Carvão mineral

O carvão é uma rocha sedimentar orgânica formada a partir de resto de material vegetal que originalmente se acumulava em pântanos e turfeiras, tendo sofrido soterramento, compactação e transformações devido ao aumento de pressão e temperatura. A energia que se obtém do carvão hoje é procedente da energia que as plantas absorveram do sol há milhões de anos (WCA, 2017). O carvão fóssil é erroneamente chamado de carvão mineral, uma vez que pela própria gênese e natureza, é uma rocha sedimentar orgânica. A denominação carvão mineral tem origem comercial, sendo utilizada somente para diferenciar do outro carvão comercial – carvão vegetal (FEIL, 2011).

A ação da temperatura e pressão em decorrência do soterramento e das atividades orogênicas3 promoveram a solidificação do material vegetal ao longo dos anos, liberação de oxigênio e hidrogênio e aumento das concentrações de carbono, em um processo conhecido como carbonificação. Quanto maior a temperatura e pressão que a camada de material vegetal for submetida, e quanto maior o período deste processo, mais alto será o grau de carbonificação, ou rank, e melhor a qualidade energética do carvão, conforme o esquema apresentado na Figura 1 (BORBA, 2001).

Figura 1 – Principais processos da carbonificação

Fonte: EPE (2016)

O rank é a medida do grau de maturidade ou carbonificação do carvão, classificado em turfa, linhito, carvão sub-betuminoso, carvão betuminoso e antracito. Primeiramente a turfa é convertida em linhito, tipo de carvão com baixa maturidade orgânica, possui estrutura macia e sua cor pode variar de preto para vários tons de marrom. Ao longo de milhões de anos, os efeitos contínuos de temperatura e pressão produzem mudanças no linhito, aumentando progressivamente sua maturidade orgânica e transformando-o em carvão sub-betuminoso. Outras mudanças químicas e físicas ocorrem até transformar-se em um material mais duro e escuro, formando o carvão betuminoso (hulha) e, por último, o antracito, o mais puro, aquele que possui a maior concentração de carbono (BORBA, 2001; WCA, 2017). Na Figura 2 é apresentada a porcentagem das reservas mundiais de cada tipo de carvão e exemplos das suas principais aplicações.

Figura 2 – Reservas mundiais de cada tipo de carvão mineral e suas principais aplicações

Fonte: WCA (2017)

A classificação do carvão também pode ser realizada pelo índice denominado

grade, que mede de forma inversamente proporcional o percentual de cinza presente no carvão.

Carvão com baixo grade significa alto percentual de cinzas misturado à matéria carbonosa, resultando em um material de baixa qualidade (BORBA, 2001).

A extração de minérios de carvão envolve técnicas de mineração superficial (à céu aberto) ou subterrâneas. O método selecionado depende de uma variedade de fatores, incluindo a natureza, localização, tamanho e profundidade da jazida (NORGATE e HAQUE, 2010). A operação de mineração de superfície constitui basicamente em três estágios distintos: remoção da sobrecarga, exploração de carvão e recuperação da área. Há uma série de equipamentos e

métodos de mineração utilizados para ambos os propósitos, que dependem de muitos fatores para uma determinada mina. A técnica utilizada para a exploração do carvão pode ser a mesma ou diferente da utilizada para a remoção de sobrecargas (SCOTT et al., 2010).

2.1.1 Reservas de carvão mineral

Existem cerca de 894 bilhões de toneladas de reservas de carvão comprovadas em todo o mundo, sendo que as maiores estão presentes nos territórios dos EUA, Rússia, China e Índia (Tabela 1). Isso significa que há carvão suficiente para durar cerca de 110 anos com as taxas de produção atuais. Em contraste, reservas comprovadas de petróleo e gás são equivalentes a aproximadamente 52 e 54 anos, respectivamente, nos níveis de produção atuais (WCA, 2017).

Tabela 1 – Principais reservas de carvão no mundo

Países Reserva (106 _t) Brasil 2771 China 114500 EUA 237295 Índia 60600 Austrália 76400 Indonésia 28017 Rússia 157010 África do Sul 30156 Alemanha 40548 Polônia 5465 Cazaquistão 33600 Ucrânia 33873 Colômbia 6746 Canadá 6582 República Tcheca 1052 Venezuela 480 Outros países 59689 Fonte: DNPM (2015)

As maiores reservas e produtores de carvão na América Latina estão presentes na Colômbia, Brasil e Venezuela. A Colômbia possui os maiores indicadores de reservas e de produção da região e destaca-se no mercado internacional como um importante exportador de carvão térmico. Os principais mercados incluem a América do Norte, Turquia e Holanda e, mais recentemente, Índia, Japão, Coréia do Sul e Emirados Árabes Unidos. A maior mina do país é Carbones del Cerrejón, de propriedade conjunta da BHP Billiton, Glencore e Anglo American (WEC, 2017).

As reservas de carvão mineral comprovadas do Brasil são da ordem de 2,7 bilhões de toneladas e estão situadas predominantemente no sul do país; cerca de 90,1% são encontradas no estado do Rio Grande do Sul; 9,6% no estado de Santa Catarina e 0,3% no estado do Paraná (Figura 3). Outras pequenas reservas estão presentes nos estados do Amazonas, Pará, Pernambuco, Maranhão e São Paulo (EPE, 2016). A maior jazida de carvão é encontrada em Candiota (Figura 3), cidade localizada no sul do Rio Grande do Sul; alcança cerca de 38,7% do total nacional. Geologicamente, o carvão de Candiota pertence a Formação Rio Bonito, que caracteriza-se por sedimentos de granulometria variável e pelo confinamento dos leitos de carvão por camadas de argilitos (ABOARRAGE e LOPES, 1986).

Figura 3 – Localização das principais jazidas de carvão nos estados do RS e SC

2.1.2 Carvão no cenário energético

No Brasil a participação do carvão mineral na oferta interna de eletricidade é bem modesta; corresponde a apenas 3,2% do total (EPE, 2016). Por outro lado, no cenário mundial, o carvão mineral continua sendo a principal fonte de geração de energia elétrica, responsável por cerca de 40 %, ultrapassando o gás natural, seu principal concorrente, em aproximadamente duas vezes (IEA, 2015; EPE, 2016). No entanto, as demandas por mitigação das mudanças climáticas, a transição para formas de energia mais limpas e o aumento da concorrência de outros recursos estão apresentando desafios para o setor.

A geração de energia elétrica por meio de usinas termelétricas a carvão mineral tem sido questionada devido a seus impactos ambientais. Novas tecnologias vêm sendo desenvolvidas com a finalidade de aumentar a eficiência de conversão de energia, visto que a intensidade de emissões dos GEE é significativamente maior que de outros combustíveis, além de existir a preocupação com as emissões de poluentes atmosféricos de efeito regional.

Este impacto negativo sobre o meio ambiente força a implementação das chamadas tecnologias de carvão "limpas". É necessário desenvolver e aperfeiçoar novas tecnologias de elevada eficiência e baixo teor de carbono. Grandes esperanças estão associadas com a gaseificação do carvão, principalmente devido ao custo potencialmente menor de captura do CO2 e a maior eficiência da remoção de material particulado (MP) e compostos sulfurosos em comparação com os sistemas convencionais baseados na combustão direta do carvão.