Carvão mineral

Carvão mineral é uma rocha sedimentar formada a partir da decomposição e da carbonização de matéria orgânica de origem vegetal em ambientes de alta pressão e de alta temperatura, com baixa disponibilidade de oxigênio. O carbono é o elemento predominante na sua composição química, estando presente em quantidades que variam de 55 a 95%. É esse intervalo que resultou na classificação do carvão em quatro diferentes tipos:

• turfa;

• lnhito;

• hulha;

• antracito.

O carvão mineral é um combustível fóssil e, como tal, serve para a produção de energia. Atualmente é a segunda fonte mais utilizada no mundo, atrás somente do petróleo. Ele também apresenta uso industrial, como na siderurgia. Entretanto, apesar da sua importância energética e econômica, o carvão mineral é responsável por intensificar a poluição atmosférica e o aquecimento global por meio da emissão de gases do efeito estufa durante a sua queima.

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Resumo sobre carvão mineral

• Carvão mineral é uma rocha sedimentar com propriedade combustível formada a partir da carbonização de matéria orgânica. Por isso, é classificada como combustível fóssil.

• O carbono é o elemento químico predominante em sua composição.

• Existem diferentes aplicações para o carvão mineral. Seu uso depende, no entanto, do teor de carbono e de cinzas na sua estrutura.

• A geração de energia em termelétricas e em indústrias e seu uso na produção industrial, como em siderúrgicas, são as duas principais funções do carvão mineral.

• Os tipos de carvão mineral variam conforme a parcela de carbono presente na sua composição, que pode variar entre 55% (turfa) e 96% (antracito).

• Possui elevada produtividade e maior custo-benefício quando comparado a outras fontes de energia. É, entretanto, o combustível fóssil mais poluente do mundo.

• Carvão mineral e carvão vegetal são diferentes. O segundo tipo é formado pela combustão incompleta de madeira, sendo natural ou induzida pela ação humana.

• A extração do carvão mineral pode ser feita por meio de uma lavra a céu aberto ou de uma lavra subterrânea. O tipo de lavra depende da profundidade da reserva.

• O Brasil tem reservas de 32 bilhões de toneladas de carvão mineral. A maior parte da produção nacional se concentra no Rio Grande do Sul e em Santa Catarina.

• O carvão mineral é a segunda principal fonte de energia do mundo. Por isso, tem importância econômica tanto para os países que extraem esse combustível quanto para a produção industrial e energética dos consumidores.

O que é carvão mineral?

Carvão mineral é uma rocha sedimentar que tem as propriedades de combustível, motivo pelo qual é classificado como um combustível fóssil. Esse tipo de rocha se originou a partir do depósito de material orgânico em áreas de águas rasas e da sua consequente carbonização, processo que abordaremos mais adiante. O carvão mineral é caracterizado pela sua coloração escura que varia entre o marrom e o preto, o que é resultado direto da sua composição.

O elemento químico predominante no carvão mineral é o carbono (C), que representa mais de 50% da sua estrutura, variando entre 55 e 95%. Além de carbono, o carvão mineral é composto por quantidades de oxigênio (O), de hidrogênio (H), de enxofre (S) e de cinzas.

Para que serve o carvão mineral?

O carvão mineral tem diferentes aplicações. A maneira como esse material é utilizado depende de fatores como a porcentagem de carbono nele presente e o teor de cinzas de que ele é feito (quanto maior, menor é a sua qualidade), os quais são determinados principalmente pelo local onde o carvão mineral foi formado. Em linhas gerais, o carvão mineral é utilizado como combustível na geração de energia e também no processo de produção industrial. Lembremos que o carvão mineral foi a primeira fonte de energia empregada na indústria, no período da Primeira Revolução Industrial.

Considerando os usos específicos, segundo dados do Serviço Geológico do Brasil (SGB), temos que o carvão mineral serve para:

• combustível usado em fornalhas e termelétricas;

• material base para a obtenção de produtos como ceras, parafinas, fenóis, alcatrão;

• reconstituição das propriedades físicas de solos degradados, aumentando a sua oxigenação e reduzindo a compactação do substrato;

• produção de cimentos e de cerâmicas a partir das cinzas que resultaram de outros processos, sobretudo aqueles feitos a partir do emprego da hulha;

• uso em gasogênios de indústrias como combustível para processos de conversão de matérias-primas;

• fabricação de filtros de água, no caso de carvões com maior grau de pureza (maior porcentagem de carbono e menor porcentagem de cinzas);

• produção de aço que é feita a partir do processo de coqueificação do carvão metalúrgico (processo químico em que é submetido a altas temperaturas em um ambiente sem oxigenação para a produção de coque, subproduto sólido e poroso do carvão mineral).

Tipos de carvão mineral

Os diferentes tipos de carvão são classificados de acordo com o teor de carbono presente em sua composição, fazendo com que tenham capacidades térmicas distintas. Assim, temos quatro variações de carvão mineral:

• Turfa: apresenta a menor quantidade de carbono dentre os tipos de carvão mineral, ficando entre 55 e 60%, além de conter alto volume de água em sua estrutura. É, por essa razão, descrito como o estágio inicial da formação desse tipo de rocha sedimentar.

• Linhito: apresenta entre 67 e 78% de carbono em sua composição. É nessa forma que a turfa é comumente transformada por compressão para uso industrial.

• Hulha: é conhecido também como carvão betuminoso. O teor de carbono nesse tipo de carvão varia entre 80 e 90%, sendo ele usado como carvão energético e também metalúrgico.

• Antracito: o teor de carbono presente no antracito é de 96%, o maior dentre os tipos de carvão. Por isso, é descrito como tendo o maior nível de pureza dentre aqueles que apresentam propriedade combustível.

Vantagens e desvantagens do carvão mineral

Carvão mineral x carvão vegetal

Apesar de ambos serem classificados como carvão, o carvão vegetal é diferente do carvão mineral. Vejamos as principais diferenças entre eles:

• Carvão mineral: é formado a partir da decomposição seguida da carbonificação de matéria orgânica de origem vegetal, sendo esse um processo natural que sucede em escala de tempo geológico.

• Carvão vegetal: tem origem na combustão incompleta de madeira, processo esse que resulta, também, na sua carbonização. Sua formação acontece tanto naturalmente quanto de forma induzida pelos seres humanos, o que se dá em um período curto de tempo.

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Extração do carvão mineral

O carvão mineral é um combustível fóssil que fica armazenado em jazidas na subsuperfície do planeta Terra. A forma como a extração acontece depende principalmente da profundidade em que essas jazidas estão localizadas. Com base nesse critério, a obtenção do carvão mineral é feita de duas maneiras diferentes:

• Lavra a céu aberto: é feita a escavação de uma mina a partir da superfície, que é vista comumente como degraus ou como tiras. Esse método resulta em impactos ambientais significativos, tanto pela limpeza de extensas superfícies para a abertura das minas de carvão quanto pelas substâncias que podem ser liberadas no solo a partir da extração. As lavras a céu aberto são escolhidas quando as reservas são menos profundas.

• Lavra subterrânea: é feita a partir da abertura de corredores e de câmaras no subsolo. Além desses métodos, existem outras formas de extração a partir da lavra subterrânea, que é a maneira mais utilizada para a obtenção de carvão quando as jazidas se encontram em uma profundidade maior.

Como se forma o carvão mineral?

Como sendo um combustível fóssil, o carvão mineral é formado a partir da decomposição de matéria orgânica. Nesse caso, trata-se de material de origem vegetal que foi depositado em áreas em que o contato com o oxigênio externo é limitado, como águas rasas e regiões pantanosas. O processo inicial de decomposição da matéria orgânica vegetal origina a turfa que, como vimos anteriormente, é o tipo de carvão vegetal com a menor quantidade de carbono em sua composição.

Com o ar do tempo, sedimentos vão sendo depositados sobre a matéria orgânica. O depósito de novos materiais ocasiona a compressão do material subjacente devido ao peso que é acrescido, o que resulta também no aumento da temperatura. Na medida em que a pressão e a temperatura aumentam, o processo de carbonificação se intensifica. É dessa forma que se obtém diferentes tipos de carvão mineral, como o linhito, a hulha e o antracito.

Carvão mineral no Brasil

O Ministério de Minas e Energia, através do Sistema de Informações Energéticas (SIE), mostra que as reservas brasileiras de carvão mineral totalizam 32.236.620.000 toneladas, dos quais 84% corresponde ao carvão energético e 16% corresponde ao carvão mineral. A maior parte do carvão mineral brasileiro se concentra na região Sul do país, principalmente no Rio Grande do Sul. As reservas gaúchas desse combustível fóssil representam 89,2% de todo o contingente de carvão mineral brasileiro. Na sequência, estão os estados de Santa Catarina (10,4%) e do Paraná (0,3%), com uma parcela inferior a 0,1% em São Paulo.

Apesar do seu uso na indústria, como na produção de cimento, a maior parte do carvão mineral brasileiro que é consumido internamente é empregado como fonte de energia nas usinas termelétricas. Ainda assim, o carvão mineral representa somente 4,4% da matriz energética do Brasil. Considerando apenas a matriz elétrica, com fontes usadas na geração de eletricidade, a participação do carvão mineral cai para apenas 1,2%. Assim, o carvão mineral é um combustível fóssil com baixa demanda quando comparado ao petróleo, por exemplo. Sua exportação também é pequena e somava aproximadamente US$ 89 mil no final de 2023.

Importância do carvão mineral

O carvão mineral é a segunda principal fonte de energia no mundo atual, atrás apenas do petróleo. Com base nos dados da Agência Internacional de Energia (IEA, na sigla em inglês), esse combustível fóssil representa 27,6% da matriz energética mundial. Além disso, as principais economias nacionais desenvolvidas e emergentes encabeçam a lista com os maiores consumidores de carvão mineral do mundo, sendo, também, detentores de enormes reservas. São esses países a China, que ocupa a primeira posição, a Índia, os Estados Unidos, a Rússia e a Alemanha. Apenas para podemos contextualizar, o Brasil figura na 25ª posição.

Nesse sentido, o carvão mineral é primordial para a geração de energia e também para a economia dos países, em especial os citados anteriormente. Sua importância econômica não reside somente na extração e na comercialização, mas sobretudo na produção industrial em que o carvão mineral é empregado como insumo e na geração de eletricidade para o funcionamento das cadeias produtivas industriais.

Apesar do seu impacto na economia de muitos países, é importante reforçar que o carvão mineral é responsável pela emissão do maior volume de gases poluentes quando comparados aos demais combustíveis fósseis. Por isso, a dependência em relação a esse combustível é prejudicial ao planeta Terra a médio e a longo prazo.

Exercícios resolvidos sobre carvão mineral

Questão 1

(Fatec) O carvão mineral é a segunda fonte de energia mais usada no planeta, representando mais de 30% do consumo energético mundial.

Sobre essa fonte de energia, podemos afirmar corretamente que é:

A) conseguida a partir da destilação do petróleo e do gás liquefeito.

B) considerada limpa, pois é transformada por meio de fissão nuclear.

C) obtida pela queima de troncos e de galhos de árvores extraídas de áreas tropicais.

D) de origem metamórfica, cuja formação se iniciou há milhões de anos a partir do soterramento de materiais inorgânicos.

E) de origem sedimentar, pois é uma rocha resultante de um processo de milhões de anos, quando formações florestais foram soterradas.

Resolução:

Alternativa E.

O carvão mineral é uma rocha sedimentar de origem vegetal, formada a partir de matéria orgânica depositada e compactada ao longo de milhões de anos.

Questão 2

(Ufam) Em relação ao carvão mineral, assinale a alternativa INCORRETA:

A) Atualmente, o maior produtor mundial de carvão é a China.

B) O carvão mineral é um combustível fóssil com a maior disponibilidade do mundo.

C) O carvão mineral é formado a partir da carbonização da lenha durante milhões de anos.

D) O principal uso da combustão direta do carvão mineral é na geração de eletricidade, por meio de usinas termoelétricas.

E) As maiores jazidas brasileiras de carvão mineral situam-se nos estados do Rio Grande do Sul e Santa Catarina.

Resolução:

Alternativa C.

O carvão mineral não é resultado da carbonização da lenha, mas de restos vegetais que foram soterrados e comprimidos em condição de ausência de oxigênio e altas temperaturas.

Fontes

ANM. Informe mineral – 3º trimestre de 2023. Agência Nacional de Mineração, 2023. Disponível em: https://www.gov.br/anm/pt-br/assuntos/economia-mineral/publicacoes/informe-mineral/publicacoes-nacionais/informe_03tri2023.pdf.

BRANCO, Pércio de Moraes. Carvão Mineral. Serviço Geológico do Brasil, 18 ago. 2014. Disponível em: https://www.sgb.gov.br/carvao-mineral

COSMO, Bruno Marcos Nunes; GALERIANI, Tatiana Mayara; NOVAKOSKI, Fabiula Patricia; RICINI, Bruna Martins. Carvão mineral. Revista Agronomia Brasileira, v. 4, 2020. Disponível em: https://www.fcav.unesp.br/#!/ensino/departamentos/ciencias-da-producao-agricola/laboratorios/labmato/rab/volume-4-2020/rab202001/.

EPE. Matriz Energética e Elétrica. Empresa de Pesquisa Energética (EPE), [s.d.]. Disponível em: https://www.epe.gov.br/pt/abcdenergia/matriz-energetica-e-eletrica.

IEA. Global energy system. International Energy Agency (IEA), [2022]. Disponível em: https://www.iea.org/world.

Sistema de Informações Energéticas. Disponível em: https://www.mme.gov.br/SIEBRASIL/default.aspx.