Il carbone varia a seconda della sua composizione, dell'uso globale e del valore energetico
I carboni di diversa composizione sono usati come combustibili fossili per produrre elettricità e produrre acciaio in tutto il mondo. Secondo l'Agenzia internazionale per l'energia, è stata la fonte di energia in più rapida crescita in tutto il mondo nel XXI secolo.
Informazioni sulla produzione di carbone
Le persone non "producono" carbone. I processi geologici e la materia organica in decomposizione lo creano nel corso di migliaia di anni. È estratto da formazioni sotterranee o "cuciture", attraverso tunnel sotterranei o rimuovendo vaste aree della superficie terrestre. Il carbone estratto deve essere pulito, lavato e lavorato per prepararlo per uso commerciale.
La Cina attualmente produce più carbone di qualsiasi altro paese al mondo, sebbene le sue riserve comprovate siano al quarto posto rispetto a Stati Uniti, Russia e India. L'IEA stima che l'offerta globale dovrebbe aumentare ad un tasso di circa lo 0,6% fino al 2020.
Esportatori ed importatori di carbone
L'Australia è in cima alla lista mondiale degli esportatori, avendo inviato 298 milioni di tonnellate di carbone all'estero nel 2010. L'Indonesia e la Russia si sono classificate al secondo e terzo posto, esportando rispettivamente 162 e 109 milioni di tonnellate. Gli Stati Uniti arrivarono al quarto posto a livello mondiale, avendo spedito 74 milioni di tonnellate oltre i confini dello stesso anno.
Dipendenza dal carbone
Il Sudafrica dipende in gran parte dal carbone, prendendo il 93 percento della sua energia elettrica da questa fonte di energia. Anche la Cina e l'India fanno molto affidamento sul carbone per una notevole quantità di energia, rispettivamente al 79 e al 69 percento. Gli Stati Uniti prendono il 45 percento dell'elettricità da questa fonte, posizionandosi all'11 ° posto nella lista globale dei paesi che generano energia da questa fonte.
Tipi di carbone duri e morbidi
Il carbone si divide in due categorie principali : duro e morbido. Il carbone molle è anche conosciuto come carbone bruno o lignite. La Cina produce più carbone duro di qualsiasi altro paese di un fattore di circa tre. Le enormi 3.162 milioni di tonnellate di carbone fossile prodotto dalla Cina sminuiscono la produzione del secondo e terzo produttore: gli Stati Uniti con 932 milioni di tonnellate e l'India con 538 milioni di tonnellate.
La Germania e l'Indonesia sono quasi legate per l'onore dei migliori onori nella produzione di carbone marrone tenero. Questi paesi hanno scavato rispettivamente 169 milioni e 163 milioni di tonnellate.
Carbone da coke e carbone a vapore
Il carbone da coke, noto anche come carbone metallurgico, ha un basso tenore di zolfo e fosforo e può resistere al calore elevato. Il carbone da coke è alimentato in forni e sottoposto a pirolisi senza ossigeno, un processo che riscalda il carbone a circa 1100 gradi Celsius. Lo scioglie e scaccia tutti i composti volatili e le impurità per lasciare carbone puro. Il carbone caldo, purificato e liquefatto si solidifica in grumi chiamati "coca" che possono essere introdotti in un altoforno insieme a minerali di ferro e calcare per produrre acciaio.
Il carbone di vapore, noto anche come carbone termico, è adatto alla produzione di energia elettrica.
Il carbone di vapore viene macinato in una polvere fine che brucia rapidamente a temperature elevate e viene utilizzato nelle centrali elettriche per riscaldare l'acqua nelle caldaie che azionano le turbine a vapore. Può anche essere utilizzato per fornire il riscaldamento degli spazi per abitazioni e aziende.
Energia nel carbone
Tutti i tipi di carbone contengono carbonio fisso, che fornisce energia immagazzinata e quantità variabili di umidità, ceneri, sostanze volatili, mercurio e zolfo. Poiché le proprietà fisiche e la qualità del carbone variano ampiamente, le centrali elettriche a carbone devono essere progettate per soddisfare le specifiche proprietà delle materie prime disponibili e per ridurre le emissioni di inquinanti come zolfo, mercurio e diossine.
Il potenziale energetico accumulato all'interno del carbone è descritto come "potere calorifico", "valore di riscaldamento" o "contenuto di calore". Viene misurato in Btu o MJ / kg. Btu sta per unità termica britannica, la quantità di calore che scalda circa 0,12 galloni USA - una libbra d'acqua - di un grado Fahrenheit al livello del mare.
Btu è talvolta scritto come BTU.
MJ / kg corrisponde a millijoule per chilogrammo ed è la quantità di energia immagazzinata in un chilogrammo. Questa è un'espressione della densità energetica dei combustibili misurata in base al peso.
Il carbone rilascia energia termica o calore quando viene bruciato, insieme a carbone e ceneri. La cenere è composta da minerali come ferro, alluminio , calcare, argilla e silice, oltre a oligoelementi come arsenico e cromo.
Tipi di carbone confrontati e classificati
L'organizzazione di standard internazionali ASTM ha emesso un metodo di classificazione per classificare i gradi di carbone formati da sostanze umiche a base di torba biodegradate e materiale organico o vitrinite. La classifica del carbone si basa su livelli di metamorfosi geologica, carbonio fisso e valore calorico. E 'noto come ASTM D388 - 05 Classificazione standard dei carboni per grado.
Come si confrontano i quattro tipi? Come regola generale, più duro è il carbone, più alto è il suo valore energetico e il grado. La seguente è una classifica comparativa di quattro diversi tipi di carbone dal più denso in carbonio ed energia al meno denso:
| Rango | Tipo di carbone | Potere calorifico (MJ / kg) |
|---|---|---|
| # 1 | Antracite | 30 millijoule per chilogrammo |
| # 2 | Bituminoso | 18,8-29,3 millijoule per chilogrammo |
| # 3 | Sub-bituminoso | 8,3-25 millijoule per chilogrammo |
| # 4 | Lignite (carbone marrone) | 5,5-14,3 millijoule per chilogrammo |