Carvão

Feito por: Eugeniu Strelet & Maria Banaco para a cadeira de Integração e Intensificação de Processos - Mestrado Integrado em Engenharia Química, Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra.

Carvão

O carvão é um combustível proveniente de uma rocha sedimentar preta ou acastanhada, que contém elevadas quantidades de carbono e hidrocarbonetos. Este é classificado como uma energia não renovável, uma vez que demora milhões de anos a ser formado, pois a sua formação resulta da consolidação e metamorfose da vegetação entre estratos devido aos efeitos de pressão e temperatura.[1] O carvão encontra-se sob a forma de turfa, lenhite, hulha e antracite, mediante a sua riqueza em carbono e a quantidade de poder calorífico produzido pelo carvão.[2]

Figura 1 - Evolução da utilização do carvão ao longo do tempo - http://www.eia.gov/totalenergy/data/monthly/pdf/sec6.pdf

Tabela 1 - Composição e poder calorífico https://en.wikipedia.org/wiki/Coal

Tipos de Carvão	[C]/%	PCI/(kJ/kg)
Turfa	54-60	23 000
Lenhite	65-75	28 000
Hulha	75-85	33 000
Antracite	95	35 000

O carvão é utilizado, principalmente, como combustível sólido para produzir eletricidade e calor através da combustão. O consumo mundial de carvão foi de cerca de 7.250 milhões de toneladas em 2010 e é esperado um aumento de 48% para 9.050 milhões de toneladas em 2030.[4]

Até à Revolução Industrial, o carvão era utilizado apenas para fins de aquecimento das habitações. Com a invenção da máquina a vapor, esta fonte de energia passou a ser usada com maior intensidade nas indústrias, principalmente para aquecer a água e/ou produzir vapor.

Quando o carvão é utilizado para gerar eletricidade, geralmente, é pulverizado e levado para um forno com caldeira, cujo seu calor converte a água da caldeira em vapor, que é então utilizado para mover as pás das turbinas e gerar eletricidade.[5] O carvão também pode ser convertido em combustíveis sintéticos equivalentes à gasolina ou ao diesel.[4]

Figura 2 - Evolução do preço do carvão nos Estados Unidos da América, ao longo do tempo - https://search.usa.gov/search/images?affiliate=eia.doe.gov&query=coal+prices

Durante a combustão, o carvão é pulverizado sob a forma de uma suspensão de partículas muito finas no ar. Isto permite uma combustão mais eficiente e mais rápida do carvão, pois quanto menor forem as partículas, maior é a sua reatividade. Para tal, o carvão, depois da extração, tem que sofrer um tratamento severo sob a forma de moagem, para obter partículas com uma determinada distribuição de tamanhos. Posteriormente, este é armazenado em silos. Durante todas estas operações tem que se ter um cuidado acrescido, pois as poeiras de carvão podem criar atmosferas altamente inflamáveis ou até mesmo explosivas. O carvão deve ser armazenado, de preferência, em sítios secos, pois a presença de humidade diminui bastante o seu poder calorífico.

O carvão, ao longo dos anos, tem vindo a ser cada vez mais explorado nos Estados Unidos da América (Figura 1), que tanto a produção como o consumo aumentaram, essencialmente, a partir do ano de 1962. Quanto à exportação, esta é praticamente constante e reduzida.

O carvão sofreu, inicialmente, um decréscimo no preço, mas a partir do ano2000 houve um aumento acentuado até 2012, sofrendo novamente uma queda (Figura 2). A partir de 2013, prevê-se um aumento gradual do preço do carvão.

Em Portugal, tem-se verificado um pequeno decréscimo da utilização de carvão, principalmente no ano de 2010 (Figura 3), devido à maior aplicação das energias renováveis.

Figura 3 - Evolução do carvão em Portugal ao longo dos anos - http://www.apren.pt/fotos/newsletter/conteudos/energiapt_2013_dgeg_1433429705.pdf

As desvantagens do carvão passam pela sua extração que pode ser feita através de explosivos. Isto não só vai alterar a paisagem, como pode também poluir os efluentes, sendo o tratamento destes bastante dispendioso. Além disso, as cinzas provenientes do carvão estão carregadas de metais pesados, que são tóxicos para o meio ambiente e para a saúde humana, sendo também o seu tratamento muito dispendioso.

Quanto às vantagens, o carvão existe em abundância, a um preço bastante competitivo, havendo uma facilidade na utilização e exploração dos equipamentos.

Nota: focou-se mais na utilização do carvão nos Estados Unidos, uma vez que a disponibilidade da informação é maior neste país.

Referências

[1] http://www.eia.gov/energyexplained/index.cfm/index.cfm?page=coal_home (consultado a 18/02/2017);

[2] Coal em https://www.iea.org/topics/coal/ (consultado a 18/02/2017);

[3] https://en.wikipedia.org/wiki/Coal (consultado a 19/02/2017);

[4] Carvão: utilidades em http://br.advfn.com/investimentos/commodities/carvao/utilidades (consultado a 18/02/2017);

[5] http://portalpos.unioeste.br/media/Dissertacao_Marta_J_S_Menezes.pdf (consultado a 22/02/2017)

[6] Coal em http://www.eia.gov/totalenergy/data/monthly/pdf/sec6.pdf (consultado a 21/02/2017);

[7] https://search.usa.gov/search/images?affiliate=eia.doe.gov&query=coal+prices (consultado a 21/02/2017);

[8] Energia em Portugal, Direção-Geral de Energia e Geologia, 2013, http://www.apren.pt/fotos/newsletter/conteudos/energiapt_2013_dgeg_1433429705.pdf (consultado a 21/02/2017).