Lignito , a menudo referido como lignito , [1] es un suave, marrón, combustible , roca sedimentaria formada a partir de comprimido naturalmente turba . Tiene un contenido de carbono de entre el 25 y el 35 por ciento, [1] [2] y se considera el rango más bajo de carbón debido a su contenido de calor relativamente bajo . El lignito se extrae en todo el mundo y se utiliza casi exclusivamente como combustible para la generación de energía eléctrica a vapor .
La combustión de lignito produce menos calor por la cantidad de dióxido de carbono y azufre liberado que otros tipos de carbón. Como resultado, los defensores del medio ambiente han caracterizado al lignito como el carbón más dañino para la salud humana. [3]
Caracteristicas
El lignito es de color negro pardusco y tiene un contenido de carbono del 60 al 70 por ciento sobre una base seca sin cenizas. Sin embargo, su contenido de humedad inherente es a veces tan alto como el 75 por ciento [1] y su contenido de cenizas varía del 6 al 19 por ciento, en comparación con el 6 al 12 por ciento del carbón bituminoso . [4] Como resultado, su contenido de carbono sobre la base de la recepción (es decir, que contiene tanto humedad inherente como materia mineral) es típicamente solo del 25 al 35 por ciento. [2]
El contenido energético del lignito varía de 10 a 20 MJ / kg (9 a 17 millones de BTU por tonelada corta ) sobre una base húmeda y libre de materias minerales. El contenido energético del lignito consumido en los Estados Unidos promedia 15 MJ / kg (13 millones de BTU / tonelada), según se recibe. [5] El contenido energético del lignito consumido en Victoria, Australia, promedia 8,6 MJ / kg (8,2 millones de BTU / tonelada) sobre una base húmeda neta. [6]
El lignito tiene un alto contenido de materia volátil que hace que sea más fácil de convertir en gas y productos de petróleo líquido que los carbones de mayor rango. Desafortunadamente, su alto contenido de humedad y su susceptibilidad a la combustión espontánea pueden causar problemas en el transporte y almacenamiento. Los procesos que eliminan el agua del lignito reducen el riesgo de combustión espontánea al mismo nivel que el carbón negro, aumentan el poder calorífico del lignito a un combustible equivalente al carbón negro y reducen significativamente el perfil de emisiones del lignito 'densificado' a un nivel similar o mejor que la mayoría de los carbones negros. [7] Sin embargo, eliminar la humedad aumenta el costo del combustible de lignito final.
El lignito se degrada rápidamente cuando se expone al aire. Este proceso se llama aflojarse o aflojamiento . [8]
Usos
La mayor parte del lignito se utiliza para generar electricidad. [2] Sin embargo, se utilizan pequeñas cantidades en la agricultura, la industria e incluso como joyería. Su uso histórico como combustible para la calefacción doméstica ha disminuido continuamente y ahora es de menor importancia que su uso para generar electricidad.
Como combustible
El lignito se encuentra a menudo en capas gruesas ubicadas cerca de la superficie, lo que lo hace económico para extraer. Sin embargo, debido a su baja densidad energética , tendencia a desmoronarse y, por lo general, alto contenido de humedad, el carbón marrón es ineficaz para el transporte y no se comercializa ampliamente en el mercado mundial en comparación con los grados de carbón más altos. [1] [6] A menudo se quema en centrales eléctricas cercanas a las minas, como en el Valle Latrobe de Australia y la planta Monticello de Luminant en Texas. Principalmente debido al alto contenido latente de humedad y la baja densidad energética del lignito, las emisiones de dióxido de carbono de las plantas tradicionales de lignito son generalmente mucho más altas por megavatio generado que las plantas de carbón negro comparables, siendo la planta de mayor emisión del mundo la de Australia. Hazelwood Power Station [9] hasta su cierre en marzo de 2017. [10] La operación de plantas tradicionales de lignito, particularmente en combinación con la minería a cielo abierto , es políticamente polémica debido a preocupaciones ambientales. [11] [12]
La República Democrática Alemana se basó en gran medida en el lignito para volverse autosuficiente en energía y , finalmente, obtuvo el 70% de sus necesidades energéticas del lignito. [13] El lignito también era una materia prima importante para la industria química mediante el proceso de Bergius o la síntesis de Fischer-Tropsch en lugar del petróleo, [14] que tuvo que importarse para obtener divisas fuertes tras un cambio de política de la Unión Soviética en la década de 1970, que había anteriormente entregado petróleo a precios inferiores a los del mercado. [15] Los científicos de Alemania Oriental incluso convirtieron el lignito en coque adecuado para usos metalúrgicos (cf. de: Braunkohlenhochtemperaturkoks en la Wikipedia alemana) y gran parte de la red ferroviaria dependía del lignito, ya sea a través de trenes de vapor o líneas electrificadas alimentadas principalmente con energía derivada del lignito. [15] Según la tabla siguiente, Alemania Oriental fue el mayor productor de lignito durante gran parte de su existencia como estado independiente.
En 2014, alrededor del 12 por ciento de la energía de Alemania y, específicamente, el 27 por ciento de la electricidad de Alemania provino de plantas de energía de lignito, [16] mientras que en 2014 en Grecia , el lignito cubrió alrededor del 50 por ciento de sus necesidades de energía. Alemania ha anunciado planes para eliminar el lignito a más tardar en 2038. [17] [18] [19] [20]
Calefacción de hogar
El lignito se usó y se usa como reemplazo o en combinación con leña para la calefacción del hogar. Por lo general, se prensa en briquetas para ese uso. [21] [22] Debido al olor que desprende cuando se quema, el lignito a menudo se consideraba un combustible para la gente pobre en comparación con las brasas de mayor valor.
En agricultura
Un uso del lignito beneficioso para el medio ambiente es la agricultura. El lignito puede tener valor como enmienda de suelo ambientalmente benigna , mejorando el intercambio de cationes y la disponibilidad de fósforo en los suelos mientras reduce la disponibilidad de metales pesados, [23] [24] y puede ser superior a los humatos de K comerciales. [25] Las cenizas volantes de lignito producidas por la combustión de lignito en centrales eléctricas también pueden ser valiosas como enmienda y fertilizante del suelo. [26] Sin embargo, faltan estudios rigurosos sobre los beneficios a largo plazo de los productos de lignito en la agricultura. [27]
El lignito también se puede utilizar para el cultivo y distribución de microbios de control biológico que suprimen las plagas de las plantas. El carbono aumenta la materia orgánica en el suelo, mientras que los microbios de control biológico proporcionan una alternativa a los pesticidas químicos. [28]
Leonardita es un acondicionador de suelos rico en ácidos húmicos que se forma por oxidación natural del lignito cerca de la superficie de la Tierra. [29]
En lodo de perforación
La reacción con la amina cuaternaria forma un producto llamado lignito tratado con amina (ATL), que se utiliza en el lodo de perforación para reducir la pérdida de fluidos durante la perforación. [30]
Como adsorbente industrial
El lignito puede tener usos potenciales como adsorbente industrial . Los experimentos muestran que su adsorción de azul de metileno se encuentra dentro del rango de carbones activados utilizados actualmente por la industria. [31]
En joyería
Jet es una forma de lignito que se ha utilizado como piedra preciosa. [32] Los primeros artefactos de chorro datan del año 10.000 a. C. [33] y el chorro se utilizó ampliamente en collares y otros ornamentos en Gran Bretaña desde el Neolítico hasta el final de la Gran Bretaña romana . [34] Jet experimentó un breve resurgimiento en la Gran Bretaña victoriana . [35]
Geología
El lignito comienza como una acumulación de material vegetal parcialmente descompuesto o turba. La turba se acumula más fácilmente en áreas donde hay mucha humedad, hundimiento lento de la superficie terrestre y ausencia de perturbación por ríos u océanos. Los pantanos de turba se encuentran en una amplia variedad de climas y entornos geográficos. En estas condiciones, el área permanece saturada de agua, que cubre el material vegetal muerto y lo protege de la degradación por el oxígeno atmosférico. Las bacterias anaeróbicas pueden seguir degradando la turba, pero este proceso es lento, especialmente en agua ácida. Una vez que la turba es enterrada por otros sedimentos, la degradación biológica esencialmente se detiene y los cambios adicionales son el resultado del aumento de la temperatura y la presión del entierro. [36]
El lignito se forma a partir de la turba que no ha experimentado un entierro profundo ni un calentamiento. Se forma a temperaturas inferiores a 100 ° C (212 ° F), [1] principalmente por degradación bioquímica. Esto incluye la humificación, en la que los microorganismos extraen hidrocarburos de la turba y se forman ácidos húmicos. Los ácidos húmicos hacen que el ambiente sea más ácido, lo que ralentiza la tasa de descomposición bacteriana adicional. La humificación aún es incompleta en el lignito, y se completa solo cuando el carbón alcanza un rango subbituminoso. [37] El cambio químico más característico en el material orgánico durante la formación de lignito es la fuerte reducción en el número de grupos funcionales C = O y COR. [38]
Los depósitos de lignito son típicamente más jóvenes que los carbones de mayor rango, y la mayoría de ellos se formaron durante el período Terciario . [1]
Recursos y Reservas
Lista de países por reservas de lignito
Países | Reservas de lignito (millones de toneladas) |
---|---|
Rusia | 90447 |
Australia | 76508 |
Alemania | 35900 |
Estados Unidos | 30003 |
Indonesia | 11728 |
pavo | 10975 |
porcelana | 8128 |
Serbia | 7112 |
Nueva Zelanda | 6750 |
Polonia | 5865 |
Australia
El Valle de Latrobe en Victoria , Australia , contiene reservas estimadas de alrededor de 65 mil millones de toneladas de lignito. [40] El depósito equivale al 25 por ciento de las reservas mundiales conocidas. Las vetas de carbón tienen hasta 98 metros de espesor, con múltiples vetas de carbón que a menudo dan un espesor de lignito virtualmente continuo de hasta 230 metros. Las costuras están cubiertas por muy poca sobrecarga (10 a 20 metros). [40]
América del norte
Los depósitos de lignito más grandes de América del Norte son los lignitos de la costa del Golfo y el campo de lignito de Fort Union. Los lignitos de la Costa del Golfo están ubicados en una banda que va desde Texas hasta Alabama aproximadamente paralela a la Costa del Golfo. El campo de lignito de Fort Union se extiende desde Dakota del Norte hasta Saskatchewan . Ambos son importantes fuentes comerciales de lignito. [8]
Tipos
El lignito se puede dividir en dos tipos. El primero es el lignito xiloide o madera fósil y la segunda forma es el lignito compacto o lignito perfecto.
Aunque el lignito xiloide a veces puede tener la tenacidad y el aspecto de la madera ordinaria, se puede ver que el tejido leñoso combustible ha experimentado una gran modificación. Es reducible a un polvo fino por trituración , y si se somete a la acción de una solución débil de potasa , produce una cantidad considerable de ácido húmico . [41] La leonardita es una forma oxidada de lignito, que también contiene altos niveles de ácido húmico. [42]
Jet es una forma de lignito endurecido, similar a una gema , que se utiliza en varios tipos de joyería. [32]
Producción
Alemania es el mayor productor de lignito, [43] seguida de China , Rusia y Estados Unidos . [44] El lignito representó el 8 por ciento de toda la producción de carbón estadounidense en 2019. [2]
País o territorio | 1970 | 1980 | 1990 | 2000 | 2010 | 2011 | 2012 | 2013 | 2014 | 2015 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Alemania del Este | 261 | 258,1 | 280 | [a] | [a] | [a] | [a] | [a] | [a] | [a] |
Alemania | 108 [b] | 129,9 [b] | 107,6 [b] | 167,7 | 169 | 176,5 | 185,4 | 183 | 178,2 | 178,1 |
porcelana | - | 24,3 | 45,5 | 47,7 | 125,3 | 136,3 | 145 | 147 | 145 | 140 |
Rusia | 145 [c] | 141 [c] | 137,3 [c] | 87,8 | 76,1 | 76,4 | 77,9 | 73 | 70 | 73,2 |
Kazajstán | [D] | [D] | [D] | 2.6 | 7.3 | 8.4 | 5.5 | 6.5 | 6.6 | - |
Uzbekistan | [D] | [D] | [D] | 2.5 | 3.4 | 3.8 | 3.8 | - | - | - |
Estados Unidos | 5 | 42,8 | 79,9 | 77,6 | 71,0 | 73,6 | 71,6 | 70,1 | 72,1 | 64,7 |
Polonia | - | 36,9 | 67,6 | 59,5 | 56,5 | 62,8 | 64,3 | 66 | 63,9 | 63,1 |
pavo | - | 14,5 | 44,4 | 60,9 | 70,0 | 72,5 | 68,1 | 57,5 | 62,6 | 50,4 |
Australia | - | 32,9 | 46 | 67,3 | 68,8 | 66,7 | 69,1 | 59,9 | 58.0 | 63,0 |
Grecia | - | 23,2 | 51,9 | 63,9 | 56,5 | 58,7 | 61,8 | 54 | 48 | 46 |
India | - | 5 | 14,1 | 24,2 | 37,7 | 42,3 | 43,5 | 45 | 47,2 | 43,9 |
Indonesia | - | - | - | - | 40,0 | 51,3 | 60,0 | 65,0 | 60,0 | 60,0 |
Checoslovaquia | 82 | 87 | 71 | [mi] | [mi] | [mi] | [mi] | [mi] | [mi] | [mi] |
República Checa | [F] | [F] | [F] | 50,1 | 43,8 | 46,6 | 43,5 | 40 | 38,3 | 38,3 |
Eslovaquia | [F] | [F] | [F] | 3,7 | 2.4 | 2.4 | 2.3 | - | - | - |
Yugoslavia | - | 33,7 | 64,1 | [gramo] | [gramo] | [gramo] | [gramo] | [gramo] | [gramo] | [gramo] |
Serbia | [h] | [h] | [h] | 35,5 [i] | 37,8 | 40,6 | 38 | 40,1 | 29,7 | 37,3 |
Kosovo | [h] | [h] | [h] | [j] | 8,7 [k] | 9 [k] | 8,7 [k] | 8.2 [k] | 7.2 [k] | 8.2 [k] |
Macedonia del Norte | [h] | [h] | [h] | 7.5 | 6,7 | 8.2 | 7.5 | - | - | - |
Bosnia y Herzegovina | [h] | [h] | [h] | 3.4 | 11 | 7.1 | 7 | 6.2 | 6.2 | 6.5 |
Eslovenia | [h] | [h] | [h] | 3,7 | 4 | 4.1 | 4 | - | - | - |
Montenegro | [h] | [h] | [h] | [j] | 1,9 | 2 | 2 | - | - | - |
Rumania | - | 26,5 | 33,7 | 29 | 31,1 | 35,5 | 34,1 | 24,7 | 23,6 | 25,2 |
Bulgaria | - | 30 | 31,5 | 26,3 | 29,4 | 37,1 | 32,5 | 26,5 | 31,3 | 35,9 |
Albania | - | 1.4 | 2.1 | 30 | 14 | 9 | 20 | - | - | - |
Tailandia | - | 1,5 | 12,4 | 17,8 | 18,3 | 21,3 | 18,3 | 18,1 | 18 | 15,2 |
Mongolia | - | 4.4 | 6.6 | 5.1 | 8.5 | 8.3 | 9,9 | - | - | - |
Canadá | - | 6 | 9.4 | 11,2 | 10,3 | 9,7 | 9.5 | 9.0 | 8.5 | 10,5 |
Hungría | - | 22,6 | 17.3 | 14 | 9.1 | 9,6 | 9.3 | 9,6 | 9,6 | 9.3 |
Corea del Norte | - | 10 | 10,6 | 7.2 | 6,7 | 6,8 | 6,8 | 7 | 7 | 7 |
Fuente: Asociación Mundial del Carbón [45] · Administración de Información Energética de EE . UU. [46] · BGR bund. De Energiestudie 2016 [47] · Datos de 1970 de World Coal (1987) [48] - no hay datos disponibles |
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Galería
Mina de carbón a cielo abierto United Schleenhain en Sajonia, Alemania
Ver también
- Ensayo de carbón
- Compañía de gasificación Dakota
- Valor energético del carbón
- Proceso de Karrick
- Proyecto Kemper
- Órdenes de magnitud (energía específica)
- Torrefacción
- Sociedad Internacional de Sustancias Húmicas
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- ^ Gordon, Richard (1987). El carbón mundial: economía, políticas y perspectivas . Cambridge: Cambridge University Press. pag. 44. ISBN 0521308275. OCLC 506249066 .
enlaces externos
- "Consumo interno de carbón y lignito" . Anuario estadístico de energía mundial. 2016.
- Geografía en acción: un estudio de caso irlandés
- Fotografía de lignito
- Coldry: proceso de deshidratación de lignito