Rochas

Carvão



O que é o carvão e como ele se forma?


Carvão betuminoso: O carvão betuminoso é tipicamente uma rocha sedimentar em faixas. Nesta foto, você pode ver faixas brilhantes e opacas de material de carvão orientadas horizontalmente ao longo da amostra. As faixas brilhantes são material lenhoso bem preservado, como galhos ou caules. As faixas opacas podem conter material mineral lavado no pântano por córregos, carvão produzido por incêndios no pântano ou materiais vegetais degradados. Este espécime mede aproximadamente 7,5 cm de diâmetro. Foto da Pesquisa Geológica e Econômica da Virgínia Ocidental.

O que é carvão?

O carvão é uma rocha sedimentar orgânica que se forma a partir do acúmulo e preservação de materiais vegetais, geralmente em um ambiente de pântano. O carvão é uma rocha combustível e, junto com petróleo e gás natural, é um dos três combustíveis fósseis mais importantes. O carvão tem uma ampla variedade de usos; o uso mais importante é para a geração de eletricidade.

Ambientes de formação de carvão: Um diagrama generalizado de um pântano, mostrando como a profundidade da água, as condições de preservação, os tipos de plantas e a produtividade das plantas podem variar em diferentes partes do pântano. Essas variações produzirão diferentes tipos de carvão. Ilustração da Pesquisa Geológica e Econômica da Virgínia Ocidental.

Turfa: Massa acumulada recentemente em detritos vegetais parcialmente carbonizados. Este material está a caminho de se tornar carvão, mas sua fonte de detritos vegetais ainda é facilmente reconhecível.

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Como se forma o carvão?

O carvão se forma a partir do acúmulo de detritos de plantas, geralmente em um ambiente de pântano. Quando uma planta morre e cai no pântano, a água parada do pântano a protege da decomposição. As águas do pântano são geralmente deficientes em oxigênio, o que reagiria com os detritos da planta e causaria sua decomposição. Essa falta de oxigênio permite que os restos de plantas persistam. Além disso, insetos e outros organismos que podem consumir os detritos das plantas em terra não sobrevivem bem sob a água em um ambiente deficiente em oxigênio.

Para formar a espessa camada de detritos vegetais necessária para produzir uma costura de carvão, a taxa de acúmulo de detritos vegetais deve ser maior que a taxa de decomposição. Uma vez formada uma espessa camada de detritos vegetais, ela deve ser enterrada por sedimentos como lama ou areia. Estes são tipicamente levados ao pântano por um rio alagado. O peso desses materiais compacta os detritos da planta e ajuda na sua transformação em carvão. Cerca de três metros de detritos de plantas serão compactados em apenas um pé de carvão.

Os detritos das plantas se acumulam muito lentamente. Portanto, acumular dez pés de detritos de plantas levará muito tempo. Os quinze metros de detritos de plantas necessários para fazer uma costura de carvão com um metro e meio de espessura precisariam de milhares de anos para se acumular. Durante esse longo período, o nível da água do pântano deve permanecer estável. Se a água se tornar muito profunda, as plantas do pântano se afogarão e, se a cobertura da água não for mantida, os restos da planta se deteriorarão. Para formar uma costura de carvão, as condições ideais de profundidade perfeita da água devem ser mantidas por um período muito longo.

Se você é um leitor astuto, provavelmente está se perguntando: "Como podem quinze metros de detritos de plantas se acumularem em água com apenas alguns metros de profundidade?" A resposta a essa pergunta é a principal razão pela qual a formação de uma costura de carvão é uma ocorrência altamente incomum. Isso só pode ocorrer em uma de duas condições: 1) um nível de água crescente que acompanha perfeitamente a taxa de acúmulo de detritos da planta; ou 2) uma paisagem em declínio que acompanha perfeitamente a taxa de acúmulo de detritos de plantas. Pensa-se que muitas costuras de carvão tenham se formado sob a condição nº 2 em um ambiente delta. Em um delta, grandes quantidades de sedimentos de rios estão sendo depositadas em uma pequena área da crosta terrestre, e o peso desses sedimentos causa a subsidência.

Para que uma costura de carvão se forme, condições perfeitas de acúmulo de detritos de plantas e condições perfeitas de subsidência devem ocorrer em uma paisagem que mantenha esse equilíbrio perfeito por um período muito longo. É fácil entender por que as condições para formar carvão ocorreram apenas um pequeno número de vezes ao longo da história da Terra. A formação de um carvão requer a coincidência de eventos altamente improváveis.

Classificação
(Do mais baixo
para o mais alto)
Propriedades
TurfaMassa acumulada recentemente em detritos vegetais parcialmente carbonizados. A turfa é um sedimento orgânico. Enterro, compactação e coalificação o transformarão em carvão, uma rocha. Possui um teor de carbono inferior a 60%, sem cinzas secas.
LigniteO linhito é a mais baixa classificação de carvão. É uma turfa que foi transformada em rocha, e essa rocha é um carvão marrom-preto. O linhito às vezes contém estruturas vegetais reconhecíveis. Por definição, possui um valor de aquecimento inferior a 8300 Unidades Térmicas Britânicas por libra, sem base em matéria mineral. Possui um teor de carbono entre 60 e 70%, sem cinzas secas. Na Europa, Austrália e Reino Unido, alguns linhitos de baixo nível são chamados de "carvão marrom".
Sub betuminosoO carvão sub betuminoso é um linhito que foi submetido a um nível aumentado de metamorfismo orgânico. Esse metamorfismo eliminou parte do oxigênio e hidrogênio do carvão. Essa perda produz carvão com um maior teor de carbono (71 a 77%, sem cinzas secas). O carvão sub betuminoso tem um valor de aquecimento entre 8300 e 13000 Unidades Térmicas Britânicas por libra, sem base em matéria mineral. Com base no valor do aquecimento, ele é subdividido em sub-betuminoso A, sub-betuminoso B e sub-betuminoso C.
BetuminosoBetuminoso é o posto mais abundante de carvão. É responsável por cerca de 50% do carvão produzido nos Estados Unidos. O carvão betuminoso é formado quando um carvão sub-betuminoso é submetido a níveis aumentados de metamorfismo orgânico. Possui um teor de carbono entre 77 e 87%, sem cinzas secas, e um valor de aquecimento muito maior que o linhito ou o carvão sub betuminoso. Com base no conteúdo volátil, os carvões betuminosos são subdivididos em betuminoso pouco volátil, betuminoso médio volátil e betuminoso altamente volátil. O carvão betuminoso é freqüentemente chamado de "carvão mole"; no entanto, essa designação é um termo leigo e tem pouco a ver com a dureza da rocha.
AntraciteAntracite é a classificação mais alta de carvão. Ao contrário de outros tipos de carvão, geralmente é considerado uma rocha metamórfica. Possui um teor de carbono superior a 87%, sem cinzas secas. O carvão antracito geralmente tem o maior valor de aquecimento por tonelada, sem matéria mineral. É frequentemente subdividida em semi-antracite, antracite e meta-antracite com base no teor de carbono. Antracite é freqüentemente chamado de "carvão duro"; no entanto, este é um termo de leigo e tem pouco a ver com a dureza da rocha.

Carvão antracite: Antracite é a classificação mais alta de carvão. Apresenta um brilho brilhante e rompe com uma fratura semiconconoidal.

O que é o "Rank" do carvão?

Os detritos de plantas são um material frágil comparado aos materiais minerais que compõem outras rochas. Como os detritos das plantas são expostos ao calor e à pressão do enterro, eles mudam de composição e propriedades. A "classificação" de um carvão é uma medida de quanta mudança ocorreu. Às vezes, o termo "metamorfismo orgânico" é usado para essa mudança.

Com base na composição e propriedades, os carvões são atribuídos a uma progressão de classificação que corresponde ao seu nível de metamorfismo orgânico. A progressão básica da classificação está resumida na tabela aqui.

Lignite: A classificação mais baixa de carvão é "linhite". É a turfa que foi comprimida, desidratada e litificada em uma rocha. Muitas vezes contém estruturas de plantas reconhecíveis.

Quais são os usos do carvão?

A produção de eletricidade é o principal uso de carvão nos Estados Unidos. A maior parte do carvão extraído nos Estados Unidos é transportada para uma usina elétrica, triturada em um tamanho muito pequeno de partícula e queimada. O calor do carvão queima é usado para produzir vapor, que transforma um gerador para produzir eletricidade. A maior parte da eletricidade consumida nos Estados Unidos é produzida pela queima de carvão.

Usina a carvão: Foto de uma usina elétrica onde o carvão é queimado para produzir eletricidade. As três grandes pilhas são torres de resfriamento, onde a água usada no processo de geração de eletricidade é resfriada antes de reutilizar ou liberar no meio ambiente. O fluxo de emissão da pilha mais à direita é vapor de água. Os produtos de combustão da queima do carvão são liberados na pilha alta e fina à direita. Dentro dessa pilha, há uma variedade de sorventes químicos para absorver os gases poluentes produzidos durante o processo de combustão. Direitos autorais da imagem iStockphoto / Michael Utech.

O carvão tem muitos outros usos. É usado como fonte de calor para processos de fabricação. Por exemplo, tijolos e cimento são produzidos em fornos aquecidos pela combustão de um jato de carvão em pó. O carvão também é usado como fonte de energia para as fábricas. Lá é usado para aquecer o vapor, e o vapor é usado para acionar dispositivos mecânicos. Algumas décadas atrás, a maior parte do carvão era usada para aquecimento de ambientes. Um pouco de carvão ainda é usado dessa maneira, mas agora outros combustíveis e eletricidade produzida a partir de carvão.

A produção de coque continua sendo um importante uso de carvão. O coque é produzido pelo aquecimento do carvão sob condições controladas na ausência de ar. Isso remove alguns dos materiais voláteis e concentra o conteúdo de carbono. O coque é então usado como combustível de alto carbono para processamento de metais e outros usos onde é necessária uma chama especialmente quente.

O carvão também é usado na fabricação. Se o carvão é aquecido, os gases, alcatrões e resíduos produzidos podem ser usados ​​em vários processos de fabricação. Plásticos, coberturas, linóleo, borracha sintética, inseticidas, tintas, medicamentos, solventes e fibras sintéticas, todos incluem alguns compostos derivados do carvão. O carvão também pode ser convertido em combustíveis líquidos e gasosos; no entanto, esses usos do carvão são principalmente experimentais e feitos em pequena escala.