Lignito
Roca sedimentaria blanda, marrón y combustible.
Una reserva de lignito (arriba) y una briqueta de lignito

El lignito (derivado del latín lignum que significa 'madera'), a menudo llamado carbón pardo , [1] es una roca sedimentaria blanda, marrón y combustible formada a partir de turba comprimida naturalmente . Tiene un contenido de carbono de alrededor del 25-35% [1] [2] y se considera el rango más bajo de carbón debido a su contenido de calor relativamente bajo . Cuando se extrae del suelo, contiene una cantidad muy alta de humedad , lo que explica parcialmente su bajo contenido de carbono. 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 del lignito produce menos calor que otros tipos de carbón en relación con la cantidad de dióxido de carbono y azufre que libera. Por ello, el lignito es el carbón más nocivo para la salud humana. [3] Según la fuente, el lignito puede contener diversos metales pesados ​​tóxicos , incluidos materiales radiactivos naturales , que pueden quedar en las cenizas volantes de carbón producidas por su combustión, lo que aumenta aún más los riesgos para la salud. [4]

Características

Minería de lignito, oeste de Dakota del Norte , EE. UU. (hacia 1945)

El lignito es de color marrón-negro y tiene un contenido de carbono de 60 a 70 por ciento en una base seca libre de cenizas. Sin embargo, su contenido de humedad inherente es a veces tan alto como 75 por ciento [1] y su contenido de cenizas varía de 6 a 19 por ciento, en comparación con 6 a 12 por ciento para el carbón bituminoso . [5] Como resultado, su contenido de carbono en la base tal como se recibe (es decir, que contiene tanto humedad inherente como materia mineral) es típicamente solo de 25 a 35 por ciento. [2]

Minería a cielo abierto de lignito en Tagebau Garzweiler en Alemania

El contenido energético del lignito varía de 10 a 20 MJ/kg (9–17 millones de BTU por tonelada corta ) en una base húmeda y libre de materia mineral. El contenido energético del lignito consumido en los Estados Unidos promedia 15 MJ/kg (13 millones de BTU/tonelada), en la forma en que se recibe. [6] El contenido energético del lignito consumido en Victoria, Australia, promedia 8,6 MJ/kg (8,2 millones de BTU/tonelada) en una base húmeda neta. [7]

El lignito tiene un alto contenido de materia volátil, lo que hace que sea más fácil de convertir en gas y productos petrolíferos líquidos que los carbones de mayor rango. Su alto contenido de humedad y su susceptibilidad a la combustión espontánea pueden causar problemas en el transporte y el almacenamiento. Los procesos que eliminan el agua del lignito reducen el riesgo de combustión espontánea al mismo nivel que el carbón negro, aumentan el valor 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. [8] Sin embargo, la eliminación de la humedad aumenta el costo del combustible de lignito final.

El lignito se degrada rápidamente cuando se expone al aire. Este proceso se denomina aflojamiento o debilitamiento . [9]

Usos

Mina de lignito al fondo de Lützerath , Alemania

La mayor parte del lignito se utiliza para generar electricidad. [2] Sin embargo, se emplean pequeñas cantidades en la agricultura, en la industria e incluso, en forma de azabache , en joyería. Su uso histórico como combustible para calefacción doméstica ha disminuido continuamente y ahora tiene menor importancia que su uso para generar electricidad.

Como combustible

Capa de lignito para la minería en Lom ČSA, República Checa

El lignito se encuentra a menudo en capas gruesas ubicadas cerca de la superficie, lo que hace que sea económico de extraer. Sin embargo, debido a su baja densidad energética , tendencia a desmoronarse y un contenido de humedad típicamente alto, el lignito es ineficiente para transportar y no se comercializa ampliamente en el mercado mundial en comparación con los grados de carbón más altos. [1] [7] A menudo se quema en centrales eléctricas cerca de las minas, como en la planta Bełchatów de Polonia y la planta de Turów , Latrobe Valley de Australia y la planta Monticello de Luminant y la planta Martin Lake en Texas. Principalmente debido al alto contenido de humedad latente y la baja densidad energética del lignito, las emisiones de dióxido de carbono de las plantas tradicionales que queman lignito son generalmente mucho más altas por megavatio-hora generado que para las plantas de carbón negro comparables, siendo la planta con mayores emisiones del mundo la central eléctrica Hazelwood de Australia [10] hasta su cierre en marzo de 2017. [11] El funcionamiento de las plantas tradicionales de lignito, particularmente en combinación con la minería a cielo abierto , es políticamente polémico debido a preocupaciones ambientales. [12] [13]

La República Democrática Alemana dependió ampliamente del lignito para volverse autosuficiente energéticamente , y eventualmente obtuvo el 70% de sus requerimientos energéticos del lignito. [14] El lignito también fue una materia prima importante de la industria química a través del proceso Bergius o la síntesis Fischer-Tropsch en lugar del petróleo, [15] que tuvo que ser importado para obtener divisas fuertes luego de un cambio de política por parte de la Unión Soviética en la década de 1970, que anteriormente había entregado petróleo a precios inferiores al mercado. [16] Los científicos de Alemania del Este incluso convirtieron el lignito en coque adecuado para usos metalúrgicos ( coque de lignito de alta temperatura ) 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. [16] Según la siguiente tabla, Alemania del Este fue el mayor productor de lignito durante gran parte de su existencia como estado independiente.

En 2014, aproximadamente el 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, [17] mientras que en 2014 en Grecia , el lignito proporcionó aproximadamente el 50 por ciento de sus necesidades energéticas. Alemania ha anunciado planes para eliminar gradualmente el lignito a más tardar en 2038. [18] [19] [20] [21] Grecia ha confirmado que la última planta de carbón se cerrará en 2025 después de recibir presión de la Unión Europea [22] y planea invertir fuertemente en energía renovable . [23]

Calefacción del hogar

El lignito se utilizaba y se utiliza como sustituto de la leña o en combinación con ella para la calefacción doméstica. Por lo general, se prensa en briquetas para ese uso. [24] [25] Debido al olor que desprende cuando se quema, el lignito se consideraba a menudo un combustible para la gente pobre en comparación con los carbones duros de mayor valor. En Alemania, las briquetas todavía están fácilmente disponibles para los consumidores finales en tiendas de artículos para el hogar y supermercados. [26] [27] [28] [29]

En la agricultura

Un uso ambientalmente beneficioso del lignito es en la agricultura. El lignito puede tener valor como enmienda del suelo benigna para el medio ambiente , mejorando el intercambio de cationes y la disponibilidad de fósforo en los suelos al tiempo que reduce la disponibilidad de metales pesados, [30] [31] y puede ser superior a los humatos de K comerciales. [32] Las cenizas volantes de lignito producidas por la combustión de lignito en las centrales eléctricas también pueden ser valiosas como enmienda del suelo y fertilizante. [33] Sin embargo, faltan estudios rigurosos de los beneficios a largo plazo de los productos de lignito en la agricultura. [34]

El lignito también puede utilizarse para el cultivo y distribución de microbios de control biológico que eliminan las plagas de las plantas. El carbono aumenta la materia orgánica del suelo , mientras que los microbios de control biológico proporcionan una alternativa a los pesticidas químicos. [35]

La leonardita es un acondicionador de suelo rico en ácidos húmicos que se forma por oxidación natural cuando el lignito entra en contacto con el aire. [36] El proceso se puede reproducir artificialmente a gran escala. [37] El lignito xiloide (con forma de madera) menos maduro también contiene altas cantidades de ácido húmico. [38]

En lodo de perforación

La reacción con amina cuaternaria forma un producto llamado lignito tratado con amina (ATL), que se utiliza en el lodo de perforación para reducir la pérdida de fluido durante la perforación. [39]

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 los carbones activados que se utilizan actualmente en la industria. [40]

En joyería

El azabache es una forma de lignito que se ha utilizado como piedra preciosa. [41] Los primeros artefactos de azabache datan de 10.000 a. C. [42] y el azabache se utilizó ampliamente en collares y otros adornos en Gran Bretaña desde el Neolítico hasta el final de la Gran Bretaña romana . [43] El azabache experimentó un breve resurgimiento en la Gran Bretaña victoriana . [44]

Geología

Pantano de Okefenokee , un pantano moderno que forma turba
Estructura molecular parcial de una molécula orgánica derivada de la lignina en el lignito

El lignito comienza como material vegetal parcialmente descompuesto, o turba. La turba tiende a acumularse en áreas con alta humedad, hundimiento lento del terreno y sin perturbaciones por ríos u océanos; en estas condiciones, el área permanece saturada de agua, que cubre la vegetación muerta y la protege del oxígeno atmosférico. De lo contrario, se encuentran pantanos de turba en una variedad de climas y entornos geográficos. Las bacterias anaeróbicas pueden contribuir a la degradación de la turba, pero este proceso lleva mucho tiempo, particularmente en agua ácida. El enterramiento por otros sedimentos ralentiza aún más la degradación biológica, y las transformaciones posteriores son resultado del aumento de las temperaturas y las presiones subterráneas. [45]

El lignito se forma a partir de turba que no ha sido sometida a un enterramiento profundo ni a un calentamiento. Se forma a temperaturas inferiores a 100 °C (212 °F), [1] principalmente por degradación bioquímica. Esto incluye el proceso de humificación, en el que los microorganismos extraen hidrocarburos de la turba y forman ácidos húmicos, que disminuyen la tasa de descomposición bacteriana. En el lignito, la humificación es parcial y se completa solo cuando el carbón alcanza el rango subbituminoso. [46] El cambio químico más característico en el material orgánico durante la formación del lignito es la reducción brusca del número de grupos funcionales C=O y COR. [47]

Los depósitos de lignito suelen ser más jóvenes que los carbones de rango superior, y la mayoría de ellos se formaron durante el período Terciario . [1]

Extracción

El lignito se encuentra a menudo en capas gruesas ubicadas cerca de la superficie. [1] [7] Estos son económicos de extraer mediante diversas formas de minería a cielo abierto , aunque esto puede resultar en graves daños ambientales. [48] Las regulaciones en los Estados Unidos y otros países requieren que la tierra que se explota a cielo abierto debe restaurarse a su productividad original una vez que se completa la minería. [49]

La minería a cielo abierto de lignito en los Estados Unidos comienza con la perforación para determinar la extensión de los yacimientos subterráneos. La capa superficial y el subsuelo deben eliminarse adecuadamente y utilizarse para recuperar áreas previamente explotadas o almacenarse para su recuperación en el futuro. La remoción de la capa de recubrimiento con excavadoras y camiones prepara el área para la remoción de la capa de recubrimiento con dragalinas para exponer los yacimientos de lignito. Estos se rompen utilizando tractores especialmente equipados ( desgarramiento de carbón ) y luego se cargan en camiones volcadores con cargadores frontales . [50]

Una vez que se ha eliminado el lignito, la restauración implica nivelar los escombros de la mina hasta lograr una aproximación lo más cercana posible a la superficie original del terreno (Contorno Original Aproximado o AOC). Se restauran el subsuelo y la capa superior del suelo y se vuelve a sembrar la tierra con diversas hierbas. En Dakota del Norte , se mantiene una fianza de cumplimiento contra la empresa minera durante al menos diez años después del final de las operaciones mineras para garantizar que la tierra haya sido restaurada a su plena productividad. [49] En los EE. UU., la Ley de Control y Recuperación de la Minería de Superficie de 1977 exige una fianza (no necesaria en esta forma) para la recuperación de minas . [51]

Ejemplo de mina a cielo abierto

  1. Ubicación: Nochten, Alemania [52] [53]
  2. Propietario: Lausitz Energie Bergbau AG ( LEAG ) [52]
  3. Sociedad matriz: Energetický a průmyslový holding AS [50,0%]; PPF Inversiones Ltd [50,0%] [52]
  4. Suministra combustible a: la central eléctrica de Boxberg y la central eléctrica de Schwarze Pumpe [52]
  5. Ubicación: cerca de Weißwasser y Boxberg en Sajonia, Alemania [52]
  6. Coordenadas GPS: 51.457109, 14.574709 (exactas) [52]
  7. Estado de la mina: En funcionamiento [52] [53]
  8. Producción: 14Mt (2020), 16,1Mt (2021), 14,5Mt (2022) [52]
  9. Tipo de carbón: lignito [52] [53]
  10. Tamaño de la mina: 107 km2 [52]
  11. Inaugurado en el año: 1968 [52]
  12. Año de cierre: 2031 (previsto) [52]
  13. Planeado y construido: 1966-1968 [52]
  14. Tipo de mina: mina a cielo abierto a cielo abierto [52] [53]


Recursos y reservas

Lista de países según reservas de lignito

Los diez principales países por reservas de lignito (2020) [54]
PaísesReservas de lignito (miles de millones de toneladas)
Rusia90.447
Australia73.865
Alemania35.7
Estados Unidos29,91
Pavo19.32 [55]
Pakistán17.5 [56]
Indonesia14.746
Porcelana8.25
República de Kosovo7.112
Nueva Zelanda6,75
Polonia5.752

Australia

El valle de Latrobe en Victoria , Australia , contiene reservas estimadas de unos 65 mil millones de toneladas de lignito. [57] El depósito equivale al 25 por ciento de las reservas mundiales conocidas. Las vetas de carbón tienen hasta 98 ​​m (322 pies) de espesor, y las vetas múltiples de carbón a menudo dan lugar a un espesor de lignito prácticamente continuo de hasta 230 m (755 pies). Las vetas están cubiertas por muy poca sobrecarga (de 10 a 20 m (33 a 66 pies)). [57]

Una asociación liderada por Kawasaki Heavy Industries y respaldada por los gobiernos de Japón y Australia ha comenzado a extraer hidrógeno del lignito. El hidrógeno licuado se enviará a Japón a través del transportador Suiso Frontier . [58]

América del norte

Los mayores depósitos de lignito de América del Norte son los de la Costa del Golfo y el yacimiento de lignito de Fort Union. Los primeros se encuentran en una franja que va desde Texas hasta Alabama, aproximadamente paralela a la Costa del Golfo. El yacimiento de lignito de Fort Union se extiende desde Dakota del Norte hasta Saskatchewan . Ambos son importantes fuentes comerciales de lignito. [9]

Tipos

El lignito se puede separar en dos tipos: lignito xiloide o madera fósil , y lignito compacto o lignito perfecto.

Aunque el lignito xiloide puede tener a veces la tenacidad y el aspecto de la madera ordinaria, se puede observar 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 . [38] La leonardita es una forma oxidada del lignito, que también contiene altos niveles de ácido húmico. [59]

El azabache es una forma de lignito endurecido, similar a una gema , que se utiliza en diversos tipos de joyería. [41]

Producción

Alemania es el mayor productor de lignito, [60] seguido de China , Rusia y Estados Unidos . [61] El lignito representó el 8% de toda la producción de carbón de EE. UU. en 2019. [2]

Lignito extraído en millones de toneladas
País o territorio1970198019902000201020112012201320142015
 Alemania del Este261258.1280[a]
 Alemania108 [b]129.9 [b]107.6 [b]167,7169176,5185,4183178.2178.1
 Porcelana–24.345,547,7125.3136.3145147145140
 Rusia145 [c]141 [c]137.3 [c]87.876.176.477,9737073.2
 Kazajstán[d]2.67.38.45.56.56.6–
 Uzbekistán2.53.43.83.8–––
 Estados Unidos542.879,977.671.073.671.670.172.164.7
 Polonia–36.967.659,556,562.864.36663.963.1
 Pavo–14.544.460.970.072,568.157,562.650.4
 Australia–32.94667.368.866,769.159,958.063.0
 Grecia–23.251.963.956,558,761.8544846
 India–514.124.237.742.343.54547.243.9
 Indonesia––––40.051.360.065.060.060.0
 Checoslovaquia828771[mi]
 República Checa[F]50.143.846.643.54038.338.3
 Eslovaquia3.72.42.42.3–––
 Yugoslavia–33.764.1[gramo]
 Serbia[a]35.5 [i]37.840.63840.129.737.3
 Kosovo[j]8.7 [k]9 [k]8.7 [k]8.2 [k]7.2 [k]8.2 [k]
 Macedonia del Norte7.56.78.27.5–––
 Bosnia y Herzegovina3.4117.176.26.26.5
 Eslovenia3.744.14–––
 Montenegro[j]1.922–––
 Rumania–26.533.72931.135.534.124.723.625.2
 Bulgaria–3031.526.329.437.132.526.531.335.9
 Albania–1.42.13014920–––
 Tailandia–1.512.417.818.321.318.318.11815.2
 Mongolia–4.46.65.18.58.39.9–––
 Canadá–69.411.210.39.79.59.08.510.5
 Hungría–22.617.3149.19.69.39.69.69.3
 Corea del Norte–1010.67.26.76.86.8777
Fuente: Asociación Mundial del Carbón [62]  · Administración de Información Energética de EE. UU. [63]  · BGR bund.de Energiestudie 2016 [64]  · Datos de 1970 de World Coal (1987) [65]

– no hay datos disponibles

  1. ^ Alemania del Este pasó a formar parte de Alemania como resultado de la reunificación alemana en 1990.
  2. ^ abc Los datos anteriores al año 2000 corresponden únicamente a Alemania Occidental .
  3. ^ abc Los datos anteriores a 2000 representan la Unión Soviética .
  4. ^ El país era parte de la Unión Soviética durante este tiempo.
  5. ^ Checoslovaquia se disolvió en 1993.
  6. ^ El país era parte de Checoslovaquia durante este tiempo.
  7. ^ Yugoslavia se desintegró en un proceso que concluyó en 1992.
  8. ^ El país era parte de Yugoslavia durante este tiempo.
  9. ^ Los datos de 2000 corresponden a la República Federativa de Yugoslavia .
  10. ^ ab El país era parte de la República Federativa de Yugoslavia durante este tiempo.
  11. ^ abcdef Los albaneses declararon unilateralmente su independencia de Serbia , pero el país no es miembro de la ONU y su estatus es muy disputado.

Véase también

Referencias

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Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Lignito .
  • "Consumo interno de carbón y lignito". Anuario estadístico mundial de energía. 2016.
  • Geografía en acción: un estudio de caso irlandés
  • Fotografía de lignito
  • Coldry: proceso de deshidratación de lignito
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