable de ello. Muchos países no cuentancon recursos energéticos naturales suficientespara cubrir sus necesidades energéticas, por loque deben importar energía. Japón, China Taipei yCorea, por ejemplo, importan cantidadessignificativas de carbón térmico para lageneración de electricidad y carbón de coquepara la producción de acero.

No es sólo la falta de carbón autóctono lo quelleva a los países a importar carbón, sino tambiénla importancia de obtener tipos específicos de

carbón. Los principales productores de carbón,como China, EEUU e India, por ejemplo, también

SECCIÓN TRES

EL MERCADO GLOBALDEL CARBÓN

>> El carbón es una industria global, con explotacionesmineras en más de 50 países y utilizado en más de 70. >>

Principales importadores decarbón, 2003 (Mt)

Japón 162República de Corea 72China Taipei 54Alemania 35Reino Unido 32Rusia 24India 24EEUU 23

Países Bajos 22España 22

Fuente: IEA Coal Information 2004


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importan grandes cantidades de carbón porrazones de calidad y logística.

El carbón seguirá teniendo un papel fundamentalen el conjunto energético del planeta, ya que seprevé que la demanda en algunas regiones crezcarápidamente. El crecimiento de los mercados delcarbón térmico y de coque será mayor en lospaíses asiáticos en vías de desarrollo, en los quela demanda de electricidad y de acero para laconstrucción, fabricación de coches yelectrodomésticos aumentará al tiempo queaumentan sus ingresos.

Comercio de carbónEl carbón se comercializa en todo el mundo,transportándolo por mar hasta sus mercadosde destino.

Durante los últimos veinte años, el comerciomarítimo de carbón térmico ha aumentado un 8%cada año, mientras que el comercio marítimo decarbón de coque ha aumentado un 2%anualmente. El comercio internacional totalalcanzó los 718 Mt en 2003; aunque se trata deuna cantidad significativa, sólo representa el18% del carbón total consumido.

Los costes del transporte representan una granparte del precio total del carbón, por lo que elcomercio internacional del carbón térmico se

divide en dos grandes zonas: el Atlántico y elPacífico. El mercado atlántico se compone de lospaíses importadores de Europa Occidental,especialmente Reino Unido, Alemania y España.El mercado del Pacífico incluye a losimportadores de países en desarrollo y paísesasiáticos de la OECD, principalmente Japón,Corea y China Taipei. El mercado del Pacíficorepresenta actualmente el 60% del tráficomundial de carbón térmico. Los mercadostienden a solaparse cuando los precios delcarbón son altos y hay suficientes recursos.

Suráfrica es un punto natural de convergenciaentre los dos mercados.


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Los diez países productores más importantes de carbón delmundo, 2003 (Mt)

Fuente: IEA 2004

Los diez países consumidores más importantes del mundo,2003 (Mt)

Fuente: IEA 2004

Definición

La OECD es la Organizaciónpara la Cooperación y elDesarrollo Económico. Se tratade un grupo de 30 paísesmiembros comprometidos conla democracia y la economía demercado.


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Australia es el principal exportador mundial decarbón, exportando más de 207 Mt de hulla en2003, de una producción total de 274 Mt. Elcarbón es uno de los principales productos deexportación de Australia. Aunque casi trescuartas partes de las exportaciones de Australiatienen como destino el mercado asiático, el

carbón australiano se utiliza en todo el mundo,incluyendo Europa, América y África.

El comercio internacional de carbón está limitado.Australia es también el mayor proveedor decarbón de coque, representando el 51% del totalexportado en todo el mundo. EEUU y Canadá sonimportantes exportadores, y China estáemergiendo como un gran proveedor. El carbón decoque es más caro que el térmico, lo que significa

que Australia puede permitirse los altos costes detransporte de carbón a todo el mundo.

2002 2030

35 51

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Principales flujos comerciales inter-regionales del carbón, 2002-2030 (Mt)

Fuente: IEA 2004


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Seguridad energéticaMinimizar los riesgos de interrupciones en elsuministro de energía es cada vez más importante,tanto si éstas están causadas por accidentes,intervenciones políticas, terrorismo o disputasindustriales. El carbón tiene un papel fundamentalen un momento en el que cada vez hay máspreocupación por la seguridad energética.

El mercado global del carbón es grande y diverso,con diferentes productores y consumidores encada continente. El suministro de carbón no llegadesde una única zona, lo que haría que losconsumidores dependieran de la seguridad delsuministro y de la estabilidad en una regiónconcreta. Está distribuido en todo el mundo y elcarbón se comercializa internacionalmente.

Muchos países confían en sus suministros

nacionales de carbón para cubrir sus necesidadesenergéticas, como China, EEUU, India, Australia ySudáfrica. Otros importan carbón desdediferentes continentes: en 2003, Reino Unido, porejemplo, importó carbón desde Australia,Colombia, Polonia, Rusia, Suráfrica y EEUU, así como cantidades más pequeñas de otros países yde su propio suministro interno.

Por lo tanto, el carbón cumple una misiónimportante a la hora de mantener la seguridad delconjunto energético del planeta.

>> Las reservas de carbón son muy extensas yestarán disponibles en el futuro sin que segeneren problemas geopolíticos o de seguridad.

>> El carbón está disponible a partir de diversasfuentes en un mercado mundial con buenacapacidad de suministro.

>> El carbón puede almacenarse fácilmente en lascentrales eléctricas y pueden crearse depósitosen caso de emergencia.

>> La electricidad basada en el carbón no dependede las circunstancias meteorológicas y puede

utilizarse como respaldo para la energía eólica ehidroeléctrica.

Generación total de electricidad en todo el mundo (% por combustible, 2002)

Carbón 39%

Gas 19%

Energía nuclear 17%

Energía hidroeléctrica 16%

Petróleo 7%

Otros* 2%

* En Otros se incluye la energía solar, eólica, combustibles renovables, energíasgeotérmicas y procedentes de residuos

Fuente: IEA 2004

Generación total de electricidad en todo el mundo (% por combustible, proyectada para 2030)

Carbón 38%

Gas 30%

Energía hidroeléctrica 13%

Energía nuclear 9%Otros* 6%

Petróleo 4%

* En Otros se incluye la energía solar, eólica, combustibles renovables, energíasgeotérmicas y procedentes de residuos

Fuente: IEA 2004


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>> El carbón no necesita conductos de alta presiónni rutas de suministro exclusivas.

>> Las rutas de suministro de carbón no necesitanser protegidas con grandes gastos.

Estas características ayudan a facilitar mercadosenergéticos eficaces y competitivos, y ayudan aestabilizar los precios mediante la competenciaentre combustibles.

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Principales exportadores de carbón, 2003 (Mt)

Vapor

Carbón de coque

Fuente: IEA 2004

La minimización del riesgo decorte de nuestros suministrosde energía es cada vez másimportante. Las rutas desuministro de carbón nonecesitan ser protegidas con

grandes gastos. Fotografíacedida por cortesía de CN.

SECCIÓN TRES FINAL


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El carbón suministra en la actualidad el 39% de la electricidad de todo el mundo. La disponibilidad de unsuministro de carbón de bajo coste ha resultado de vital importancia para lograr un alto nivel de electrificaciónen todo el mundo. Fotografía cedida por cortesía de Vattenfall.



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Historia del uso del carbónEl carbón tiene una historia larga y variada.Algunos historiadores creen que el carbóncomenzó a utilizarse comercialmente en China.Hay indicios de una mina situada en el noroeste de

China que suministraba carbón para fundiciones decobre y para la fabricación de monedas hacia elaño 1000 AC. Una de las primeras referenciasconocidas al carbón fue realizada por el filósofo ycientífico griego Aristóteles, que hacía referenciaa una roca similar al carbón vegetal. Se hanencontrado restos de carbón entre las ruinasromanas en Inglaterra, lo que indica que losromanos utilizaban la energía del carbón desdeantes del 400 DC. En las crónicas de la Edad Mediase habla de la extracción de carbón en Europa, eincluso del comercio internacional desde las

costas inglesas hacia Bélgica.

Fue durante la revolución industrial en los siglosXVIII y XIX cuando aumentó la demanda de carbón.Las mejoras en el motor de vapor de James Watt,patentado en 1769, fueron las responsablesprincipales del crecimiento del uso del carbón. Lahistoria de la extracción y el uso del carbón estátotalmente vinculada a la de la revoluciónindustrial: la producción de acero, el ferrocarril ylos barcos a vapor.

El carbón también se utilizó para producir gas parailuminar muchas ciudades, lo que se denominó el

“gas ciudad”. Este proceso de gasificación vio elcrecimiento del uso de la luz de gas en zonasmetropolitanas a comienzos del siglo XIX,especialmente en Londres. El uso del gas decarbón en la iluminación de las calles acabó siendo

sustituido tras la irrupción de la era industrial.

Con el desarrollo de la energía eléctrica en el sigloXIX, el futuro del carbón fue acercándose a lageneración de electricidad. La primera centraleléctrica de combustión de carbón real,desarrollada por Thomas Edison, entró enfuncionamiento en Nueva York en 1882,proporcionando electricidad a las lucesdomésticas.

El petróleo sustituyó al carbón como principal

fuente de energía primaria en los años 60, con elrápido crecimiento del sector del transporte. Elcarbón aún sigue siendo fundamental en elconjunto energético del planeta, cubriendo el23,5% de las necesidades energéticas primariasen 2002, el 39% de la electricidad en todo elmundo, más del doble que la siguiente fuenteenergética, y un esencial 64% en la producciónmundial de acero.

¿Cómo se convierte el carbón en electricidad?La vida moderna no puede imaginarse sin

electricidad. Ilumina casas, edificios, calles,proporciona calor doméstico e industrial,

SECCIÓN CUATRO

¿CÓMO SE UTILIZAEL CARBÓN?

>> El carbón tiene muchos usos importantes en todo elmundo. Los usos más importantes son la producción deelectricidad, la producción de acero, la fabricación decemento y otros procesos industriales, así comocombustible líquido. >>

Definición

Energía primaria es todaaquella energía consumida porusuarios finales. Esto incluye laenergía utilizada para generarelectricidad, aunque la incluyala propia electricidad.


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y alimenta la mayoría de los aparatos utilizados enlos hogares, oficinas y máquinas de la industria.Mejorar el acceso a la electricidad en todo elmundo es un factor clave para disminuir lapobreza. Resulta sorprendente pensar que 1.600millones de personas en todo el mundo, el 27% dela población mundial, no tienen acceso a laelectricidad.

El carbón térmico se utiliza en las centraleseléctricas para generar electricidad. Las primerascentrales eléctricas convencionales decombustión de carbón utilizaban carbón grueso,que se quemaba en la parrilla de una caldera paragenerar vapor. En la actualidad, el carbón se mueleprimero para conseguir un polvo fino, lo queaumenta el área de superficie, haciendo que sequeme más rápidamente. En estos sistemas decombustión de carbón pulverizado (PCC), el carbón

en polvo se insufla a la cámara de combustión deuna caldera en donde se quema a una altatemperatura. Los gases calientes y la energíacalorífica producida convierte el agua, que pasapor unos tubos que rodean la caldera, en vapor.

El vapor de alta presión es conducido hasta laturbina, que contiene miles de aspas tipopropulsor. El vapor presiona estas aspas, haciendoque el eje de la turbina gire a gran velocidad. Hayun generador montado en un extremo del eje de laturbina y consta de varias bobinas de cable. La

electricidad se genera cuando estas bobinas giranrápidamente en un campo magnético fuerte.Después de pasar por la turbina, el vapor secondensa y regresa a la caldera para volver a sercalentado (véase el diagrama de la página 21).

La electricidad generada se transforma en tensiónalta, hasta 400.000 voltios, y se utiliza para unatransmisión económica y eficaz a través de laslíneas de alta tensión. Cuando está cerca de llegaral punto de consumo, como nuestros hogares, laelectricidad se transforma en sistemas de tensión

de entre 100 y 250 voltios, más seguros, que seutilizan en el mercado doméstico.

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Porcentaje de electricidad generada a partir del carbón en lospaíses seleccionados (combinación de datos de los años 2003 y2002)

Fuente: IEA 2004

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Niveles de electrificación para los países seleccionados en vías dedesarrollo, 2002 (%)

Fuente: IEA 2004


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La moderna tecnología PCC está muydesarrollada y supone más del 90% de lacapacidad de combustión de carbón en todo elmundo. Siguen realizándose mejoras en el diseñode centrales eléctricas PCC convencionales y seestán desarrollando nuevas técnicas decombustión. Estos desarrollos permiten producirmás electricidad a partir de menos cantidad decarbón; a esto se le conoce como mejora de laeficacia térmica del las centrales de polvo decarbón. Puede encontrar información másdetallada acerca de estas tecnologías y cómomejoran el rendimiento medioambiental de lasestaciones eléctricas de combustión de carbónenla Sección5.

Importancia de la electricidad en todo elmundo

El acceso a la energía, y especialmente a la

electricidad, es una fuerza impulsora deldesarrollo económico y social. Un acceso fiable yasequible a la electricidad resulta esencial paramejorar la salud pública, proporcionar serviciosde información y educación modernos, y evitarque la gente deba dedicarse a trabajos desubsistencia, como conseguir combustible.Cerca de 2.400 millones de personas siguenutilizando los primitivos combustibles debiomasa, como la madera o el estiércol, paracocinar y calentarse. Mejorar el acceso a laelectricidad y permitir que la gente no tenga que

utilizar el quemado de combustibles en suscasas tendría un enorme impacto sanitario. LaOrganización Mundial de la Salud ha estimadoque el humo producido por el quemado decombustibles sólidos en espacios cerrados es elresponsable de 1,6 millones de muertes cadaaño en los países más pobres del mundo.

Mejorar el acceso a la energía también ayuda aldesarrollo económico:

>> Mano de obra que de otro modo estaría

buscando combustible puede ser másproductiva en el sector de la agricultura o en el

de la industria. Esto aumenta el nivel deingresos familiares, la cantidad de mano deobra y la capacidad productiva de laseconomías en desarrollo.

>> La recogida intensiva de biomasa comocombustible doméstico degrada laproductividad de la tierra agrícola en muchoscasos, debido a la desertización (al talarárboles) o al privar al suelo de nutrientes (alrecoger el estiércol animal).

>> La combustión ineficaz de combustibles noconvencionales, especialmente en casas sinchimeneas, crea complicaciones sanitarias. Elacercar las fuentes de energía modernas, comola electricidad, a los hogares, mejora la salud yla productividad.

>> La provisión de electricidad doméstica para eluso de electrodomésticos modernos, comolavadoras, e iluminación, mejora laproductividad del trabajo doméstico y elaumento del tiempo libre.

Los cinco principalesproductores de carbónde coque (Mt)

China 159Australia 112Rusia 55EEUU 40Canadá 23

Fuente: IEA 2004

Producción mundial deacero (Mt)

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2003 965Fuente: IISI

Conversión de carbón en electricidad

Suministro de carbón

Cinta transportadora

Pulverizador/Trituradora

Caldera

Sistemas de cenizas Purificación de agua

Pila

Electricidad

Turbina de gas

Condensador

Generador

Subestación/transformador


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El carbón suministra en la actualidad el 39% de laelectricidad de todo el mundo. En muchos países,este papel es mucho más relevante. La posibilidadde un suministro de bajo coste de carbón en lospaíses desarrollados y en los que están en vías dedesarrollo ha sido vital para lograr unos nivelesaltos de electrificación. En China, por ejemplo,700 millones de personas se han conectado a lared eléctrica durante los últimos 15 años. El paísestá ahora electrificado en 99%, siendo el 77%de esta electricidad producida en centrales

eléctricas de combustión de carbón.

El carbón en la producción de hierro y aceroEl acero resulta esencial en la vida diaria: coches,trenes, edificios, barcos, puentes, neveras,equipos médicos, son ejemplos de productosfabricados en acero. Resulta vital para lasmáquinas que crean casi todos los productos queutilizamos en la actualidad.

El carbón es esencial para la producción de hierroy acero; cerca del 64% de la producción de acero

en todo el mundo proviene del hierro fundido enaltos hornos que utilizan carbón. La producción

mundial de acero en crudo fue de 965 millones detoneladas en 2003, utilizando cerca de 543 Mtde carbón.

Materias primasEn los altos hornos se utiliza mineral de hierro,coque (extraído de los carbones de coque) ypequeñas cantidades de piedra caliza. Algunoshornos utilizan carbón térmico, más barato,conocido como carbón pulverizado (PCI), con elobjetivo de reducir costes.

El mineral de hierro es un mineral que contieneóxidos de hierro. El mineral comercial suele tenerun contenido de hierro, como mínimo, del 58%. Elmineral de hierro se extrae en unos 50 países; lossiete productores principales suponen el 75% dela producción mundial. Cerca del 98% del mineralde hierro se utiliza en la producción de acero.

El coque se crea a partir de los carbones de coque,que tienen ciertas propiedades físicas que hacenque se ablanden, se licuen y después se vuelvan a

solidificar en fragmentos duros pero porososcuando se calientan en ausencia de aire. Los

Coquepreparado

Piedra calizaFundente

Mineral dehierroIncrustación +Gránulos ofragmentos

Revestimiento refractariorefrigerado por agua

Salida de escorias

Cubeta para escorias

Tobera de inyecciónOrificio de colada

Cubeta de hierro

Chorro de aire caliente

Uso del carbón en la producción de acero


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carbones de coque deben tener también un bajonivel de azufre y fósforo, al ser relativamenteescasos, son más caros que los carbones térmicosutilizados para la generación de electricidad.

El carbón de coque se tritura y se lava. En esemomento se “purifica” o “carbonifica” en una seriede hornos de coque, conocidos como baterías.Durante este proceso, los productos derivados seeliminan y se produce le coque.

Altos hornosLas materias primas: el mineral de hierro, el coquey los fundentes (minerales como la piedra calizaque se utilizan para recoger las impurezas), seintroducen en la parte superior del alto horno. Elaire se calienta a unos 1.200°C y se introduce enla chimenea a través de las toberas de la seccióninferior. El aire hace que el coque se queme

produciendo monóxido de carbono, lo quedesencadena la reacción química. El mineral dehierro se reduce a hierro fundido al eliminar eloxígeno. Una compuerta situada en la parteinferior de la chimenea se abre periódicamentepara retirar el hierro fundido y la escoria.

Se conduce a un horno de oxígeno básico (BOF)donde se añade escoria de acero y más piedracaliza, añadiendo también oxígeno puro al 99% ala mezcla. La reacción con el oxígeno eleva latemperatura hasta los 1.700°C, oxida las

impurezas y deja salir acero líquido casi puro. 0,63toneladas (630 kg) de coque producen 1 tonelada(1.000 kg) de acero.

Los hornos de oxígeno básico producenactualmente el 64% del acero consumido en todoel mundo. Otro 33% del acero se produce enhornos de arco eléctrico (EAF). Los EAFs seutilizan para producir acero a partir de metalreutilizado. Si el acero está disponible, estemétodo es más barato que el del hornotradicional. El horno de arco eléctrico se carga

con hierro y escoria de acero. Hay unoselectrodos en el horno y cuando se activan

producen un arco de electricidad. La energía delarco eleva la temperatura hasta 1.600°C,fundiendo la escoria y produciendo acero fundido.La mayoría de la electricidad utilizada en un EAFproviene del carbón.

El desarrollo de la industria del acero hapermitido utilizar la tecnología de “inyección decarbón pulverizado”. Esto permite la inyeccióndirecta de carbón en el alto horno. Puedenutilizarse diferentes carbones en el PCI,incluyendo carbón térmico.

El acero es 100% reciclable, con unos 383 Mt deacero 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 utilizaen la producción de EAF. Los subproductos delhierro y el acero también pueden reciclarse, porejemplo, las escorias pueden solidificarse,triturarse y usarse en combinados minerales,carreteras y cemento.

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Los diez principales países productores de acero, 2003 (Mt)

Fuente: IISI


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Licuefacción del carbónEn varios países el carbón se convierte en uncombustible líquido, a este proceso se le denominalicuefacción. El combustible líquido puederefinarse para producir combustible de transportey otros productos derivados del petróleo, comoplásticos y disolventes. Existen dos métodosprincipales de licuefacción:

>> la licuefacción directa de carbón: en la que elcarbón se convierte en combustible líquido en unúnico proceso;

>> la licuefacción indirecta de carbón: en la que elcarbón primero se gasifica y después seconvierte en líquido.

De este modo, el carbón puede actuar comosustituto del petróleo, un valor importante en unmundo cada vez más preocupado con la seguridad

energética. La rentabilidad de la licuefacción delcarbón depende en gran medida del precio delpetróleo, con el que, en una economía abierta demercado, debe competir. Si el precio del petróleoes alto, la licuefacción pasa a ser competitiva.

Ha habido algunos ejemplos en el pasado en losque la ausencia en un país de fuentes fiables yseguras de petróleo han forzado la producción agran escala de combustibles líquidos derivados delcarbón. Alemania produjo grandes cantidades decombustibles derivados del carbón durante la

Segunda Guerra Mundial, igual que Sudáfrica entrelos años 50 y 80. Sudáfrica sigue produciendo agran escala combustibles líquidos en la actualidad.

El único proceso de licuefacción comercial decarbón el funcionamiento en todo el mundo es elproceso Sasol indirecto (Fischer-Tropsch).Suráfrica es el líder mundial en tecnologías delicuefacción de carbón. Es el país que más hainvertido en investigación y desarrollo de estastécnicas y actualmente suministra un tercio de susnecesidades nacionales de combustible líquido a

partir del carbón. China también estáexperimentando un crecimiento de la licuefacción

de carbón como forma de utilizar las enormesreservas del país y reducir la dependencia delpetróleo importado.

Carbón y cementoEl cemento es un elemento fundamental en laindustria de la construcción. Mezclado con agua ygrava forma el hormigón, el elemento básico deconstrucción en la sociedad moderna. Se producenmás de 1.350 millones de toneladas de cementocada año.

El cemento se logra mediante una mezcla decarbonato cálcico (generalmente piedra caliza),silicio, óxido férrico y alumina. Un horno de altatemperatura, normalmente alimentado con carbón,calienta las materias primas hasta su fundiciónparcial a 1.450°C, transformándolas química yfísicamente en una sustancia denominada “clinker”.

Este material gris en forma de guijarro consta decompuestos especiales que confieren al cementosu capacidad de unión. El clinker se mezcla conyeso y tierra hasta formar un polvo fino paraproducir cemento.

El carbón se utiliza como fuente de energía para laproducción de cemento. Se necesitan grandescantidades de energía para producir cemento. Loshornos suelen quemar carbón en forma de polvo yconsumen unos 450 g de carbón por cada 900 g decemento producido. El carbón seguirá siendo un

factor importante para la producción de cementoen los próximos años.

Los productos de combustión del carbón (CCP)también juegan un papel importante en laproducción de cemento. Los CCP son lossubproductos generados al quemar carbón en lascentrales eléctricas de combustión de carbón.Estos subproductos incluyen cenizas ensuspensión, cenizas de suelo, escoria de caldera yyeso de desulfurización de gases. Las cenizas ensuspensión, por ejemplo, pueden utilizarse para

sustituir o complementar al cemento en elhormigón. El reciclaje de los productos derivados


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de la combustión del carbón resultan beneficiosospara el medio ambiente, ya que sirven parasustituir materias primas primarias.

Otros usos del carbónOtros usuarios importantes del carbón son lasrefinerías de alumina, los fabricantes de papel y lasindustrias químicas y farmacéuticas. Algunosproductos químicos pueden producirse a partir desubproductos del carbón. La masa de carbónrefinada se utiliza en la fabricación de productosquímicos, como la creosota, la naftalina, el fenol yel benceno. El gas de amoníaco recuperado de loshornos de coque se utiliza para fabricar sales deamoníaco, ácido nítrico y fertilizantes agrícolas.Miles de productos diferentes tienen al carbón oalguno de sus subproductos como componentes:

jabón, aspirinas, disolventes, tintes, plásticos yfibras, como el rayón y el nailon.

El carbón también es parte esencial de laproducción de productos especializados:

>> Carbono activo: utilizado en filtros de agua yaire, así como en máquinas de diálisis.

>> Fibra de carbono: un material de refuerzoextremadamente resistente y ligera utilizado enconstrucción, bicicletas de montaña y raquetasde tenis.

>> Metal de silicio: utilizado para fabricar silicios ysilanos, que a su vez se utilizan para la

fabricación de lubricantes, repelentes de agua,resinas, cosméticos, champú y pasta de dientes.

Siguen desarrollándose tecnologías para mejorar el rendimientomedioambiental de las centrales eléctricas alimentadas con carbón: la

central eléctrica alimentada con carbón de Nordjyllandsværket,Dinamarca, tiene un nivel de eficacia del 47%. Fotografía cedida porcortesía de Elsam. Fotógrafo: Gert Jensen.

SECCIÓN CUATRO FINAL


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La mina de carbón de Ulan, Australia, dispone del innovador sistema de irrigación Bobadeen, que utiliza el aguasobrante de la mina para regar 242 hectáreas de terreno con pastos perennes y que se mantiene a un nivelóptimo gracias al ganado vacuno. Fotografía cedida por cortesía de Xstrata Coal.



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No obstante, es importante equilibrar lapreocupación por el medio ambiente con lasprioridades de desarrollo económico y social. El“desarrollo sostenible” aglutina las tres áreas y sedefine como “…el desarrollo que satisface las

necesidades del presente sin poner en riesgo lacapacidad de las futuras generaciones parasatisfacer sus propias necesidades”.

Puesto que el carbón realiza una importantecontribución al desarrollo económico y social detodo el mundo, su impacto medioambiental hasupuesto todo un desafío.

Extracción de carbón y medio ambienteLa extracción de carbón, especialmente laextracción en superficie, requiere la conversión

provisional de grandes zonas de suelo. Esto creadiferentes desafíos medioambientales, incluyendola erosión del suelo, ruido y polución del agua, así como impactos en la biodiversidad. Se han tomadomedidas en las explotaciones modernas paraminimizar estos impactos. Una buena planificacióny gestión medioambiental minimiza el impacto dela minería en el entorno y ayuda a conservar labiodiversidad.

Alteraciones terrestresDurante los últimos años se llevan a cabo estudios

sobre el entorno antes de iniciar una explotaciónminera para definir las condiciones existentes e

identificar problemas potenciales. Los estudios secentran en el impacto de la explotación en lasuperficie y en el agua, en los suelos, en el uso localde la tierra y en las poblaciones nativas devegetación y fauna (véase el estudio sobre los

koalas en la página 30). Se realizan simulacionesinformáticas para crear modelos de impactomedioambiental en la zona. Las conclusiones serevisan como parte del proceso que lleva a otorgarel permiso de explotación por parte de lasautoridades competentes.

Hundimiento de explotacionesUn problema que puede asociarse a la extracciónde carbón subterránea son los hundimientos, enlos que el nivel del suelo baja como resultado de laextracción realizada en el subsuelo. Cualquier

actividad de uso de la tierra que pueda poner enriesgo una propiedad pública o privada supone unapreocupación.

Un conocimiento exhaustivo de los patrones desubsistencia en una zona concreta permitecuantificar los efectos de una explotaciónsubterránea en la superficie. Esto asegura larecuperación máxima y segura de un yacimiento, almismo tiempo que proporciona protección para elresto de usos del suelo.

Polución del aguaEl drenaje de ácidos de la mina (AMD) es agua rica

SECCIÓN CINCO

EL CARBÓN Y ELMEDIO AMBIENTE

>> Nuestro consumo de energía puede tener un impactosignificativo en el medio ambiente. Minimizar elimpacto negativo de las actividades humanas en elmedio ambiente, incluyendo el uso de energía, es unaprioridad global. >>


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en metales formada a partir de la reacción químicaproducida entre el agua y las rocas que contienenminerales con azufre. El flujo formado suele serácido y proviene de zonas en las que las

actividades de extracción de carbón o de mineralde hierro están expuestas a rocas que contienenpirita, un mineral cargado de azufre. No obstante,esta situación también se puede dar en zonasmineralizadas no explotadas.

El AMD se forma cuando la pirita reacciona con elaire y el agua para formar hierro disuelto y ácidosulfúrico. Este flujo de ácido disuelve los metalespesados como el cobre, el plomo y el mercurio en latierra y las aguas de superficie.

Existen métodos de extracción que puedenminimizar este problema, y un diseño eficaz de laexplotación puede mantener alejada el agua de losmateriales generadores de ácido y ayudar a evitareste fenómeno. El AMD puede tratarse de formaactiva o pasiva. El tratamiento activo implica lainstalación de una planta de tratamiento de agua,donde el AMD se mezcla con cal para neutralizar elácido y después pasa a través de unos depósitosde estancamiento para eliminar los sedimentos ylas partículas. El tratamiento pasivo pretendedesarrollar un sistema autofuncional que pueda

tratar el flujo sin una intervención humanaconstante.

Polvo y contaminación acústicaDurante las operaciones de extracción, el impactodel aire y del ruido en los trabajadores y en lascomunidades locales puede minimizarse mediantemodernas técnicas de extracción y equiposespecializados. El polvo puede estar causado porlos camiones circulando por caminos no sellados,operaciones de trituración del carbón,perforaciones y el paso del viento por la zona delyacimiento.

Los niveles de polvo pueden controlarse mediantela pulverización de agua en los caminos, pilas deescombros y cintas transportadoras. Se puedentomar otras medidas, como realizar perforacionescon sistemas de recogida del polvo y adquirir lastierras adyacentes para que actúen como barreraentre la explotación y sus vecinos. Plantar árbolesen estas zonas de barrera también puede

minimizar el impacto visual de las operaciones deextracción para las comunidades locales.El ruido puede ser controlado mediante laselección cuidadosa del equipo y el aislamientoacústico de las máquinas. En los mejores casos, lasexplotaciones cuentan con sistemas de control deruido y vibración, para que los niveles de ruidopuedan medirse y garantizar que la mina seencuentra dentro de los límites especificados.

RehabilitaciónLa extracción de carbón es siempre de carácter

temporal, por lo que resulta vital que larehabilitación de la tierra tenga lugar después definalizar las operaciones de extracción. En unapráctica adecuada, debe diseñarse y autorizarseun plan de rehabilitación y reclamación de losterrenos para cada explotación minera, quecubriría el periodo que va desde el inicio de lasoperaciones hasta la finalización de las mismas.La reclamación de los terrenos es una parteintegral de las operaciones de extracción mineraactuales en todo el mundo, y los costes de larehabilitación forman parte de los costes de

operación de la explotación.

La mina de Moura fue la primeraoperación en Australia con elobjetivo de establecer unnegocio de metano junto a laexplotación minera. El proyectotiene el potencial para lograr un

ahorro de emisiones global degases de efecto invernaderoequivalente a 2,8 millones detoneladas de CO2 anuales.Fotografía cedida por cortesíade Anglo Coal Australia.


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Las actividades de reclamación de la explotaciónse llevan a cabo gradualmente: conformación delas pilas de escombros, restitución del suelosuperior, siembra de plantas y árboles en las zonasdonde ha finalizado la explotación. Debe prestarseatención a la reubicación de arroyos, fauna y otrosrecursos valiosos.

La tierra reclamada puede tener muchos usos,incluyendo la agricultura, explotación forestal,espacio protegido y de recreo.

Uso del metano procedente de las explotacionesdecarbónEl metano (CH4) es un gas formado durante elproceso de formación del carbón. Se libera en laveta de carbón y en el resto de estratoscircundantes durante las operaciones deextracción.

El metano es un potente gas de efectoinvernadero, se estima que supone el 18% de lasemisiones de efecto invernadero producidas poractividades humanas (se estima que el CO2contribuye con el 50%). Aunque el carbón no es laúnica fuente de emisiones de metano — laproducción de arroz y otras actividades agrícolasson importantes emisores — el metanoprocedente del carbón puede ser utilizado en lugarde liberarse a la atmósfera con un significativoimpacto medioambiental.

El metano de las explotaciones de carbón (CMM)es metano liberado por las vetas de carbóndurante su extracción. El metano carbonífero(CBM) es metano atrapado en el interior de lasvetas de carbón no explotadas.

El metano es altamente explosivo y debe purgarsedurante las operaciones de extracción paramantener la seguridad en el trabajo de extracción.En las explotaciones subterráneas activas, unosenormes sistemas de ventilación desplazan

grandes cantidades de aire a través de la mina,manteniéndola segura, aunque liberando también

metano a la atmósfera en concentraciones muybajas. Algunas explotaciones activas yabandonadas producen metano mediantesistemas de degasificación, también conocidoscomo sistemas de drenaje de gas, que utilizanpozos para recuperar el metano.

Al mismo tiempo que mejora la seguridad en lasexplotaciones de carbón, el uso del CMM mejora elrendimiento medioambiental del funcionamientode las minas de carbón y puede proporcionar unbeneficio comercial. El metano de las minas decarbón tiene diferentes usos, incluyendo laproducción de electricidad, su uso en procesosindustriales y como combustible para calderas decombustión de carbón.

El metano carbonífero puede extraerse

perforando y fracturando mecánicamente lasvetas de carbón no extraído. Mientas se utiliza elCBM, el carbón no se extrae.

Uso del carbón y medio ambienteEl consumo global de energía provoca diferentesproblemas medioambientales. En el caso delcarbón, la liberación de contaminantes, comoóxidos de azufre y nitrógeno (SOx y NOx), ydiferentes partículas de elementos pesados, comoel mercurio, ha supuesto un desafío. Se handesarrollado e incorporado tecnologías para

minimizar estas emisiones.

Principales fuentes de emisiones de metano

Ganado 32%

Petróleo y gas natural 16%

Residuos sólidos 13%

Arroz 11%

Aguas residuales 10%

Otros 10%

Carbón 8%

Fuente: US EPA


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La gestión y rehabilitación de las minasde carbón no significa simplementeproyectar la vegetación natural,también incluye proteger la vida

salvaje de la explotación. En la mina acielo abierto de Blair Athol, enQueensland, Australia, esto significacuidar a la población nativa de koalas.

El proyecto Koala Venture realizadoentre Río Tinto Coal Australia, gestoresde la explotación, y la Universidad deQueensland comenzó cuando ladirección de la explotación secomunicó con la universidad para queles ayudasen a minimizar el impacto desus operaciones de extracción en lacolonia de koalas de la zona.

El proyecto pretende controlar lapoblación de koalas y su seguridad en

la mina de Blair Athol y en las zonasadyacentes. Los hábitos dealimentación y de ubicación de loskoalas son controlados para mejorar

las prácticas de rehabilitación,mientras que se estudia su salud yestado reproductor para garantizarque la población de koalas se mantiene.

Para avanzar las operaciones en laexplotación a cielo abierto, debeeliminarse parte de la vegetación quesirve de refugio al koala. Se utilizó unprocedimiento de talado de árboles dedos fases para minimizar el problemade los koalas. Este proceso suponedejar algunos de los árboles utilizadospor los koalas durante unos meses,mientras se elimina el resto. Los

estudios han demostrado que loskoalas tienden voluntariamente a

desplazarse a las zonas rehabilitadasdonde se encuentran sus árbolesfavoritos o a las zonas próximas que nohan sido taladas.

El Koala Venture es el primer estudiorealizado sobre la reproducción ydistribución de koalas utilizandopruebas de ADN, y ha supuesto todo unavance a la hora de comprender elfuncionamiento reproductivo de estosanimales.

La información obtenida en la mina deBlair Athol se ha incorporado a laEstrategia nacional para laconservación del koala en Australia.

Puede encontrar más información

sobre el programa Koala Venture enwww.koalaventure.com

GESTIÓN MEDIOAMBIENTAL

KOALA VENTURE



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Limpieza del carbónLa limpieza del carbón, también denominadapreparación del carbón, aumenta el valor térmico yla calidad del carbón reduciendo los niveles deazufre y de materias minerales (véase la Sección 2para obtener una descripción de las técnicas depreparación del carbón). El contenido de cenizasdel carbón puede reducirse en más de un 50%,ayudando a reducir los residuos de la combustióndel carbón. Esto resulta especialmente importanteen aquellos países en los que el carbón setransporta a la largo de grandes distancias antesde su uso, ya que mejora el rendimiento deltransporte al eliminar la mayoría del material nocombustible. La limpieza del carbón también ayudaa mejorar la eficacia de las centrales eléctricas decombustión de carbón, lo que lleva a una reducciónen las emisiones de dióxido de carbono.

Precipitadores electrostáticos y Filtros de tejidoLas partículas resultantes de la combustión decarbón pueden controlarse medianteprecipitadores electrostáticos (ESP) y filtros detejido. Entre ambos se puede llegar a eliminar el99,5% de las emisiones de partículas y se aplicanampliamente tanto en los países desarrolladoscomo en los que se encuentran en vías dedesarrollo. Los precipitadores electrostáticos, losgases cargados con partículas pasan entre variasbandejas de recogida, donde un campo eléctricocrea una carga en las partículas. Esto atrae las

partículas hacia las bandejas de recogida, donde seacumulan y desde las que se pueden eliminar.

Los filtros de tejido, también conocidos como“cámaras de sacos”, suponen un enfoque alternativoy recogen las partículas de los gases de laschimeneas mediante un tamiz de tejido ligero.

El uso de equipos de control de partículas tiene ungran impacto en el rendimiento medioambiental delas centrales eléctricas de combustión de carbón.En la central eléctrica de Lethabo, Sudáfrica, los

precipitadores electrostáticos eliminan el 99,8%de las cenizas en suspensión, parte de las cuales se

Un desafío más reciente han sido las emisiones dedióxido de carbono (CO2). La liberación de CO2 a laatmósfera debido a actividades humanas, amenudo denominadas emisiones antropogénicas,se ha relacionado con el calentamiento global. Lacombustión de combustibles fósiles es la fuenteprincipal de emisiones antropogénicas en todo elmundo. Aunque el uso del petróleo en el sector deltransporte es la mayor fuente de emisiones de CO2relacionadas con la energía, el carbón también esuna fuente significativa. Como resultado, laindustria ha estado investigando y desarrollandodiferentes opciones tecnológicas para darrespuesta a este nuevo desafío medioambiental.

Respuesta tecnológicaLas tecnologías limpias del carbón (CCT) son todauna gama de opciones tecnológicas que mejoran elrendimiento medioambiental del carbón. Estas

tecnologías reducen las emisiones y los residuos,mientras que aumentan la cantidad de energíaobtenida por cada tonelada de carbón.

Existen diferentes tecnologías para cada tipo decarbón y abordan diferentes problemasmedioambientales. La selección de tecnologíastambién puede depender del nivel de desarrolloeconómico de un país. Las tecnologías másavanzadas y caras puede que no sean las másadecuadas en los países en desarrollo, porejemplo, ya que existen opciones disponibles más

baratas que pueden suponer un beneficiomedioambiental más asequible.

Reducción en las emisiones de partículasLas emisiones de partículas, como la ceniza, hasido uno de los efectos colaterales más visibles dela combustión de carbón en el pasado. Puedenafectar a la visibilidad en la zona, provocarproblemas de polvo y afectar a los sistemasrespiratorios de la gente. Existen tecnologías parareducir y, en algunos casos, casi eliminar lasemisiones de partículas.

Definición

El dióxido de carbono es un gasincoloro, inodoro eincombustible que se formadurante la descomposición,combustión y respiración.


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venden para la industria del cemento. Para Eskom,el operador de la planta, el uso de ESP ha supuestoun impacto importante en el rendimientomedioambiental de sus centrales eléctricas. Entre1988 y 2003, se redujeron las emisiones departículas en casi un 85%, mientras que seproducía un incremento en la electricidad generadaen más de un 56%.

Cómo prevenir la lluvia ácidaLa lluvia ácida llamó la atención de todo el mundodurante la última parte del pasado siglo, cuando sedescubrió la acidificación de los lagos y los dañosen los bosques europeos y norteamericanos.

La lluvia ácida se atribuyó a diferentes factores,incluyendo el drenaje de ácidos en las zonasdeforestadas y las emisiones de combustiblesfósiles en el transporte y centrales eléctricas.

Los óxidos de sulfuro (SOx) y nitrógeno (NOx) seemiten a diferentes niveles durante la combustiónde los combustibles fósiles. Estos gases reacci-onan químicamente con el vapor de agua y otrassustancias en la atmósfera para formar ácidos, quese depositan posteriormente en la lluvia.

Se han tomado medidas para reducirsignificativamente las emisiones de SOx y NOxdesde las centrales eléctricas de combustión decarbón. Ciertos enfoques también tienen la ventaja

adicional de reducir otras emisiones, como las demercurio.

El azufre está presente en el carbón en forma deimpureza y reacción con el aire cuando el carbón sequema hasta formar SOx. Por el contrario, el NOx seforma cuando se quema cualquier combustible fósil.En muchas circunstancias, el uso de carbón con bajocontenido en azufre es la forma más económica decontrolar las emisiones de dióxidos sulfúricos. Unenfoque alternativo es el desarrollo de sistemasdesulfurización de gases (FGD) para su uso en

centrales eléctricas de combustión de carbón.

Electricidad

Generador

Condensador

Carbónpulverizado

Turbina de

vapor

Generadorde vapor

Precipitador

CenizaCeniza

Ventiladorde

aspiracióninducida

Planta dedesulfurizaciónde gas enchimenea

Calentadorde aire

Ventilador deaspiración forzada Aire Yeso

Piedra caliy agua

A pila

Una unidad integrada de ciclo combinado de gasificación

Un sistema de desulfurización de gases de chimenea

Planta de eparaciónpor aire

Entrada de airedesde turbinade gas y/ocompresor de aireindependiente

Oxígeno

Nitrógeno

Mineralbruto

MolidoSecado

Presurización

Agua dealimentaciónde la caldera

E sc or ia s A gu a dealimentaciónde la caldera

Nitrógeno aturbina de gas

Vapor

Refrigeración de gas libre desólidos para enfriamiento rápido

Refriger-ador deSyngas

Retiradade sólidos

Escoria essuspensión

Tratamiento de gases

AzufreNitrógeno paracontrol de NOx

A planta deseparación por

aire

Aire

Syngas limpio

Cámara decombustión

Turbina de gas GeneradorElectricidad

Generadorde vapor derecuperaciónde calor

Condensador Agua dealimen-tación dela caldera

Gases de escape

Oxígeno

Oxígeno

Electricidad

GASIFICADOR


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de electricidad. Cuanto mayores sean los niveles deeficacia, mayor será la energía producida a partirdel combustible.

La eficacia térmica global media de la centraleseléctricas de combustión de carbón se sitúaalrededor del 30%, mientras que la media de laOECD se encuentra sobre el 38%. En comparación,el nivel de eficacia térmica en China es del 27%(a pesar de que se han creado nuevas centrales conmejoras significativas).

Las nuevas tecnologías “supercríticas” permitenque las centrales eléctricas de combustión decarbón alcancen rendimientos térmicos totales del43-45%. Estos niveles superiores son posiblesgracias a que la planta supercrítica trabaja contemperaturas y presiones de vapor superiores quelos de una planta convencional. Las plantas ultra-

supercríticas pueden lograr niveles de rendimientosuperiores al 50% trabajando con temperaturas ypresiones aún más altas. Existen más de 400plantas supercríticas en todo el mundo, incluyendoalgunas en los países en vías de desarrollo.

Otra alternativa es producir gas a partir del carbón:esto se consigue mediante sistemas de ciclocombinado integrado de gasificación (IGCC).

En IGCC, el carbón no se quema directamente si noque se hace reaccionar con oxígeno y vapor paraproducir un “syngas” compuesto principalmente porhidrógeno y monóxido de carbono. Este syngas selimpia de impurezas y se quema en una turbina degas para generar electricidad y producir vapor paraun sistema de ciclo de alimentación mediante vapor.

Los sistemas IGCC tienen altos rendimientos,cercanos al 45%, aunque en algunas plantas sepuede lograr hasta un 50% de eficacia. Tambiéneliminan el 95-99% de las emisiones de NOx y SOx.Se están llevando a cabo trabajos para obtenermayores niveles de rendimiento, con el objetivo delograr rendimientos netos del 56% en el futuro.Existen cerca de 160 plantas de IGCC en todoelmundo.

Los sistemas IGCC también ofrecen un potencial

futuro para la producción de hidrógeno relacionadacon las tecnologías de captura y almacenamientodel carbono (descritas en profundidad en lasiguiente sección).

Captura y almacenamiento de carbonoUn factor importante en el uso futuro del carbónserá el nivel al que puedan reducirse las emisionesde CO2. Se ha avanzado mucho en este campo, así

La ruta calentada por carbón para reducciones de CO2

INNOVACIÓN TECNOLÓGICA

Hasta un 5% de reducción de emisionesde CO2

Mejora del carbónIncluye el lavado/secado y aglomeradodel carbón. Uso extendido en todo elmundo.


Mejoras de eficacia en la plantaexistenteLa generación convencional subcríticacalentada por carbón ha mejoradosignificativamente su eficacia (38-40%), reduciendo así las emisiones. Laplanta supercrítica y ultrasupercríticaofrece eficacias aún mayores (hasta un45%). Mejora en el funcionamiento dela planta subcrítica en todo elmundo.Planta supercrítica yultrasupercrítica funcionando con éxitoen Japón, EEUU, Europa, Rusia y China.


Tecnologías avanzadasNiveles de eficacia muy altos y bajonivel de emisiones gracias a tecnologíasinnovadoras como el ciclo combinadode gasificación integrado (IGCC).combustión de líquidos presurizada(PFBC) y, en el futuro, celdas decombustible de gasificación integrada(IGFC). IGCC y PFBC operativos enEEUU, Japón y Europa; IGFC en fase deinvestigación.


Cero emisionesCaptura y almacenamiento de carbono.Un esfuerzo investigador internacionalsignificativo. El proyecto FutureGenpretende disponer de una planta deprueba antes de 10 años.


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como en la mejora de los niveles de rendimiento.Una de las opciones más prometedoras para elfuturo es la captura y almacenamiento decarbono (CCS).

Las tecnologías de captura y almacenamiento decarbono permiten que las emisiones de dióxido decarbono puedan eliminarse de las salidas de escapede la combustión o gasificación del carbón, y quepuedan tratarse de tal modo que no acaben en laatmósfera. Las tecnologías que permiten que el CO2sea capturado en los flujos de emisión ya han sidoutilizadas durante muchos años para producir CO2para el procesamiento de alimentos y en la industriaquímica. Las empresa petrolíferas a menudoseparan el CO2 del gas natural antes de transportar-lo a los mercados por conductos. Algunas inclusohan comenzado a almacenar de forma permanenteCO2 en el subsuelo, en acuíferos salinos.

Aunque aún es necesario un mayor avance parademostrar la viabilidad de la separación del CO2de las centrales eléctricas de combustión de vaporcon gases de salida de baja concentración de CO2,la captura de carbono es una opción realista paraelfuturo.

Una vez capturado el CO2, es esencial poderalmacenarlo de forma segura y permanente.Existen diferentes opciones de almacenamiento endiferentes etapas de desarrollo y aplicación.

El dióxido de carbono puede inyectarse en elsubsuelo terrestre, una técnica conocida comoalmacenamiento geológico. Esta tecnologíapermite almacenar de forma permanente grandescantidades de CO2 y es la opción dealmacenamiento más ampliamente estudiada.Siempre que se seleccione cuidadosamente laubicación, el CO2 puede almacenarse durantelargos periodos de tiempo y controlarse paragarantizar que no produce ningún tipo de fugas.

Los depósitos agotados de petróleo y gas son unaopción interesante para el almacenamiento

geológico. Las últimas estimaciones sugieren quelos campos petrolíferos agotados disponen de unacapacidad de unas 126 Gigatoneladas (Gt) paraCO2. Los depósitos de gas natural agotados tienenuna capacidad de almacenamiento mucho mayor de800 Gt de CO2. Los yacimientos carboníferos noextraíbles pueden tener una capacidad dealmacenamiento de unas 150 Gt de CO2.

También pueden almace

Documents

Spanish Coal Resource - MINERA