Carbón líquido: en busca dun combustible

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

• Energia

Desde que se utilizaba o carbón nas nosas casas non pasou moito tempo. Ao atoparse o carbón en estado sólido, non era posible o seu uso en motores nin en aplicacións diversas. Por este motivo quedou practicamente excluído. Ademais, as sustancias que se arroxaban ao aire pola combustión do carbón contaminaban moito máis a atmosfera que as que se emitían a partir da combustión do petróleo.

Doutra banda, constátase una tendencia crecente cara ao estado líquido dos combustibles. Por tanto, as investigacións levadas a cabo no campo do carbón pretenderon transformar o carbón en líquido desde un estado sólido.

A técnica de licuefacción require uns medios moi custosos e co nivel de coñecemento existente liquídase una parte tan pequena das reservas de carbón que non se consegue viabilidade económica. A gasificación ten os mesmos inconvenientes que a liquidación.

Paira a licuefacción ou gasificación do carbón débese producir una modificación da estrutura molecular do sólido. Nas suspensións, pola contra, non ocorre o mesmo. Neste caso hai que moer o carbón ata que o tamaño medio dos grans sexa o da fariña e esparcir este po nun fluído. Os produtos así obtidos presentan todas as vantaxes das tecnoloxías de combustibles fluídos. As suspensións de carbón pódense dividir en dous grupos principais en función do tipo de fluído mesturado, é dicir, de que o fluído é gas ou líquido.

A mestura de po de carbón e un gas inerte xa se coñece ben e utilízase en moitas áreas industriais. O proceso consiste esquemáticamente na acumulación de po de carbón en depósitos, o seu transporte en tubaxes mediante medios pneumáticos e a súa dispersión en cámara de combustión con quemador adecuado. A chama así producida parécese moito ao fuel, polo que algunhas caldeiras de fuel poden ser transformadas paira esta función sen un custo elevado.

Con todo, os que poden competir cos derivados do petróleo son mesturas de carbón e líquido. Por tanto, nas seguintes liñas informarase as incidencias deste tipo de mesturas.

As mesturas de carbón e líquido comezaron a traballarse no inicio da industria petroleira. Naquela época traballáronse mesturas de carbón e fuel, pero a expansión dos derivados do petróleo deixou de lado esas obras.

Ante a escaseza de petróleo ou as dificultades paira a subministración de petróleo, insistiuse en mestúralas carbón/líquido. Con motivo da crise económica ao redor de 1920, algúns barcos que utilizaban fuel reconvertéronse paira utilizar mestúraa carbón/fuel e durante a última Guerra Mundial os alemáns alimentaron os motores Diesel con mestura carbón/auga. Con todo, foi necesario esperar até a década pasada paira reiniciar este tipo de mesturas.

Co inicio das investigacións no ano 1974, o obxectivo era o aforro de fuel, polo que en mestúraa carbón/fuel debíase conseguir a maior proporción de carbón. Por outra banda, hai que ter en conta que o poder calorífico do carbón (30.000 kJ/kg) é inferior ao do fuel (41.800 kJ/kg). Ademais, a mestura sólido/líquido debe cumprir una serie de requisitos paira evitar perdas de fluidez. A concentración volumétrica dos compoñentes da mestura varía en función do moenda do sólido. Si o sólido está dividido en partículas esféricas de igual tamaño e deséxase manter a fluidez, a súa concentración debe ser inferior ao 65%.

Estados Unidos acolleu a primeira exposición de mestúraa carbón/fuel. A concentración másica do carbón non chegou ao 30%. A caldeira era de 80 MW e a exposición durou un ano (1979-1980). Como resultado desta exitosa exposición, nos próximos anos realizáronse outras novas, especialmente en EE.UU. e Xapón. Nestes ensaios observouse que a masa de carbón non debería superar o 45%. O aforro de fuel así obtido era inferior ao 30%. Ademais, á caldeira habería que engadir un equipamento tan especial como caro para que os pos de carbón queimado non fosen á atmosfera.

Ante este problema económico existen dúas solucións posibles: ou reducir os investimentos de reconversión ou atopar una mestura máis económica que a de carbón/fuel. Partindo do primeiro camiño, sería posible desmineralizar o carbón mediante un paso previo (son os minerais presentes nos carbóns, os que producen po na combustión). Partindo da segunda vía, sábese que o fuel é o máis caro en mestúraa carbón/fuel. Por tanto, o fuel debería ser substituído por un líquido abundante e económico, como a auga.

A tendencia actual é tratar estes dous camiños conxuntamente. Ademais, a actual normativa anticontaminación limita o residuo de po de carbón ao 0,8%. A forma de conseguilo é, primeiro, ata que o diámetro medio dos grans de carbón moído sexa de 4 micras. O po de carbón dispérsase a través de una gran cantidade de auga. A mestura resultante é una suspensión acuosa do carbón e dalgunhas sustancias minerais.

A esta suspensión engádeselle una determinada cantidade de líquido hidrófobo e mediante a axitación mecánica as partículas chocan entre si. O líquido hidrófobo únese principalmente ás partículas de carbón e as partículas de carbón comezan a adherirse á unión formando aglomerados. Iniciada a aglomeración, este proceso é cada vez máis rápido. Ao finalizar esta etapa, un tamiz recolle os aglomerados, pasando a auga e as sustancias minerais pola rede do tamiz. Finalmente os aglomerados límpanse con auga.

Por tanto, o carbón está listo paira mesturarse coa auga. Paira manter a fluidez destas mesturas, a concentración de carbón non pode superar o 50%.

Una proporción de auga de polo menos o 50%, supón barreiras importantes tanto no almacenamento como no transporte. Por tanto, tras varios estudos, a proporción de compoñentes de mestúralas carbón/líquido quedou da seguinte maneira: 45%-55% carbón, 6- 20% fuel e 30-35% auga. Os métodos utilizados paira obter esta composición son diferentes. Con todo, o obxectivo é obter o método máis barato para que o prezo do produto sexa similar ao doutros combustibles.

Con todo, a principal vantaxe reside na abundancia do carbón. En moitas nacións hai carbón. Por tanto, atrévese a algúns dos obstáculos que presenta o petróleo e os países en desenvolvemento non soportarían a dependencia enerxética.