Carbó líquid: a la recerca d'un combustible

1989/07/01 Aizpurua Sarasola, Joxerra Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Energia

Des que s'utilitzava el carbó a les nostres cases no ha passat molt de temps. En trobar-se el carbó en estat sòlid, no era possible el seu ús en motors ni en aplicacions diverses. Per aquest motiu va quedar pràcticament exclòs. A més, les substàncies que es llançaven a l'aire per la combustió del carbó contaminaven molt més l'atmosfera que les que s'emetien a partir de la combustió del petroli.

D'altra banda, es constata una tendència creixent cap a l'estat líquid dels combustibles. Per tant, les recerques dutes a terme en el camp del carbó han pretès transformar el carbó en líquid des d'un estat sòlid.

La tècnica de liqüefacció requereix uns mitjans molt costosos i amb el nivell de coneixement existent es liquida una part tan petita de les reserves de carbó que no s'aconsegueix viabilitat econòmica. La gasificació té els mateixos inconvenients que la liquidació.

Per a la liqüefacció o gasificació del carbó s'ha de produir una modificació de l'estructura molecular del sòlid. En les suspensions, per contra, no ocorre el mateix. En aquest cas cal moldre el carbó fins que la grandària mitjana dels grans sigui el de la farina i escampar aquesta pols en un fluid. Els productes així obtinguts presenten tots els avantatges de les tecnologies de combustibles fluids. Les suspensions de carbó es poden dividir en dos grups principals en funció de la mena de fluid barrejat, és a dir, que el fluid és gas o líquid.

La mescla de pols de carbó i un gas inert ja es coneix bé i s'utilitza en moltes àrees industrials. El procés consisteix esquemàticament en l'acumulació de pols de carbó en dipòsits, el seu transport en canonades mitjançant mitjans pneumàtics i la seva dispersió en cambra de combustió amb cremador adequat. La flama així produïda s'assembla molt al fuel, per la qual cosa algunes calderes de fuel poden ser transformades per a aquesta funció sense un cost elevat.

No obstant això, els que poden competir amb els derivats del petroli són mescles de carbó i líquid. Per tant, en les següents línies s'informarà de les incidències d'aquesta mena de mescles.

Les mescles de carbó i líquid van començar a treballar-se en l'inici de la indústria petroliera. En aquella època es van treballar mescles de carbó i fuel, però l'expansió dels derivats del petroli va deixar de costat aquestes obres.

Davant l'escassetat de petroli o les dificultats per al subministrament de petroli, s'ha insistit en les mescles carbó/líquid. Amb motiu de la crisi econòmica entorn de 1920, alguns vaixells que utilitzaven fuel es van reconvertir per a utilitzar la barreja carbó/fuel i durant l'última Guerra Mundial els alemanys van alimentar els motors Dièsel amb mescla carbó/aigua. No obstant això, ha estat necessari esperar fins a la dècada passada per a reiniciar aquest tipus de mescles.

Amb l'inici de les recerques l'any 1974, l'objectiu era l'estalvi de fuel, per la qual cosa en la mescla carbó/fuel s'havia d'aconseguir la major proporció de carbó. D'altra banda, cal tenir en compte que el poder calorífic del carbó (30.000 kJ/kg) és inferior al del fuel (41.800 kJ/kg). A més, la mescla sòlid/líquid ha de complir una sèrie de requisits per a evitar pèrdues de fluïdesa. La concentració volumètrica dels components de la mescla varia en funció de la mòltaa del sòlid. Si el sòlid està dividit en partícules esfèriques d'igual grandària i es desitja mantenir la fluïdesa, la seva concentració ha de ser inferior al 65%.

els Estats Units va acollir la primera exposició de la mescla carbó/fuel. La concentració màssica del carbó no va arribar al 30%. La caldera era de 80 MW i l'exposició va durar un any (1979-1980). Com a resultat d'aquesta reeixida exposició, en els pròxims anys es van realitzar altres noves, especialment als EUA i el Japó. En aquests assajos es va observar que la massa de carbó no hauria de superar el 45%. L'estalvi de fuel així obtingut era inferior al 30%. A més, a la caldera caldria afegir un equipament tan especial com car perquè les pólvores de carbó cremat no anessin a l'atmosfera.

Davant aquest problema econòmic existeixen dues solucions possibles: o reduir les inversions de reconversió o trobar una mescla més econòmica que la de carbó/fuel. Partint del primer camí, seria possible desmineralitzar el carbó mitjançant un pas previ (són els minerals presents en els carbons, els que produeixen pols en la combustió). Partint de la segona via, se sap que el fuel és el més car en la mescla carbó/fuel. Per tant, el fuel hauria de ser substituït per un líquid abundant i econòmic, com l'aigua.

La tendència actual és tractar aquests dos camins conjuntament. A més, l'actual normativa anticontaminació limita el residu de pols de carbó al 0,8%. La manera d'aconseguir-ho és, primer, fins que el diàmetre mitjà dels grans de carbó mòlt sigui de 4 micres. La pols de carbó es dispersa a través d'una gran quantitat d'aigua. La mescla resultant és una suspensió aquosa del carbó i d'algunes substàncies minerals.

A aquesta suspensió se li afegeix una determinada quantitat de líquid hidròfob i mitjançant l'agitació mecànica les partícules xoquen entre si. El líquid hidròfob s'uneix principalment a les partícules de carbó i les partícules de carbó comencen a adherir-se a la unió formant aglomerats. Iniciada l'aglomeració, aquest procés és cada vegada més ràpid. En finalitzar aquesta etapa, un tamís recull els aglomerats, passant l'aigua i les substàncies minerals per la xarxa del tamís. Finalment els aglomerats es netegen amb aigua.

Per tant, el carbó està llest per a barrejar-se amb l'aigua. Per a mantenir la fluïdesa d'aquestes mescles, la concentració de carbó no pot superar el 50%.

Una proporció d'aigua d'almenys el 50%, suposa barreres importants tant en l'emmagatzematge com en el transport. Per tant, després de diversos estudis, la proporció de components de les mescles carbó/líquid ha quedat de la següent manera: 45%-55% carbó, 6- 20% fuel i 30-35% aigua. Els mètodes utilitzats per a obtenir aquesta composició són diferents. No obstant això, l'objectiu és obtenir el mètode més barat perquè el preu del producte sigui similar al d'altres combustibles.

No obstant això, el principal avantatge resideix en l'abundància del carbó. En moltes nacions hi ha carbó. Per tant, s'atreveix a alguns dels obstacles que presenta el petroli i els països en desenvolupament no suportarien la dependència energètica.