Che cos'è la combustione del carbone?
La combustione del carbone è un processo che prevede la combustione di alcuni tipi di rocce sedimentarie o metamorfiche per generare energia termica. L'uso principale per la combustione del carbone è quello di sparare caldaie nelle centrali elettriche, anche se è stato bruciato per altri scopi come il riscaldamento e una fonte di energia locomotiva. In paesi come gli Stati Uniti, solo il 10% circa del carbone totale consumato ogni anno viene utilizzato per scopi diversi dalla generazione di energia. Miliardi di tonnellate di carbone vengono bruciate ogni anno, rappresentando circa la metà di tutta l'elettricità generata in tutto il mondo.
Esistono diversi tipi di carbone e precursori del carbone, tutti formati quando determinati materiali biologici sono esposti a pressioni molto elevate per lunghi periodi di tempo. La maggior parte di questi materiali veniva utilizzata per il carburante, dalla torba al carbone antracite. Alte concentrazioni di carbonio rendono il carbone altamente combustibile e gli permettono di bruciare più a lungo di materiali come il legno. I carboni sub-bituminosi e bituminosi sono classificati come rocce sedimentarie e contengono più impurità rispetto all'antracite metamorfica più dura. Tutti e tre sono comunemente usati per alimentare i generatori di corrente a carbone.
Quando il carbone viene bruciato come parte di un processo di generazione di energia, in genere viene prima polverizzato in polvere fine. La polvere di carbone viene quindi accesa all'interno di una fornace collegata a una caldaia. La combustione del carbone può provocare una grande quantità di calore, che fa sì che l'acqua della caldaia si trasformi in vapore. Il vapore può quindi essere utilizzato per attivare turbine in grado di generare elettricità.
Uno dei principali sottoprodotti della combustione del carbone è la cenere, che può assumere la forma di cenere di fondo o di cenere volante. Molte delle impurità presenti nel carbone possono fuoriuscire da una centrale elettrica sotto forma di ceneri volanti se non vengono prese le misure appropriate, mentre altre sono intrappolate nella cenere inferiore. Entrambe le varietà di ceneri possono essere recuperate per l'uso nel cemento o separate nelle impurità di base come alluminio e ferro, anche se a volte si trovano anche uranio e altri materiali fissili. Un modo per ridurre la quantità di cenere generata è quello di bruciare una sospensione di acqua e carbone anziché polvere trasportata dall'aria.
Oltre alla produzione di energia, la combustione del carbone viene utilizzata anche per varie altre applicazioni industriali. Un uso comune del carbone è quello di trasformarlo in coke, una sostanza molto ricca di carbonio. Il processo di coking prevede che alcuni tipi di carbone vengano sottoposti a temperature molto elevate senza fornire ossigeno sufficiente per la piena combustione. Il coke ha diversi usi, sebbene sia essenziale per il funzionamento degli altiforni nella produzione di acciaio.