Lignito
El lignito, a menudo denominado lignito, es una roca sedimentaria blanda, marrón, combustible y formada a partir de turba comprimida de forma natural. Tiene un contenido de carbono de alrededor del 25-35% y se considera el carbón de rango más bajo debido a su contenido de calor relativamente bajo. Cuando se extrae del suelo, contiene una cantidad muy alta de humedad que explica en parte 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 por la cantidad de dióxido de carbono y azufre que se libera que otros tipos de carbón. Como resultado, el lignito es el carbón más dañino para la salud humana. Dependiendo de la fuente, varios metales pesados tóxicos, incluidos los materiales radiactivos naturales, pueden estar presentes en el lignito que queda en las cenizas volantes de carbón producidas por su combustión, lo que aumenta aún más los riesgos para la salud.
Características
El lignito es de color negro parduzco y tiene un contenido de carbono de 60 a 70 por ciento sin cenizas secas. Sin embargo, su contenido de humedad inherente a veces llega al 75 por ciento y su contenido de cenizas oscila entre el 6 y el 19 por ciento, en comparación con el 6 y el 12 por ciento del carbón bituminoso. Como resultado, su contenido de carbono tal como se recibe (es decir, que contiene tanto humedad inherente como materia mineral) es típicamente solo del 25 al 35 por ciento.
El contenido de energía 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 minerales. El contenido de energía del lignito consumido en los Estados Unidos promedia 15 MJ/kg (13 millones de BTU/tonelada), tal como se recibe. El contenido de energía del lignito consumido en Victoria, Australia, promedia 8,6 MJ/kg (8,2 millones de BTU/ton) en base húmeda neta.
El lignito tiene un alto contenido de materia volátil que hace que sea más fácil convertirlo en gas y productos derivados del petróleo líquido que los carbones de mayor rango. Desafortunadamente, su alto contenido de humedad y 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 lignito, aumentan el poder calorífico del lignito a un combustible equivalente al lignito y reducen significativamente el perfil de emisiones del lignito 'densificado' carbón pardo a un nivel similar o mejor que la mayoría de los carbones negros. 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 slacking o slackening.
Usos
La mayor parte del lignito se utiliza para generar electricidad. Sin embargo, pequeñas cantidades se utilizan en la agricultura, en la industria e incluso, como avión, en joyería. Su uso histórico como combustible para la calefacción del hogar ha disminuido continuamente y ahora tiene menos importancia que su uso para generar electricidad.
Como combustible
El lignito se encuentra a menudo en lechos gruesos ubicados cerca de la superficie, lo que hace que su extracción sea económica. Sin embargo, debido a su baja densidad energética, tendencia a desmoronarse y, por lo general, alto contenido de humedad, el lignito es ineficiente para transportar y no se comercializa mucho en el mercado mundial en comparación con las calidades superiores del carbón. A menudo se quema en centrales eléctricas cercanas a las minas, como en Latrobe Valley de Australia y en la planta Monticello de Luminant en Texas. Principalmente debido al alto contenido de humedad latente y la baja densidad de energía del lignito, las emisiones de dióxido de carbono de las plantas tradicionales alimentadas con lignito son generalmente mucho más altas por megavatio-hora generado que las plantas comparables de lignito, con la planta con mayores emisiones fue la central eléctrica Hazelwood de Australia hasta su cierre en marzo de 2017. La operación de las plantas tradicionales de lignito, particularmente en combinación con la minería a cielo abierto, es políticamente polémica debido a preocupaciones ambientales.
La República Democrática Alemana se basó en gran medida en el lignito para convertirse en autosuficiente en energía y, finalmente, obtuvo el 70 % de sus necesidades energéticas del lignito. El lignito también era una importante materia prima de la industria química a través del proceso Bergius o la síntesis de Fischer-Tropsch en lugar del petróleo, que tuvo que ser importado por divisas fuertes luego de un cambio en la política de la Unión Soviética en la década de 1970, que anteriormente había entregado petróleo por debajo del mercado. tarifas Los científicos de Alemania Oriental 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. Según la siguiente tabla, Alemania Oriental fue el mayor productor de lignito durante gran parte de su existencia como estado independiente.
En 2014, alrededor del 12 % de la energía de Alemania y, específicamente, el 27 % de la electricidad de Alemania provino de centrales eléctricas de lignito, mientras que en 2014 en Grecia, el lignito proporcionó alrededor del 50 % de sus necesidades energéticas.. Alemania ha anunciado planes para eliminar el lignito a más tardar en 2038. Grecia ha confirmado que la última planta de carbón se cerrará en 2025 después de recibir presiones de la Unión Europea y planea invertir fuertemente en energía renovable.
Calefacción del hogar
El lignito se usaba y se usa como reemplazo o en combinación con la leña para calentar el hogar. Por lo general, se prensa en briquetas para ese uso. Debido al olor que emite cuando se quema, el lignito a menudo se consideraba un combustible para las personas pobres en comparación con las hullas de mayor valor. En Alemania, las briquetas todavía están disponibles para los consumidores finales en tiendas de mejoras para el hogar y supermercados.
En agricultura
Un uso ambientalmente beneficioso del lignito es en la agricultura. El lignito puede tener valor como enmienda del suelo ambientalmente benigna, mejorando el intercambio de cationes y la disponibilidad de fósforo en los suelos mientras reduce la disponibilidad de metales pesados, y puede ser superior a los K humatos comerciales. 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. Sin embargo, faltan estudios rigurosos sobre los beneficios a largo plazo de los productos de lignito en la agricultura.
El lignito también se puede usar para el cultivo y la distribución de microbios de control biológico que eliminan las plagas de las plantas. El carbón aumenta la materia orgánica en el suelo mientras que los microbios de control biológico proporcionan una alternativa a los pesticidas químicos.
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. El proceso se puede replicar artificialmente a gran escala. El lignito xiloide (en forma de madera) menos maduro también contiene altas cantidades de ácido húmico.
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 fluido durante la perforación.
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 actualmente utilizados por la industria.
En joyería
Jet es una forma de lignito que se ha utilizado como piedra preciosa. Los primeros artefactos de azabache datan del año 10.000 a. C. y el azabache se usó ampliamente en collares y otros adornos en Gran Bretaña desde el Neolítico hasta el final de la Gran Bretaña romana. Jet experimentó un breve renacimiento en la Gran Bretaña victoriana.
Geología
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El lignito comienza como una acumulación de material vegetal parcialmente descompuesto o turba. La turba se acumula más fácilmente en áreas donde hay abundante humedad, hundimiento lento de la superficie terrestre y falta 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 anaerobias pueden continuar degradando la turba, pero este proceso es lento, particularmente en aguas ácidas. 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.
El lignito se forma a partir de turba que no ha experimentado un entierro profundo ni calentamiento. Se forma a temperaturas por debajo de los 100 °C (212 °F), 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 medio ambiente sea más ácido, lo que ralentiza la tasa de descomposición bacteriana adicional. La humificación aún está incompleta en el lignito y se completa solo cuando el carbón alcanza el rango subbituminoso. El cambio químico más característico de la materia orgánica durante la formación del lignito es la fuerte reducción del número de grupos funcionales C=O y C-O-R.
Los depósitos de lignito suelen ser más jóvenes que los carbones de mayor rango, y la mayoría de ellos se formaron durante el período terciario.
Extracción
El lignito se encuentra a menudo en lechos gruesos ubicados cerca de la superficie. Estos son económicos de extraer usando varias formas de minería de superficie, aunque esto puede resultar en un daño ambiental grave. Las regulaciones en los Estados Unidos y otros países requieren que la tierra que está minada en la superficie debe restaurarse a su productividad original una vez que se completa la extracción.
La minería a cielo abierto de lignito en los Estados Unidos comienza con la perforación para establecer la extensión de los lechos subterráneos. La capa superior del suelo y el subsuelo deben retirarse adecuadamente y usarse para recuperar áreas previamente minadas o almacenarse para futuras recuperaciones. La remoción de sobrecarga de excavadoras y camiones prepara el área para la remoción de sobrecarga de dragalina para exponer los lechos de lignito. Estos se desmenuzan utilizando tractores especialmente equipados (coal ripping) y luego se cargan en camiones volquete con cargadores frontales.
Una vez que se retira el lignito, la restauración implica la clasificación de los desechos de la mina a una aproximación lo más cercana posible a la superficie original del suelo (contorno original aproximado o AOC). El subsuelo y la capa superior del suelo se restauran y la tierra se vuelve a sembrar con diversos pastos. 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 ha sido restaurada a plena productividad. En los EE. UU., la Ley de Control y Recuperación de Minería Superficial de 1977 exige una fianza (no necesaria en este formulario) para la recuperación de minas.
Recursos y Reservas
Lista de países por reservas de lignito
| Países | Reservas de lignito (millones de toneladas) |
|---|---|
| Rusia | 90447 |
| Australia | 73865 |
| Alemania | 35700 |
| Estados Unidos | 29910 |
| Turquía | 19320 |
| Indonesia | 14746 |
| China | 8250 |
| Serbia | 7112 |
| Nueva Zelandia | 6750 |
| Polonia | 5752 |
Australia
El valle de Latrobe en Victoria, Australia, contiene reservas estimadas de unos 65 000 millones de toneladas de lignito. El depósito equivale al 25 por ciento de las reservas mundiales conocidas. Las vetas de carbón tienen un espesor de hasta 98 metros, con múltiples vetas de carbón que a menudo dan un espesor de lignito prácticamente continuo de hasta 230 metros. Las costuras están cubiertas por muy poca sobrecarga (10 a 20 metros).
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 través del transportador Suiso Frontier a Japón.
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.
Tipos
El lignito se puede separar en dos tipos. La primera 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 observar que el tejido leñoso combustible ha sufrido una gran modificación. Es reducible a un polvo fino por trituración, y si se somete a la acción de una solución débil de potasa, da una cantidad considerable de ácido húmico. La leonardita es una forma oxidada de lignito, que también contiene altos niveles de ácido húmico.
Jet es una forma de lignito similar a una gema endurecida que se usa en varios tipos de joyería.
Producción
Alemania es el mayor productor de lignito, seguido de China, Rusia y Estados Unidos. El lignito representó el 8% de toda la producción de carbón de EE. UU. en 2019.
| País o territorio | 1970 | 1980 | 1990 | 2000 | 2010 | 2011 | 2012 | 2013 | 2014 | 2015 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 East Germany | 261 | 258.1 | 280 | |||||||
 Alemania | 108 | 129,9 | 107.6 | 167,7 | 169 | 176.5 | 185,4 | 183 | 178.2 | 178.1 |
 China | – | 24.3 | 45,5 | 47,7 | 125.3 | 136.3 | 145 | 147 | 145 | 140 |
 Rusia | 145 | 141 | 137.3 | 87,8 | 76.1 | 76.4 | 77,9 | 73 | 70 | 73.2 |
 Kazajstán | 2.6 | 7.3 | 8.4 | 5,5 | 6.5 | 6.6 | – | |||
 Uzbekistán | 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 |
 Turquía | – | 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 | |||||||
| República Checa | 50.1 | 43,8 | 46.6 | 43,5 | 40 | 38.3 | 38.3 | |||
 Eslovaquia | 3.7 | 2.4 | 2.4 | 2.3 | – | – | – | |||
 Yugoslavia | – | 33.7 | 64.1 | |||||||
 Serbia | 35,5 | 37,8 | 40,6 | 38 | 40.1 | 29.7 | 37.3 | |||
 Kosovo | 8.7 | 9 | 8.7 | 8.2 | 7.2 | 8.2 | ||||
 North Macedonia | 7.5 | 6.7 | 8.2 | 7.5 | – | – | – | |||
 Bosnia y Herzegovina | 3.4 | 11 | 7.1 | 7 | 6.2 | 6.2 | 6.5 | |||
 Eslovenia | 3.7 | 4 | 4.1 | 4 | – | – | – | |||
 Montenegro | 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: World Coal Association· U.S. Energy Information Administration· BGR bund.de Energiestudie 2016· 1970 data from World Coal (1987)
– no se dispone de datos | ||||||||||
- ^ Alemania oriental se convirtió en parte de Alemania como resultado de la reunificación alemana en 1990.
- ^ a b c Los datos anteriores a 2000 son sólo para Alemania Occidental.
- ^ a b c Los datos anteriores a 2000 representan a la Unión Soviética.
- ^ El país formó parte de la Unión Soviética durante este tiempo.
- ^ Checoslovaquia se disolvió en 1993.
- ^ El país era parte de Checoslovaquia durante este tiempo.
- ^ Yugoslavia rompió en un proceso que concluyó en 1992.
- ^ El país formó parte de Yugoslavia durante este tiempo.
- ^ 2000 data is for Federal Republic of Yugoslavia.
- ^ a b El país formó parte de la República Federativa de Yugoslavia durante este tiempo.
- ^ a b c d e f Los albaneses declararon unilateralmente la independencia de Serbia, pero el país que no es miembro de las Naciones Unidas y su condición es muy controvertida.
Galería
Mina de carbón de Schleenhain en Sajonia, Alemania
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