¿Qué es la combustión de carbón?

La combustión del carbón es un proceso que implica la quema de ciertos tipos de rocas sedimentarias o metamórficas para generar energía térmica. El uso principal para la combustión de carbón es encender calderas en centrales eléctricas, aunque también se ha quemado para otros fines, como la calefacción y una fuente de energía locomotora. En países como los Estados Unidos, solo alrededor del 10% del carbón total consumido cada año se utiliza para fines distintos a la generación de energía. Miles de millones de toneladas métricas de carbón se queman cada año, lo que representa aproximadamente la mitad de toda la electricidad generada en todo el mundo.

Existen varios tipos diferentes de carbón y precursores de carbón, todos los cuales se forman cuando ciertos materiales biológicos están expuestos a presiones muy altas durante largos períodos de tiempo. La mayoría de estos materiales se utilizaron como combustible, desde turba hasta carbón de antracita. Las altas concentraciones de carbono hacen que el carbón sea altamente combustible y permite que se queme más tiempo que materiales como la madera. Los carbones subbituminosos y bituminosos se clasifican como rocas sedimentarias y contienen más impurezas que la antracita metamórfica más dura. Los tres se usan comúnmente para alimentar generadores de energía a carbón.

Cuando el carbón se quema como parte de un proceso de generación de energía, generalmente se pulveriza primero en un polvo fino. El polvo de carbón se enciende dentro de un horno que está conectado a una caldera. La combustión del carbón puede generar una gran cantidad de calor, lo que hace que el agua de la caldera se convierta en vapor. El vapor se puede usar para activar turbinas que son capaces de generar electricidad.

Uno de los principales subproductos de la combustión del carbón es la ceniza, que puede tomar la forma de cenizas de fondo o volantes. Muchas de las impurezas presentes en el carbón pueden escapar de una central eléctrica en forma de cenizas volantes si no se toman las medidas adecuadas, mientras que otras quedan atrapadas en las cenizas de fondo. Ambas variedades de cenizas pueden recuperarse para su uso en cemento o separarse en las impurezas base como el aluminio y el hierro, aunque a veces también se encuentran uranio y otros materiales fisionables. Una forma de reducir la cantidad de cenizas generadas es quemar una mezcla de agua y carbón en lugar de polvo en el aire.

Además de la generación de energía, la combustión de carbón también se usa para varias otras aplicaciones industriales. Un uso común del carbón es convertirlo en coque, que es una sustancia muy rica en carbono. El proceso de coquización implica someter ciertos tipos de carbón a temperaturas muy altas sin proporcionar suficiente oxígeno para que tenga lugar la combustión completa. El coque tiene varios usos, aunque es esencial para la operación de altos hornos en la producción de acero.