Carvão mineral
Bruno Marcos Nunes Cosmo* Tatiani Mayara Galeriani
Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” – Unesp
Fabiula Patricia Novakoski Bruna Martins Ricini
Universidade Federal do Paraná – UFPR
*Correspondência para: brunomcosmo@gmail.com
1. INTRODUÇÃO
No decorrer da história o ser humano, buscou formas de energia durante todo seu desenvolvimento, utilizando nos primórdios seu próprio corpo como mecanismo para realizar trabalho e necessitando para este trabalho do consumo de alimento como fonte de energia.
Durante o transcorrer da história o ser humano passou a utilizar diversas formas de energia, como a utilização da madeira e restos vegetais secos para produção de fogo, o qual utilizava para cozer os alimentos e para se proteger dos animais e do frio.
Com a evolução da história, o ser humano foi desenvolvendo mecanismos mais sofisticados de trabalho e que necessitavam cada vez mais de fontes de energia altamente potenciais, como os potenciais de geração de calor dos combustíveis fósseis, neste cenário, um dos primeiros e principais combustíveis a ser utilizado foi o carvão mineral. No contexto histórico este combustível aquece muitas casas Europeias durante a Idade Média. Entretanto, os combustíveis fósseis apresentam a desvantagem de serem altamente poluentes, o que levou o mundo a buscar fontes de energia renováveis. Mesmo assim os combustíveis fósseis ainda apresentam grande importância na matriz energética mundial.
Neste sentido este trabalho teve como objetivo realizar uma breve descrição sobre o carvão mineral, apresentando aspectos como sua composição, os tipos, seus usos e afins.
2. CARVÃO MINERAL
2.1. DEFINIÇÃO E COMPOSIÇÃO
O carvão mineral ou carvão de pedra, é uma rocha sedimentar de coloração escura, formada por uma complexa e variada mistura de componentes orgânicos fossilizados ao longo de milhões de anos, característica dos combustíveis fósseis. Estes componentes são restos de vegetação pré-histórica que se acumularam em pântanos ou regiões lodosas, sob uma lâmina de água, com o passar do tempo, estes depósitos foram cobertos por argilas e areias (gerando bacias sedimentares), essa cobertura gradual levou a um aumento da temperatura e da pressão que expulsou o oxigênio e o hidrogênio do meio, concentrando o carbono, este processo chamado carbonização (Borba, 2001; SIECESC, 2016; Moderna Plus, 2016).
O carvão mineral é composto de oxigênio, hidrogênio, enxofre, cinzas e em sua maior parte, carbono. O principal constituinte do carvão mineral que é a madeira, foi a principal responsável pela porcentagem de carbono de sua composição, sendo a madeira composta por aproximadamente 50 % de Carbono, 44% de Oxigênio, 5 % de Hidrogênio e 1 % de outros compostos (Borba, 2001; SIECESC, 2016; Moderna Plus, 2016).
http://www.fcav.unesp.br/rab e-ISSN 2594-6781 Volume 4 (2020) Artigo publicado em 17/03/2020
Isso levou o carvão a possuir diferentes composições de carbono, a variar com o tempo de formação e a quantidade de madeira presente no material de origem, o que levou aos depósitos de carvão a apresentarem variados teores de carbono e gerou diferentes classes de carvão, que também classificam sua qualidade, entre as principais estão a turfa, o linhito, a hulha (carvão betuminoso), antracito e o grafite. Muitos afirmam que o estágio mínimo para o uso do carvão seja o de linhito (Borba, 2001; SIECESC, 2016; Moderna Plus, 2016).
Quadro 1: Composição dos tipos de carvão mineral.
Classes % de carbono Energia liberada na queima (10³ Kcal Kg-1) de material seco)
Madeira* 50 4,5
Turfa 45 - 55 5 a 6
Linhito 60 - 75 6,5
Hulha 75 - 85 7 a 8
Antracito 90-96 8,5
Adaptado de Aneel² (2016) e Moderna Plus (2016). * Não é classe de carvão.
2.2. TIPOS DE CARVÃO MINERAL
Como o Quadro 01, mostra o carvão mineral é classificado de acordo com seu teor de carbono, sendo dividido principalmente nas classes de turfa, hulha, linhito e antracito.
A) TURFA: A pressão e a temperatura de formação são decisivas na qualidade de cada depósito de carvão o
qual vai definir sua maturidade orgânica. A turfa é o estágio inicial do carvão mineral, sendo um composto de baixo conteúdo carbonífero, que será convertida em linhito, ambos consideradas de baixa maturidade orgânica (Crossetti, 2006).
B) LINHITO: Encontrado geralmente próximo à superfície, por sofrer uma menor pressão, o que facilita a sua
extração a qual é relativamente simples e pouco onerosa. São designados para geração de eletricidade por sofrerem rápida deterioração, baixo poder calorífico além de poder queimar espontaneamente. Essa queima. Trata-se do único tipo de carvão estritamente biológico e fóssil, formado por matéria orgânica vegetal (Cano, 2016).
C) HULHA: É um tipo de carvão mineral ou carvão natural, gerado há milhões de anos, que se forma a partir
da fossilização da madeira soterrada. A hulha ou carvão betuminoso é uma variedade de carvão mineral que apresenta altas taxas de teor de carbono e contém betume em sua formação. Tendo dois usos principais os quais são: Carvão-energético usado em fornos de usinas termoelétricas, por possui grande teor de cinzas e Carvão metalúrgico, o mais nobre sendo suscetível para ser transformado em coque. Em resumo a hulha é o carvão mineral mais utilizado e o mais puro (Branco, 2013; Kawa, 2014).
D) ANTRACITO: Possui uma lenta combustão, por esse fato está vinculado ao uso doméstico. Por possuir
poucas impurezas e grande propriedades de carbono, é o carvão com a maior porcentagem de carbono, sendo recomendado no tratamento de água que consegue agir como se fosse uma peneira filtrando a sujeira, onde sua vida útil é de aproximadamente três anos (Legner, 2012; Cano, 2016).
2.3. HISTÓRIA DO CARVÃO MINERAL
O processo de formação do carvão levou milhões de anos, e já que o ser humano é uma animal relativamente novo no planeta, nossos ancestrais podem ter realizado a descoberta do carvão mineral, possivelmente um ancestral, pode ter realizado a queima de arbustos e folhas secas para se proteger, e para proteger o foco, pode ter cercado esses compostos com pedras negras soltas na caverna, durante a queima, ele deve ter notado que estas pedras, desprendem após aquecidas mais calor que os arbusto e por mais tempo (SIECESC, 2016).
O carvão mineral foi uma das primeiras fontes de energia utilizada em larga escala. Na história mais recente, o carvão pode ter sido conhecido pelos chineses muito antes de cristo. Na Europa ele passou a ser consumido na idade média (395-1430), como durante a queima do carvão ocorre a emissão de gases com forte odor, acredita-se que o mesmo foi proibido em alguns lugares e só voltou a ser utilizado no século XVIII (SIECESC, 2016).
Durante a Revolução Industrial Inglesas, o inglês James Watt inventor do motor a vapor, utilizou o carvão para aquecer a água e gerar vapor que impulsiona o motor, substituindo o trabalho humano e animal. O carvão neste período foi utilizado como fonte de energia para máquinas e locomotivas e para gerar energia elétrica (SIECESC, 2016).
Entre 1900 e 1950 em especial durante a Primeira e Segunda Guerra Mundial, o consumo do carvão mineral aumentou, apesar de em 1930 ter ocorrido uma queda no consumo. Na década de 50, com a descoberta de grandes depósitos de petróleo e gás, o consumo de carvão caiu um pouco em nível global, entretanto a crise do petróleo, gerada pela crise no Oriente Médio, levou a um novo aumento no seu consumo (SIECESC, 2016).
Atualmente o carvão mineral, fica atrás apenas do petróleo na matriz energética mundial (carvão 23,3 % e petróleo 35,7 %), destacando que para produção de energia elétrica o carvão é o principal recurso, ultrapassando o petróleo com tranquilidade (carvão 38,4 % e petróleo 8,9 %), sendo que a vida útil estimada do petróleo como fonte de energia está em cerca de mais 40 anos e a do carvão mineral ainda ultrapassa os 200 anos (Borba, 2001).
As reservas de carvão mineral no mundo totalizam 1 trilhão de toneladas, sendo que a divisão de algumas destas reservas é mostrada no Quadro 2.
Quadro 2: Situação do carvão mineral no mundo.
País Reservas (%) Produção (%) Consumo (%)
Estados Unidos 28,6 18,7 18,1
Rússia 18,5 4,7 3,0
China 13,5 41,1 41,3
Austrália --- 6,9 1,7
Brasil* 1,2 0,1 0,5
Adaptado de Aneel¹ (2016). * Extraído de Aneel² (2016).
O Quadro 2 mostra que os EUA, possuem as maiores reservas, seguido da Rússia, entretanto o maior produtor e consumidor de carvão mineral é a China. A Austrália apesar não aparecer entre os três maiores detentores de reservas é o terceiro maior produtor de carvão mineral e o maior exportador do elemento, seguido pelos EUA (ANEEL¹, 2016).
O maior importador mundial é o Japão, enquanto na América do Sul os maiores exportadores são Venezuela e Colômbia, no Brasil o consumo não é tão expressivo pois, a maior parte da base energética brasileira é provinda da energia hidrelétrica (ANEEL¹, 2016).
Para que haja maior evolução da demanda futura por carvão, segundo o Ministério de Minas e Energia (2006), estão os seguintes fatores: A) Taxa de penetração do gás natural no mundo; B) Preço relativo do gás natural em relação ao carvão e ao petróleo; C) Integração energética entre os países; e D) Disponibilidade de novas reservas de gás natural.
2.3.1. HISTÓRIA NO BRASIL
No Brasil, a história do carvão mineral começa a 210 milhões de anos, durante o desenvolvimento de árvores gigantes e outros tipos de vegetação, as sucessivas formações de florestas e soterramento das mesmas,
aliados a ação de bactérias carboníferas levou a formação de diferentes camadas de carbono principalmente na Região Sul (ABCM, 2016).
No Brasil é possível encontrar carvão em vários estados como São Paulo, Bahia, Minas gerais entre outros, porém a maior concentração de reservas está no Rio Grande do Sul, Santa Catarina e Paraná. O Brasil possui reservas de turfa, linhito e hulha (ANEEL¹, 2016).
O consumo do carvão nacional teve aumento durante e após a Primeira Guerra Mundial, em especial pela Viação Férrea que naquela época era abastecida com carvão. Após a guerra voltou-se a comprar carvão do exterior, fazendo com que principalmente o Rio Grande do Sul e Santa Catarina procurassem outros compradores. O Brasil é o 10º maior país em reservas de carvão, sendo sua maior reserva na cidade de Candiota - RS, representando 38% do carvão nacional (ABCM, 2016; ANEEL¹, 2016).
Apesar do Rio Grande do Sul possuir as maiores reservas, Santa Catarina é o maior produtor nacional de carvão mineral. Dentre os anos 1995 e 2007 as reservas de carvão no Rio Grande do Sul cresceram, ao contrário de Santa Catarina que diminuíram (Cano, 2016). Para se ter uma base de quanto foi consumido entre os anos 1995 e 2007 segue a Figura 1.
Figura 1: Reservas Nacionais de Carvão Mineral. Extraído de Cano (2016).
Em 2007, foram produzidos no Brasil cerca de 435 TWh de energia, onde o carvão representou 7,9 TWh e em 2011 o carvão representou 5,6% da energia consumida (ANEEL¹, 2016). O Quadro 3, mostra a quantidade de carvão em cada estado do sul.
Quadro 03: Reservas de Carvão Mineral na Região Sul.
Estado Quantidade em Toneladas
Rio Grande do Sul 28 bilhões
Santa Catarina 3,3 bilhões
Paraná 104 milhões
Adaptado de ABCM (2016).
2.4. PROCESSOS DE EXTRAÇÃO E BENEFICIAMENTO
O maior custo na produção de carvão é sua retirada do subsolo. Na região sul o carvão encontra-se depositado nas camadas horizontais, podendo ser encontrado nas camadas superficiais ou a centenas de metros abaixo da superfície. Desta forma existem duas maneiras principais de extrair o carvão: Mineração subterrânea e de superfície (SIECESC, 2016).
2.4.1. MINERAÇÃO SUBTERRÂNEA
No mundo, cerca de 2/3 da produção de carvão mineral, é proveniente da mineração subterrânea. Em Santa Catarina, praticamente todo o carvão é produzido através da extração subterrânea. A forma de chegar até o carvão é por meio de um tubo inclinado, estas aberturas são usadas para a circulação dos operários, materiais e equipamentos, circulação de ar e transporte do carvão produzido. A mineração subterrânea é dividida em dois métodos: método de câmara e pilares e frente larga (longwall) (SIECESC, 2016):
A) Método de Câmara e Pilares: São galerias, formando quadras no subsolo ou pilares que suportam o peso
dos terrenos de cobertura. A lavra consiste em furar a camada de carvão com máquinas denominadas de perfuratrizes de frente, onde são colocados explosivos, que detonados desmontam o carvão na frente de lavra, após a saída dos gases gerados na detonação, as máquinas de produção (carregadeiras e caminhões baixos) carregam o carvão até as correias transportadoras por onde o carvão é levado até a superfície (SIECESC, 2016).
B) Frente Larga – Longwall: Neste método um tambor rotativo dotado de dentes de metal duro, acoplado a
máquinas de extração, se movimenta através da camada de carvão, cortando-o e lançando-o diretamente numa calha e depois numa correia transportadora, levando-o até a superfície. Este método apresenta maior produtividade (SIECESC, 2016).
2.4.2. MINERAÇÃO DE SUPERFÍCIE
Também conhecida por mineração a céu aberto, este método é utilizado quando a camada de carvão mais próxima da superfície, normalmente por volta de 60 metros ou menos, não havendo a necessidade da abertura do túnel, pois neste caso todo material da cobertura é removido para a extração do carvão. Em relação ao método subterrâneo, a mineração a céu aberto recupera uma quantidade de quase 100% da camada de carvão (SIECESC, 2016).
Este método consiste em retirar a camada superficial denominada terra vegetal, armazenando-a cuidadosamente para ser usada mais tarde na fase de recuperação ambiental. Após a retirada da cobertura superficial, máquinas escavadeiras, retiram a camada que recobre a camada de carvão, movimentando grande quantidade de material, esta terra (estéril) retirada será depositada numa parte já lavrada do carvão (SIECESC, 2016).
Após a camada de carvão ter sido exposta, as perfuratrizes são usadas para fazer furos no carvão, para, após a detonação, ele seja transportado através de caminhões até a área da usina de beneficamente, para a limpeza e classificação do carvão (SIECESC, 2016).
Depois de retirado o carvão, a terra (estéril) é recolocada no lugar onde estavam sendo recobertos por argila e solo que possibilitam a completa recuperação da área. Este método é utilizado nas minas de carvão do Rio Grande do Sul (SIECESC, 2016).
2.4.3. BENEFICIAMENTO DO CARVÃO
O carvão após ser lavrado e transportado, deve passar por uma etapa denominada beneficamente, onde passa pelo processo de lavagem e limpeza, são eliminadas grande parte das frações de cinzas e pirita que se encontram associadas ao carvão. Esta etapa é importante para que o carvão lavado tenha uma maior capacidade de gerar calor. Após esta etapa, pode se ter produtos de carvão que vão atender diversos tipos de consumidores, como usinas térmicas, usinas siderúrgicas, cerâmicas e outras (SIECESC, 2016).
2.5. PROCESSOS DE MELHORAMENTO DE COMBUSTÃO 2.5.1. GASEIFICAÇÃO
A gaseificação do carvão é praticada desde a primeira metade do século XIX, com finalidade de converter o carvão mineral em combustível sintético de aplicação direta na produção de energia. Existem vários processos de gaseificação do carvão (UFRGS, 2003).
O termo descreve as reações termoquímicas de um combustível sólido na presença do ar ou oxigênio, em quantidades inferiores à estequiométrica (mínimo para a combustão) e vapor d’água, com a finalidade de formar gases que podem ser usados como fonte de energia térmica e elétrica, para síntese de produtos químicos e combustíveis líquidos (UFRGS, 2003).
O principal produto é uma mistura de gases: monóxido de carbono, hidrogênio, dióxido de carbono, metano, traços de enxofre e outros hidrocarbonetos leves e impurezas. A composição final do gás proveniente da gaseificação dependerá, entre outros aspectos, das condições de operação como temperatura, pressão, tempo de residência, dascaracterísticas da matéria prima (matérias voláteis, carbono fixo, cinzas, enxofre, reatividade etc.), do tipo de reator e das características dos gaseificantes: ar ou oxigênio (UFRGS, 2003).
2.5.2. LIQUEFAÇÃO
O carvão, até 1961, era a principal fonte de energia, quando foi ultrapassado pelo petróleo. No entanto, mantém-se até hoje como fonte energética nobre, pois sua conversão produz o combustível sintético líquido que mais se assemelha ao petróleo (UFRGS, 2003).
O processo de liquefação do carvão é bastante recente e visa transformar o carvão, que é encontrado em estado sólido na natureza, em combustível líquido. Nos EUA já existem usinas de liquefação de carvão, no entanto o processo é bastante sofisticado e caro. O Brasil ainda não domina essa tecnologia, embora pesquisas sejam desenvolvidas (UFRGS, 2003).
2.6. USOS DO CARVÃO MINERAL
Existem diferentes aplicações do carvão mineral no mundo, sendo a geração de energia elétrica por meio de usinas termelétricas a principal, seguida pela aplicação industrial para a geração de calor (energia térmica) necessário para os processos de produção, como por exemplo, secagem de produtos, cerâmicas e fabricação de vidros. Uma outra atividade em expansão é o desdobramento natural da atividade, relacionado com a co-geração ou utilização do vapor aplicado no processo industrial para a produção de energia elétrica (ANEEL¹, 2016).
O carvão mineral não é o único combustível usado para gerar eletricidade, existe também o gás natural, a energia nuclear, hidroelétrica, até mesmo o solo e o vento. Muitas indústrias necessitam de calor em processos de produção: secagem de produtos, cerâmicas, produção e utilizam o carvão mineral para a geração deste calor (SIECESC, 2016).
Cerca de 70% do aço e ferro produzidos pelas indústrias utilizam um tipo de carvão especial na sua produção, o carvão metalúrgico, principal combustível para o alto forno, neste processo são fundidos o minério de ferro e o aço. Estes produtos são utilizados na construção de carros, pontes, edifícios, casas e etc. No Brasil não há produção de carvão metalúrgico, as indústrias importam de países produtores como EUA, China, Austrália e Polônia. Do gás produzido do carvão pode se obter fertilizantes, amônia, combustíveis líquidos, lubrificantes, combustíveis para aviação, diesel, metanol e etc. (SIECESC, 2016).
Depois que o carvão mineral é extraído do solo, fragmentado e armazenado ele é transportado para usinas. Em seguida, é transformado em pó, queimado em fornalhas e o calor liberado é transformado em vapor ao ser transferido para água que circula nos tubos que envolvem a fornalha. O calor (energia térmica) do vapor é transformado em energia mecânica (cinética), que movimenta a turbina do gerador de energia elétrica (ANEEL¹, 2016).
O carvão foi uma das primeiras fontes de energia utilizadas pelo homem em larga escala, é usada desde a Primeira Revolução Industrial no século XVIII, na geração de vapor para movimentação das máquinas. E no final do século XIX, o vapor também era destinado a produção de energia elétrica, porém, ao longo do tempo perdeu espaço para o petróleo e o gás natural com o advento dos motores a explosão (ANEEL¹, 2016).
Durante o processo de queima do carvão para gerar energia elétrica, o enxofre e as cinzas que estão no carvão podem poluir o ar. Desta forma, devem ser removidos os contaminantes gerados durante a queima (SIECESC, 2016).
Uma das técnicas usadas para retirar o enxofre e limpar os gases gerados é através da adição de um pouco de calcário moído ao carvão, sendo que o enxofre será absorvido pelo calcário gerando gesso (removendo uma boa parte do enxofre), liberando assim os gases limpos no ar. Já as cinzas são removidas por equipamentos chamados de precipitadores eletrostáticos, que removem quase tudo do material particulado (cinzas), que são recolhidos e adicionados no cimento (SIECESC, 2016).
Novas tecnologias têm sido desenvolvidas sempre visando o melhor aproveitamento do carvão produzido, reduzindo qualquer impacto e poluição ambiental, como por exemplo, o lavador de gases com amônia, em que as fases de enxofre reagem com produtos químicos, gerando como subproduto o sulfato de amônia (fertilizante) (SIECESC, 2016).
2.6.1. APLICAÇÕES AGRÍCOLAS DO CARVÃO MINERAL
Como foi apresentado no item 2.5., o carvão mineral durante seus processos de formação, pode gerar produtos de uso agrícolas, por exemplo, do gás produzido pode-se obter fertilizantes a base de amônia, do processo de queima, uma das técnicas usadas para retirar o enxofre e limpar os gases gerados é através da adição de um pouco de calcário moído ao carvão, sendo que o enxofre será absorvido pelo calcário gerando gesso, o lavador de gases com amônia gera como subproduto o sulfato de amônia (SIECESC, 2016).
Outro dos usos agrícolas do carvão, tem sido o uso das cinzas geradas pela queima do carvão, como fertilizante e corretivo da acidez do solo. Alguns estudos mostram que tais cinzas podem aumentar a resistência de algumas plantas a doenças, como a antracnose do feijão (Martins et al., 2001).
Contudo, o principal uso dos resíduos de carvão mineral e a produção de fertilizantes a base de sulfato de amônia, como a ureia, este uso promove um melhor aproveitamento do resíduo, reduzindo os custos de produção do fertilizante, favorecendo esta produção na região Sul, e reduzindo a dependência brasileira pela importação de fertilizantes (Zancan, 2008).
2.7. VANTAGENS E DESVANTAGENS
As consequências da utilização do carvão mineral são muitas, contudo, como qualquer fonte de energia o carvão mineral apresenta vantagens e desvantagens. Apesar de ser um combustível fóssil, é ser responsável pela emissão de grande quantidade de gases poluentes, o carvão mineral apresenta vantagens, como:
1) Facilidade de transporte, após a extração;
2) Fonte mais abundante entre as energias não renováveis; 3) Por ser mais abundante é o combustível fóssil mais barato;
4) Estrutura de extração e processamento mais simples dos combustíveis fósseis; 5) Fácil processamento e refino;
6) Preço estável em reais (menor exposição a risco de variação de preços de “commodities” como:
petróleo, gás e outros, além do risco cambial);
7) Versatilidade, pode ser utilizado na forma líquida ou gasosa; 8) Produz energia elétrica, sem depender de condições climáticas; 9) Confiabilidade no suprimento de combustível;
10) Menor corrosão dos equipamentos;
11) Sua utilização pode gerar muitos subprodutos de forma a reduzir a poluição final e gerar outros
materiais, como fertilizantes e corretivos;
12) Reduz a dependência de petróleo;
13) Seu uso em relação ao carvão vegetal, reduz o desmatamento ilegal.
Uma relação numérica entre vantagens e desvantagens do carvão mineral talvez não seja relevante, pois muitas das desvantagens de seu uso causam grandes problemas ambientais, destacando-se entre as desvantagens:
1)
Emissões de gases poluentes, entre eles os gases do efeito estufa (GEEs). Os gases liberados naqueima ainda contribuem para a ocorrência de chuvas ácidas;
2)
Os gases gerados pela queima do carvão são um forte agravante de problemas de saúde em especial para pessoas que sofrem de doenças respiratórias;4)
A questão de não ser uma fonte de energia renovável, indica que mesmo que possa demorar mais que outros combustíveis, o carvão mineral irá se esgotar um dia;5)
Poluição da água e do solo, além de gerar degradação ambiental;6)
Alto valor no investimento para a caldeira e para remoção de material particulado.2.8. ALTERNATIVAS DE SUBSTITUIÇÃO
O contexto global de produção de energia, se baseia principalmente em fontes fósseis, que têm elevados índices de emissões de poluentes, dentre eles, gases de efeito estufa, e poluentes que comprometem em longo prazo o planeta (Goldemberg e Lucon, 2016).
Como alternativa de mudar estes padrões têm-se estimulando a adoção de fontes renováveis. Nesse sentido, o Brasil destaca-se com sua matriz majoritariamente renovável (Goldemberg e Lucon, 2016). Fontes de energia renováveis, são consideradas fontes limpas e menos agressivas ao meio ambiente comparadas aos combustíveis fósseis, dentre elas estão à energia solar, eólica e hidrelétrica (Quintiere, 2005), descritas a seguir:
Energia Solar: A energia solar consiste na energia eletromagnética fornecida pelo sol, podendo ser
transformada em energia térmica ou energia elétrica. A energia térmica vem sendo muito utilizada em aquecimento de água em residências, visto que o aquecimento de água por energia elétrica, gera um elevado consumo. Já a produção de energia elétrica por placas solares é ainda pouco usada, pelo alto custo de aquisição das placas solares, além de exigir uma grande área de captação de luz solar (ABINEE, 2012; Cunha, 2013).
Energia Eólica: Consiste na geração de energia elétrica através dos ventos, que se dá pela conversão da
energia cinética de translação pela energia de rotação através do emprego de turbinas. Apesar de considerada uma energia limpa, a geração de energia por usinas eólicas também apresenta desvantagens, por precisar de fontes secundárias de energia para suprir a demanda de energia em dias sem vento, e o uso de grandes aerogeradores, parques e usinas eólicas, que ocupam áreas extensas (Campos, 2004; Anklam, 2005).
Energia Hidrelétrica: A energia hidrelétrica, consiste na obtenção de energia elétrica através do
aproveitamento do potencial hidráulico de um curso d’água, é necessário o emprego de uma barragem, para suprir a demanda de água em épocas de estiagem. A energia potencial da água é convertida em energia mecânica girando turbinas que transformam a energia mecânica em energia elétrica. Sua desvantagem é o impacto ambiental causado na implantação de uma barragem, que muda o leito do rio, alagando grandes extensões acima da barragem, e diminuindo o nível de água abaixo da mesma (Roberto, 2009).
2.8.1. CARVÃO VEGETAL
Outro substituto potencial do carvão mineral, é o carvão vegetal, que é produzido através de fontes renováveis. O processo de produção do carvão vegetal consiste da degradação parcial da madeira e, para isso, se faz necessário aplicar calor controlado. Apesar de ser produzido por fontes renováveis, o carvão vegetal apresenta desvantagens, pela grande emissão de poluentes devido a queima da madeira para produção, liberando de fuligem e gases poluentes (Colombo et al., 2006).
A madeira deve ser extraída por meios legais, de locais onde o corte é legalizado, já que muitas indústrias produzem carvão vegetal através da extração ilegal de madeira, o que causa grandes impactos ambientais (Colombo et al., 2006).
2.9. CURIOSIDADES
Os usos do carvão mineral, levaram ele a gerar impactos na sua produção ou após a mesma, muitos destes impactos não são conhecidos pelo homem. Por exemplo, o principal impacto na região extratora de carvão, é a presença do mineral chamado pirita, esse mineral na condição de formação do carvão, é estável, mas em contato com o oxigênio e com água, ele se dissocia e desagrega, liberando enxofre que se associa com o oxigênio e em contato com a água gera ácido sulfúrico (Soares et al., 2008).
Um episódio importante sobre o mal-uso dos combustíveis fósseis, é o episódio ocorrido em 1952 em Londres, conhecido como o Grande Nevoeiro, neste período a queima de carvão nas casas e pela indústria era muito comum, aliada ao aumento na produção de carros, a questão foi que esta queima descontrolada de combustíveis, levou a uma catástrofe que resultou em mais de 10.000 mortes direta e indiretamente (Hypescience, 2012).
Na noite de 5 de Dezembro de 1952, a alta queima de combustíveis em especial o carvão, aliado às condições climáticas que levaram a uma inversão térmica, fez com que a fumaça oriunda dessas queimas ficasse retida na camada de ar mais próxima da superfície do solo, a situação de manteve por 5 dias, piorando a cada dia, pois a queima de carvão não parava e a fumaça proveniente desta queima não era dissipada, a visibilidade caiu ao ponto de não conseguir se enxergar 30 centímetros a frente do corpo (Hypescience, 2012).
O dióxido de enxofre e outros poluentes ao se misturarem com a água formam ácido sulfúrico e clorídrico que queimavam os olhos e os pulmões das pessoas. A fumaça foi tão densa que os carros não conseguiam andar, impedindo com isso viaturas policiais e ambulâncias de trafegar. O governo que ignorou protestos ambientais em 1920 e apoiando a indústria, demorou a assumir qualquer responsabilidade, lançando no final uma lista com 4.000 mortes, esta lista desconsiderava, entretanto, as pessoas que morreram após a dissipação da fumaça, mas em consequência da mesma (Hypescience, 2012).
3. CONSIDERAÇÕES FINAIS
O carvão mineral foi a principal fonte de energia no mundo, perdendo espaço para o petróleo, mesmo assim ainda é a principal fonte de energia elétrica. Sua utilização pode ter ocorrido pelos primeiros homens e teve grande relevância na revolução industrial. O carvão mineral apresenta grandes vantagens em relação as outras fontes de energia não renováveis como o petróleo e o gás natural, por exemplo, sua maior abundância e menor custo, em contrapartida também é um dos combustíveis que causa maior poluição.
As usinas que queimam carvão mineral, são responsáveis pela maior parte da poluição do ar e emissão dos gases do efeito estufa, além da formação de chuvas ácidas. Pode-se notar que o carvão mineral, mesmo sendo uma fonte promissora de energia ainda apresenta grandes problemas quanto a questão ambiental.
Para finalizar destaca-se que o carvão mineral foi e ainda é um dos componentes mais importantes da matriz energética global, sendo utilizado não só para queima, mas com processos de gaseificação e liquefação, podendo durante os processos produtivos gerar subprodutos como os fertilizantes a base de amônia e corretivos do solo, além de outros compostos, presentes, por exemplo, no cimento de construção civil.
Referências
ABINEE – Associação Brasileira da Industria Elétrica e Eletrônica (2012) Propostas para a inserção da energia solar fotovoltaica na matriz energética brasileira.
ABMC – Associação Brasileira de Mineração de Carvão (2016) História do carvão no Brasil.
ANEEL¹ - Agência Nacional de Energia Elétrica http://www2.aneel.gov.br/arquivos/pdf/atlas_par3_cap9.pdf
ANEEL² - Agência Nacional de Energia Elétrica http://www2.aneel.gov.br/aplicacoes/atlas/pdf/08-carvao(2).pdf
Anklam LF (2005) Estudo comparativo das fontes de energia no Brasil. Borba RF (2001) Carvão mineral - Balanço mineral brasileiro. Branco PM (2013) Carvão Mineral.
Campos FGR (2004) Geração de energia a partir de fonte eólica com gerador assíncrono conectado a conversor estatístico duplo. Cano TM (2016) Carvão Mineral.
Colombo SFO et al. (2006) Produção de carvão vegetal em fornos cilíndricos verticais: Um modelo sustentável. Crossetti (2006) Possibilidade de aproveitamento do carvão metalúrgico brasileiro.
Cunha GHB (2013) Modelagem matemática e implementação computacional no ATP de um sistema solar fotovoltaico conectado a rede de baixa tensão.
Goldemberg J; Lucon O (2007) Energia e meio ambiente no Brasil.
Hypescience (2012) Londres: O nevoeiro que matou mais de 10.000 pessoas. Kawa L (2014) Química, meio ambiente e edificações.
Legner CO (2012) O uso de carvão no processo de tratamento de água.
Martins JL et al. (2001) Aproveitamento de cinzas de carvão mineral na agricultura. Ministério de Minas e Energia (2007) Plano Nacional de Energia 2030.
Quintiere M (2005) Impactos ambientais – Carvão.
Roberto TP (2009) Características da matriz de geração de energia elétrica brasileira e fontes renováveis de energia. SIECESC – Sindicato da Industria de Extração de Carvão do Estado de Santa Catarina
http://www.carvaomineral.com.br/conteudo/meio_ambiente/cartilha_do_carvao
/manual_do_professor.pdf
Soares PSM et al. (2008) Carvão brasileiro: Tecnologia e meio ambiente. UFRGS – Universidade Federal do Rio Grande do Sul (2003) Carvão mineral. Zancan FC (2006) Carvão e fertilizantes.
Publicação Independente
© Autores
