Carvão Mineral - Sobre Geologia

08/04/2018

Carvão Mineral

Pra muito além da churrasqueira: ao pensar em carvão facilmente nos vem a típica imagem do churrasco, mas você sabia que o carvão utilizado no churrasco é carvão vegetal que é obtido a partir da queima da madeira? Ele não deve ser confundido com o carvão mineral que é o tema do artigo de hoje. Uma rocha sedimentar que tem origem vegetal, o carvão mineral é um combustível fóssil com um grande papel no processo industrial mundial, principalmente na 1ª Revolução Industrial, e ainda é uma das principais fontes de energia não-renováveis.

O carvão mineral é uma rocha sedimentar combustível de cor preta, de grande interesse para a indústria moderna, pois além da sua utilização em usinas termoelétricas e na siderurgia, representa uma das matérias-prima na fabricação de diversos tipos de plásticos e compostos químicos (Diessel, 1992).

Os maiores produtores mundiais são: China (46,6%), Estados Unidos (11,3%), Índia (7,7%) e Austrália (6,1%) (DNPM, 2014).

Os estudos sobre depósitos sedimentares de origem deltaica, que são os produtores de carvão mineral, são executados a partir da combinação de furos de sondagem e modelos atuais de sedimentação deltaica. Com essas informações é possível identificar áreas potencialmente produtoras de carvão que atendam o critério econômico de qualidade e quantidade. O critério de qualidade estabelecido para o carvão é de acordo com seu poder calorífico (kcal/kg) e a quantidade de carvão disponível na matéria.

O principal ambiente em que o carvão mineral é formado é o de complexos deltaicos. O complexo deltaico corresponde a uma associação de deltas geológica e geneticamente relacionadas entre si, porém espacial e temporalmente independentes (Suguio, 2003). O carvão mineral pode estar associado a vários subambientes do complexo deltaico, e tais carvões vão diferir tanto em composição petrográfica e química quanto em distribuição geográfica. Portanto, são necessários estudos ambientais e mapeamento para averiguar a distribuição das camadas sedimentares. 


Fonte: crm.rs.gov


O processo que transforma a matéria orgânica vegetal morta em rocha exige condições específicas para que ocorra a substituição dos componentes químicos da matéria original e obtenção do carvão como produto final. As principais são: a condição de água estagnada e ambiente redutor (aquele em que há baixa disponibilidade de O2, ou alta de H2, necessário para que haja a formação de ligações C–H) e anaeróbio (ausência de oxigênio). 

Disponível em: https://3.bp.blogspot.com/-3o0Y2o9rG70/V4TccrT8iZI/AAAAAAAALWw/ooScq4HF1sEGiDP0nSJ44_22UwhLxSgCgCLcB/s1600/1.jpg


A transformação se inicia quando a matéria orgânica é atacada pelas bactérias existentes no ambiente, estas decompõem parcialmente a matéria e liberam em forma de gases o oxigênio e o hidrogênio (CH4 e CO2). A matéria vegetal é composta principalmente de carbono, hidrogênio e oxigênio, estes são decompostos por fungos e bactérias que degradam os componentes químicos já citados, e que posteriormente se combinam com o CO2 e o H2O, acumulando o resíduo carbonoso no processo conhecido como carbonização, incarbonização ou hulhificação. O material recém-formado será denominado Turfa. A Turfa é soterrada sob camadas diversas e será submetida a contínuas modificações em função do tempo, da pressão e da temperatura crescentes, evoluindo para os materiais denominados: Linhito; Carvão submetuminoso – Carvão betuminoso até chegar a Antracito e Grafita em rochas metamórficas. O avanço dos estágios diagenéticos até um posterior metamorfismo depende principalmente da temperatura, portanto a maturação do material ocorrerá em maior velocidade nas adjacências de corpos intrusivos de rochas magmáticas. Vejamos cada estágio diagenético:



Como é conhecido o fato dos carvões minerais serem encontrados em antigas regiões de pântano é indicativo para entender o motivo do carvão se acumular preferencialmente em regiões de clima úmido e com invernos frios (para inibir ou retardar a decomposição bacteriana da matéria orgânica).
São atribuídos diversos usos ao carvão mineral em todas as fases de processo diagenético entre eles é possível citar seu uso em termoelétricas, ceras, parafinas, gás, obtenção de alcatrão (alcatrão é uma mistura de substâncias betuminosas que se obtém da destilação de certas matérias orgânicas, principalmente de carvão, ossos e de algumas madeiras resinosas), tratamento de água, entre outras funções.


Carvão no Brasil

Estão localizadas ao Sul do país, Rio Grande do Sul e Santa Catarina especificadamente, a formação das principais jazidas correspondem ao período pós-glacial gondwônico *linkar o artigo sobre deriva continental*. Semi-antracitos são encontrados associados a intrusões de diabásio (rocha magmática intrusiva de composição basáltica), os semi-antracitos seriam formados pelo aquecimento do carvão mineral, a partir do calor excedido pela intrusão.
Do volume de reservas, o Rio Grande do Sul responde por 89,25%; Santa Catarina, 10,41%; Paraná, 0,32% e São Paulo,0,02%. Somente a Jazida de Candiota (RS) possui 38% de todo o carvão nacional (Aneel, 2008).

A Extração do Carvão:

A depender da profundidade em que é encontrado a extração do carvão mineral pode ser realizada a céu aberto ou subterrânea. A lavra a céu aberto ocorre quando ao carvão aflora a superfície, a camada estéril é removida e a camada é explorada com a aproveitamento de aproximadamente 90% do carvão. Esta forma de exploração pode agir com impacto sobre a rede hidrológica local, além das vibrações geradas por explosões.
 A lavra subterrânea exige a implantação de galerias, que necessita de uma boa estruturação para evitar desabamentos. Outro problema associado a exploração subterrânea é a extinção de fontes de água pelo rebaixamento do lençol freático.
O carvão é extraído, fragmentado, armazenado em seguida é pulverizado para melhor aproveitamento térmico, o calor gerado pela queima do carvão aquece a água presente nos tubos da fornalha e a energia térmica é transformada em energia mecânica. 

Mina de Candiota (Candiota-RS) Disponível em: https://wp.ufpel.edu.br/quimicaindustrial/files/2012/05/candiota1.jpg


Impactos Socioambientais

A extração do carvão degrada a área explorada, inicialmente a flora e a fauna são diretamente afetados, a retirada de volume rochoso expõe a área a processos erosivos. No caso da mineração subterrânea um grande problema está na liberação de gás metano, esse problema exige a implantação de um sistema de ventilação na galeria, o gás é liberado em superfície, apesar de ser feito um controle para a emissão desse gás, é conhecido o fato do gás metano ser um potente gás de efeito estufa.
Os impactos ambientais vão além da sua mineração, o mais conhecido impacto é gerado pela combustão do carvão mineral, pois este libera gases como o nitrogênio (N) e principalmente dióxido de carbono (CO2). Estimativas apontam que o carvão é responsável por entre 30% e 35% do total de emissões de CO2, principal agente do efeito estufa (Aneel, 2008).
Entre os problemas de saúde que podem ser adquiridos por trabalhadores das minas está a Pneumoconiose. As pneumoconioses são causadas pela inalação de material particulado, a exposição excessiva dos trabalhadores à poeira do carvão acima da capacidade do sistema imunológico, seguido de acúmulo de poeira e alteração do tecido pulmonar.

Referências:

  • SUGUIO, K. Geologia Sedimentar. 1ª ed. São Paulo: Bluncher, 2003.
  • http://www2.aneel.gov.br/arquivos/pdf/atlas_par3_cap9.pdf Acessado em:07/04/2018
  • https://www.ecycle.com.br/component/content/article/63/2857-carvao-mineral-combustivel-fossil-fonte-energia-nao-renovavel-vantagens-desvantagens-reservas-impactos-problemas-danos-prejudicial-meio-ambiente-saude-poluicao-emissoes-gases-efeito-estufa-mudanca-climatica-aquecimento-global.html   Acessado em: 07/04/18
  • https://pt.wikipedia.org/wiki/Alcatr%C3%A3o Acessado em: 07/04/18
  • http://www.carvaomineral.com.br/interna_conteudo.php?i_subarea=10&i_area=2 Acessado em:07/04/2018
  • https://sistemas.dnpm.gov.br/publicacao/mostra_imagem.asp?IDBancoArquivoArquivo=9556 Acessado em: 07/04/2018
  • http://www.durr-cleantechnology.com/br/areas-de-aplicacao/mineracao-de-carvao/ Acessado em: 07/04/2018


Escrito por: Letícia Brito    
Revisado por: Ana Júlia




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