Los humanos han estado quemando carbón durante miles de años; Desde la Revolución Industrial, el carbón se ha convertido en una fuente importante tanto de electricidad como del calentamiento global. Pero, ¿de dónde viene el carbón? Al estudiar cómo se forma el carbón, los científicos pueden aprender tanto sobre el pasado remoto como sobre qué esperar cuando se queman diferentes carbones.
El carbón se forma cuando las plantas de los pantanos se entierran, compactan y calientan para convertirse en roca sedimentaria en un proceso llamado carbonización. «Básicamente, el carbón son plantas fosilizadas», james hower (se abre en una pestaña nueva), un petrólogo de la Universidad de Kentucky, dijo a WordsSideKick.com. La creación de estas plantas fósiles involucra, «muchos accidentes de geología», dijo.
La formación de carbón comienza con las plantas vivas. «Cuando el árbol todavía está vivo, puede dañarse al quemarse o puede ser invadido por insectos», dijo Hower. «Todas estas cosas aparecerán en el registro del carbón». Los rastros de polen, hojas, raíces e incluso caca de insectos en el carbón, dijo Hower, pueden usarse para reconstruir ecosistemas antiguos. Daño por fuego (se abre en una pestaña nueva)por ejemplo, da pistas sobre climas antiguos.
A continuación, las plantas mueren. «Si el carbón se conserva en absoluto, eso te está diciendo algo sobre el medio ambiente en general», dijo Hower. Es poco probable que las plantas en las laderas de las montañas o en los desiertos se conviertan en carbón porque estos ambientes no son propicios para la formación de turba.
«De todos los carbones que vemos por ahí, un porcentaje muy, muy alto proviene de los pantanos», dijo Hower.
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Eso es porque cuando las plantas mueren en los humedales, quedan cubiertas por agua y protegidas del oxígeno. Como resultado, no se descomponen tan rápido como lo harían en tierra seca. En cambio, las plantas se acumulan en capas de turba en el fondo empapado del pantano. Esa turba, que a veces es precursora del carbón, tiene su propia larga historia: es el hogar de insectos, hongos, bacterias e incluso raíces de árboles excavadores, todos los cuales ayudar a romper (se abre en una pestaña nueva) plantas en un proceso llamado turbación. «Cualquier capa que veamos en un carbón podría ser un producto de decenas, cientos o miles de años», dijo Hower.
Los minerales que se filtran en la turba del agua o que se forman a través de reacciones químicas también se capturan en el carbón. Carbón de arcilla refractaria (se abre en una pestaña nueva) en el este de Kentucky, dijo Hower, contiene elementos de tierras raras de una erupción volcánica hace millones de años; el Departamento de Energía de EE.UU. es ahora financiando (se abre en una pestaña nueva) tecnologías para extraer estos elementos de los residuos de carbón para su uso en paneles solares, molinos de viento y baterías.
Pero los minerales del carbón también causan problemas. Turba expuesta al agua de mar, por ejemplo, a menudo contiene (se abre en una pestaña nueva) más azufre. Quemar carbón con azufre tiene un costo humano adicional; mientras que extraer carbón y respirar humo de carbón son ambos generalmente peligroso (se abre en una pestaña nueva)los carbones con alto contenido de azufre pueden ser más propensos a combustión espontánea (se abre en una pestaña nueva) en las minas y también pueden ser vinculado a (se abre en una pestaña nueva) enfermedad del corazón.
No toda la turba se transforma en carbón; algunos se erosionan o se secan. Para comenzar el proceso de carbonificación, la turba debe estar cubierta por algo inorgánico, como el limo de un amplio delta de un río. «El río que va y viene durante millones de años, termina siendo su sistema de depósito», dijo Hower, refiriéndose a las capas de sedimentos acumulados.
Con el tiempo geológico, la turba se entierra aún más. Las montañas se erosionan y llenan los valles de los ríos; los bosques crecen en la parte superior. Durante millones de años, surgen nuevas montañas. Durante estos milenios, la turba se descompone y se transforma gradualmente en carbón gracias a dos elementos: presión y calor (se abre en una pestaña nueva). La mayoría de los carbones tienen entre 60 y 300 millones de años.
La presión hace que la turba sea más compacta. Calor reorganiza (se abre en una pestaña nueva) las moléculas reconocibles en las plantas, como los carbohidratos o la celulosa, y lanzamientos (se abre en una pestaña nueva) oxígeno e hidrógeno, dejando atrás el carbono y otros elementos.
Los carbones que están enterrados a mucha profundidad experimentan temperaturas más altas porque están más cerca del núcleo de la Tierra. Pero calor geotermico (se abre en una pestaña nueva) También puede salir a la superficie de la Tierra a través de volcanes, fuentes termales y géiseres. La cantidad de presión y calor generalmente determina el rango del carbón: una medida de cuánto ha progresado el carbón en su viaje desde la turba empapada hasta la roca sólida.
El lignito es el rango más bajo de carbón; los lignitos y los carbones subbituminosos todavía contienen partes vegetales reconocibles. Los carbones bituminosos y subbituminosos se han compactado y calentado hasta que se endurecen. El carbón de antracita, el más raro y de mayor rango, es liso y brillante; se ha calentado hasta que se vuelve fluido en un proceso llamado metamorfismo. Para alcanzar el rango de antracita, dijo Hower, es suficiente alcanzar una temperatura alta brevemente, incluso una hora será suficiente.
Las antracitas arden sin producir hollín; fueron utilizados históricamente por barcos de carbón que intentaban evitar la detección (se abre en una pestaña nueva) en tiempo de guerra Los lignitos y los carbones bituminosos se utilizan principalmente para la generación de energía. Liberación de lignitos y carbones subbituminosos un poco más (se abre en una pestaña nueva) dióxido de carbono que los carbones bituminosos cuando se queman.
Sin embargo, esas diferencias son pequeñas cuando se compara el carbón con otras fuentes de electricidad que tienen un menor impacto en el calentamiento global. En general, el carbón produce el doble de dióxido de carbono por kilovatio hora que el gas natural y 90 veces más que la energía eólica, según el Departamento de Energía de EE. UU. (se abre en una pestaña nueva).
«Las emisiones del carbón y de los procesos industriales relacionados con el carbón obviamente no han sido buenas para el clima», dijo Hower. “Esa es la realidad en la que estamos viviendo”.
