Carbones minerales

TEMA 16
RECURSOS NO RENOVABLES:
CARBONES MINERALES
Estos recursos naturales son combustibles fósiles: carbón, petróleo, gas natural. Su tiempo de regeneración es
sumamente largo (millones de años)
I − Carbones naturales
Son rocas sedimentarias que se encuentran interestratificadas entre otras rocas sedimentarias (normalmente
detríticas).
Se forman en ambientes continentales o de transición, y se forman a partir de restos vegetales que se
acumulan en lugares pantanosos o fangosos muy ricos en materia orgánica y denominados sapropel. Estos
restos vegetales quedan recubiertos por material detrítico, preferentemente de grano fino, e impermeables que
los aísla del aire.
Se produce una subsidencia debido al peso de los materiales detríticos. Debido al aumento de presión y
temperatura que genera la subsidencia, y con la intervención de bacterias anaerobias, los restos vegetales se
convierten en carbones.
Este proceso es más o menos equivalente a la diagénesis. Este tipo de diagénesis específica se denomina:
Proceso de carbonización: los restos vegetales pierden progresivamente el contenido en nitrógeno, oxígeno,
hidrógeno, etc. y se produce un enriquecimiento paulatino en carbono. Este es un largo proceso que dura
millones de años. Durante las primeras etapas de este proceso actúan mayoritariamente las bacterias
anaerobias; después intervienen los incrementos de presión y temperatura. Si las condiciones de presión y
temperatura fuesen más elevadas, se producirían procesos metamórficos, y se formaría el grafito, en lugar de
carbón.
En el mismo proceso de carbonización, siguen depositándose sedimentos, los cuales se transforman en rocas
sedimentarias, mientras que los restos vegetales se transforman en carbones.
Condiciones para la formación de un yacimiento de carbón:
• Condiciones climáticas: éstas han de favorecer la existencia de una vegetación exuberante que,
posteriormente, formará el carbón. Se necesita un clima muy lluvioso, preferentemente húmedo, y unas
temperaturas no muy elevadas para evitar la descomposición de la materia orgánica. La cuenca
sedimentaria debe quedar durante grandes períodos de tiempo cubierta de agua para que exista un ambiente
reductor en el que intervengan las bacterias anaerobias.
• Condiciones geomorfológicos y tectónicas: En función de estas condiciones, aparecen dos tipos de cuencas
sedimentarias:
b.1) Cuencas parálicas: se encuentran en ambientes sedimentarios de transición, generalmente extensas
marismas costeras. El hundimiento de la cuenca se debe a movimientos epirogénicos (hundimientos de la
corteza continental). Se produce una trasgresión como consecuencia de este hundimiento. Los restos vegetales
son cubiertos por materiales detríticos que arrastran los ríos. Los movimientos tectónicos producen una
trasgresión y el recubrimiento de los materiales por el mar.
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b.2) Cuencas límnicas: de menor tamaño que las parálicas. Son de ambiente sedimentario continental: cuencas
cerradas denominadas endorreicas (pantanos, lagunas, lagos, etc.) Los movimientos tectónicos no producen el
hundimiento de la cuenca. El recubrimiento de agua de los materiales se debe a cambios climáticos. El
material detrítico que recubre los restos vegetales proviene de la meteorización de los relieves circundantes.
Estos dos tipos de cuencas sedimentarias originan dos formas distintas de encontrar al carbón:
• En las cuencas parálicas: se forman estratos de carbón de gran extensión lateral, pero de pequeño espesor
(poca potencia). Los estratos se encuentran siempre entre otros estratos de rocas detríticas en una secuencia
regular que se denomina ciclotema (secuencia de estratos que se reproduce rítmicamente)
• En las cuencas límnicas: los estratos de carbón presentan mayor potencia y menor extensión lateral que las
parálicas. No constituyen un ciclotema, sino que aparecen formando lentejones.
Composición del carbón
El componente mayoritario del carbón es el carbono. En menores proporciones aparecen el azufre, nitrógeno e
hidrógeno. Los porcentajes varían de un tipo de carbón a otro.
Los componentes volátiles son los que producen la contaminación atmosférica durante la combustión del
carbón. Las emisiones que se producen normalmente son: dióxido de carbono, monóxido de carbono y
dióxido de azufre (responsable de la lluvia ácida)
Poder calorífico del carbón
El poder calorífico de los carbones varía de unos a otros, y es proporcional al contenido en carbono: cuanto
más carbono, mayor poder calorífico.
Clasificación
Los carbones se pueden clasificar según distintos criterios:
• Según los componentes microscópicos que poseen.
• Criterio tecnológico basado en las propiedades físicas y químicas de los carbones. En esta clasificación se
habla de rango: cuanto mayor contenido en carbono, mayor rango. Si agrupamos los carbones de menor a
mayor rango obtenemos la serie:
Turba > Lignito > Hulla > Antracita
(La turba no se considera como carbón la mayoría de las veces: se considera un sedimento debido a que está
poco compactada y posee mucho contenido en agua y restos vegetales)
Destilación seca del carbón
Este proceso consiste en someter al carbón a un calentamiento entre 500 y 1000º C en ausencia de aire,
mediante lo cual se obtiene:
• Coque: residuo sólido que se utiliza como combustible.
• Mezcla gaseosa: según el tratamiento al que sea sometida, podemos obtener dos tipos distintos de
productos:
b.1) Gas ciudad: si la mezcla es destilada por depuración
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b.2) Alquitrán: si la mezcla es sometida a tratamientos distintos.
Carbones húmicos: En su obtención se forman una serie de ácidos denominados húmicos. Hay varios tipos:
LIGNITO, HULLA, ANTRACITA.
De la combustión seca del lignito se obtiene un coque que puede utilizarse en la industria, aunque tiene poco
poder calorífico.
El contenido en agua puede llegar hasta un 25%, y el de oxígeno entre un 20 y un 30%.
El poder calorífico de la Hulla es de hasta 8000 cal. El contenido en oxígeno está ente el 5 y el 20 %, y el
contenido en carbono es del 90%.
La antracita tiene más del 90% de contenido en carbono, y su poder calorífico puede llegar a las 9000 cal.
Ninguno de los compuestos anteriores contendrá el 100% de contenido en carbono, puesto que entonces se
trataría de grafito, el cual no es un combustible.
Se puede obtener un coque natural si el carbón se encuentra cerca una zona magmática.
Se puede relacionar los tipos de carbones con la edad de los estratos:
TIPO DE CARBÓN
Antracita
Hulla
Lignitos
Turbas
TIEMPO GEOLÓGICO
Paleozoico
Mesozoico
Cenozoico
Cuaternario
Yacimientos carboníferos
Los lugares donde mayor número de yacimientos de petróleo hay son:
• Europa: Alemania, Rusia, Francia, Inglaterra
• EE.UU. es el principal productor de hulla
• En España, la principal zona de yacimientos de antracita y hulla es en Asturias (Paleozoico), aunque
también pueden encontrarse en Ciudad Real y Córdoba.
Uso y problemática de los carbones
Los carbones se utilizan para producir energía eléctrica. También se usan en la siderurgia y para obtener gas
natural.
Además de ser una energía no renovable, se trata de un combustible sucio, ya que desprende grandes
cantidades de dióxido de carbono y dióxido de azufre.
Su extracción no suele realizarse a cielo abierto, sino que se hace por medio de pozos. En su extracción
pueden provocarse explosiones provocadas por gas metano.
Por ahora no se habla de un agotamiento próximo del carbón.
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II− Hidrocarburos
Pueden encontrarse en estado sólido (betunes y asfaltos), líquido (petróleo) y gaseoso (gas natural)
Su estado físico depende de las condiciones de presión y temperatura.
Aparte de proporcionar energía, son usados en la industria farmacéutica y en el resto de industria.
III− Petróleo
Es una roca sedimentaria que no forma estratos. Se forma en un ambiente sedimentario marino, en cuencas
con gran subsidencia, a partir del plancton (fitoplancton y zooplancton)
Para su formación, el plancton debe quedar recubierto por material impermeable. A causa de este material
aumentan las condiciones de presión y temperatura. Mediante la actuación de las bacterias anaerobias se
produce la transformación de los restos orgánicos en hidrocarburos. El proceso de transformación del plancton
en hidrocarburos se denomina maduración, y consta de 3 etapas:
• Diagénesis: Temperatura máxima de 65º C. Es la etapa en la que actúan las bacterias. Se produce la
eliminación de proteínas y carbohidratos. Se forma un primer producto, denominado kerógeno. Se produce
también la formación de gas metano.
• Catagénesis: Temperatura máxima entre 65º y 105º C. En esta etapa se produce la cantidad máxima de
petróleo.
• Metagénesis: Entre los 135º y 175º C de temperatura. En esta etapa se forma la mayor parte del gas.
Por encima de los 175º C comenzarían los procesos metamórficos.
Condiciones para la formación de petróleo:
• Se necesita una amplia cuenca sedimentaria.
• Se requiere el recubrimiento de la materia orgánica mediante materiales impermeables.
• Es necesaria la presencia de bacterias anaerobias.
Tras la formación del petróleo, éste se encuentra en la roca madre, que es impermeable.
Condiciones para la extracción de petróleo
• Migración del petróleo desde la roca madre, que se produce en dos etapas:
• Migración primaria: debido a la compactación. El petróleo tiende a salir. Tiende a desplazarse hasta una
roca almacén (porosa, permeable y que permita el desplazamiento del petróleo) Roca almacén: Debe ser
porosa, y que los poros estén intercomunicados. Una roca no permeable también puede ejercer como roca
almacén si posee alguna fractura
• Migración secundaria: debido a la gravedad. El petróleo es menos denso y tiende a ascender.
− Debe existir una cubierta que impida que el petróleo siga ascendiendo (roca impermeable)
− Es necesario que exista una trampa: estructura geológica que permite una acumulación de petróleo,
impidiendo que éste ascienda. Las trampas pueden ser de dos tipos:
a) Estructurales: falla, pliegue anticlinal, domo salino
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b) Estratigráficas: cambio de facies (cambio de materiales), dolomitizaciones.
Yacimientos petrolíferos
Los yacimientos petrolíferos se encuentran a unos 2000 metros de profundidad. Para localizarlos es preciso
seguir tres etapas:
• Realizar estudios geológicos de la zona: para diferenciar los tipos de rocas que hay y para reconocer las
estructuras.
• Realizar estudios geofísicos: estudios sísmicos principalmente.
• Realizar sondeos: como consecuencia de los dos pasos anteriores.
Zonas de la Península con petróleo
Las zonas más favorables en las cuáles podría darse el caso serían en los Pirineos y en Valencia. En Cádiz se
ha hallado gas.
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