Carbón - procesamiento ayer, hoy y mañana

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24

Una vez Mendeleev dijo que ahogarse con aceite es como tirar billetes en el horno. Lo mismo puede decirse del carbón. El reciclaje reduce la carga sobre el medio ambiente y prácticamente elimina las impurezas nocivas del carbón que contienen azufre. Consideremos los principales métodos y procesos de procesamiento del carbón, así como el resultado y los productos obtenidos de él.

Pasado del carbón

La humanidad ha estado familiarizada con el carbón como combustible desde la antigua Grecia. Pero como industria independiente, la industria del carbón se destacó solo en el siglo XVIII. A principios del siglo XIX, el carbón comenzó a utilizarse de forma muy activa: combustible para el transporte, la producción de electricidad, la metalurgia, la industria química, la construcción de automóviles y barcos, etc. Se requerían mejores materias primas.

Los métodos para procesar el carbón se desarrollaron en el siglo XX para que la calidad de las materias primas extraídas fuera mayor. Tenían desventajas, como bajo rendimiento de productos, marcos rígidosimplementación del proceso. Pero con la introducción de varios catalizadores en el proceso, el rendimiento del producto se hizo más alto y, por lo tanto, más barato, y la aprobación del proceso ya no requería el cumplimiento estricto de todas las condiciones.

Hoy, la extracción y el procesamiento del carbón es un paso hacia el futuro. Se lleva a cabo de cinco maneras. La elección del método depende del producto final deseado.

Pirólisis

Este método de procesamiento del carbón se ha utilizado durante mucho tiempo. Allá por finales de los 90. En el siglo XIX, sabían cómo calentar el carbón sin acceso al aire para provocar la destrucción de las moléculas de polímero, seguida de su transformación. Los productos de procesamiento termoquímico vienen en estado sólido, líquido y gaseoso.

La coquización moderna (otro nombre de la pirólisis) se lleva a cabo a temperaturas entre 900 y 1100 °C. El producto del proceso es el coque, que se utiliza en la industria metalúrgica, tanto ferroso como no ferroso, así como un subproducto en forma de mezcla de gases y vapores.

Alrededor de 250 productos químicos se recuperan posteriormente de la mezcla de coquización a alta temperatura, incluidos benceno, naftaleno, fenoles, amoníaco y compuestos heterocíclicos. La introducción de un catalizador en el proceso contribuyó a la formación de coque con una estructura interna de grano fino, un tipo de coque comercial más valioso.

Semicocido

Para obtener combustible (líquido o gaseoso) a partir del carbón mediante procesamiento, se utiliza la coquización a baja temperatura a 500 °C. El proceso tampoco es innovador, se conoce desde hace mucho tiempo. Anteriormente, el objetivo era obtener combustible sólido a partir del lignito, más valioso energéticamente. Hoy en día, el proceso de procesamiento del carbón mediante semicoquización con el uso de un catalizador de oxidación ha aumentado el respeto por el medio ambiente del producto final, ha reducido la concentración de carcinógenos y sustancias nocivas. La resina resultante se utiliza para producir disolventes y combustibles.

Hidrogenación destructiva

Este método de procesamiento del carbón tiene como objetivo convertir el combustible sólido en "aceite sintético" a una temperatura de 400-500 °C y bajo la influencia del hidrógeno. La idea de tal procesamiento apareció en los años 20 del siglo pasado. En las décadas de 1930 y 1940, se construyeron las primeras empresas industriales en Alemania y Gran Bretaña, pero en la URSS el proceso se utilizó a escala industrial recién en la década de 1950.

Una mezcla de aluminio, molibdeno y cob alto se utiliza como catalizador en la refinación de petróleo. Inicialmente, también se usó para el carbón, pero resultó que el proceso se puede abaratar mucho, sin pérdida de eficiencia, utilizando un mineral de hierro muy extendido, magnetita, pirita o pirrotita, como catalizador. Tal resultado fue fácil de calcular, si sabes que la catálisis ocurre indirectamente. El carbón pasa a la fase líquida no bajo la acción de las moléculas de hidrógeno, sino a través de la transferencia de átomos de hidrógeno de las moléculas del solvente orgánico a las moléculas del componente de carbón. El catalizador solo se necesita para restaurar las propiedades del disolvente perdidas durante la eliminación de los átomos de hidrógeno.

Gasificación

Bajo la influencia de altas temperaturas, pero en un ambiente de aire donde hay oxígeno, hidrógeno, dióxido de carbono y vapor, el carbón sólido pasa a estado gaseoso. Este es el punto central del proceso. Hay alrededor de 20 tecnologías. No nos detendremos en cada uno de ellos en detalle, pero consideremos cómo puede ayudar la introducción de un catalizador.

Además de aumentar la eficiencia, con un catalizador es posible bajar la temperatura manteniendo la velocidad al mismo nivel, también es posible regular el producto final de la gasificación. Los más comunes son los metales alcalinos y alcalinotérreos, así como el hierro, el níquel y el cob alto.

Procesamiento químico de plasma

Uno de los más prometedores, ya que además de los combustibles líquidos, se extraen del carbón duro y pardo durante el procesamiento compuestos tan valiosos como el ferrosilicio, el silicio técnico y otras sustancias que contienen silicio, que, con otros métodos, simplemente se extraían tirado con cenizas.

Y que mañana

Dada la rapidez con la que se están agotando los depósitos de petróleo y gas en la Tierra, el problema del combustible pronto se volverá bastante grave. Y una de las soluciones más sencillas sería la minería del carbón. Los científicos están llevando a cabo su trabajo de investigación en busca de nuevos procesos de reciclaje: más eficientes, económicos y, al mismo tiempo, respetuosos con el medio ambiente.

También se está trabajando para obtener "aceite sintético". En Krasnoyarsk, por ejemplo, se probó para obtenerlo a partir de una mezcla de carbón y agua en proporciones iguales. La síntesis se llevó a cabo bajo alta presión, el tratamiento se realizó mecánico, electromagnético y cavitación. El consumo de energía es bajo: solo 5 kW por tonelada de aceite. En cuanto a su composición química, la fracción resultante es casi natural.

Así que no te apresures a deshacerte de tu caballo de hierro, habrá algo que alimentar. Y otra buena noticia: el carbón se repone, lo que significa que servirá a la humanidad durante mucho tiempo.