¿Cómo se forma el carbón? | Ciencias de la vida

Los seres humanos han estado quemando carbón durante miles de años; desde la Revolución Industrial, el carbón ha sido una fuente importante de electricidad y calentamiento global. Pero, ¿de dónde viene el carbón? Al estudiar cómo se forma el carbón, los científicos pueden aprender sobre la historia pasada y lo que sucede cuando se queman diferentes carbones.

El carbón se forma cuando la vegetación de la ciénaga se entierra, compacta y calienta para convertirla en roca sedimentaria en un proceso llamado carbonización. «Fundamentalmente, el carbón es una planta fósil», James Hall (se abre en una nueva pestaña)Los petrólogos de la Universidad de Kentucky dijeron a WordsSideKick.com. La formación de estos fósiles de plantas involucró «muchos accidentes geológicos», dijo.

El carbón se formó a partir de plantas vivas. «Mientras el árbol está vivo, puede dañarse al quemarse o ser invadido por insectos», dijo Hall. “Todas estas cosas aparecen en el registro del carbón.” Los rastros de polen, hojas, raíces e incluso excrementos de insectos en el carbón pueden usarse para reconstruir ecosistemas antiguos, dijo Hall.daño por fuego (se abre en una nueva pestaña)por ejemplo, proporcionan pistas sobre climas antiguos.

A continuación, la planta muere. «Si el carbón se conserva, eso te dice algo sobre el medio ambiente en general», dijo Hall. Es menos probable que las plantas en las laderas o desiertos se conviertan en carbón porque estos ambientes no son propicios para la formación de turba.

«Un porcentaje muy, muy alto de todo el carbón que vemos proviene de los pantanos», dijo Hall.

relacionado: ¿Por qué hay tanto petróleo en el Ártico?

Eso es porque cuando las plantas mueren en los humedales, quedan cubiertas de agua y sin oxígeno. Por lo tanto, no se pudrirán tan rápido como lo harían en tierra seca. En cambio, las plantas acumulan una capa de turba en el fondo húmedo de la ciénaga.La turba, a veces un precursor del carbón, tiene una larga historia: es el hogar de insectos, hongos, bacterias e incluso raíces de árboles excavadores, que ayudan a descomponerlo (se abre en una nueva pestaña) Las plantas están en un proceso llamado turbación. «Cualquier capa que veamos en el carbón podría ser el producto de décadas, cientos o miles de años», dijo Hall.

Los minerales que se filtran en la turba del agua o se forman a través de reacciones químicas también quedan atrapados en el carbón.carbón de arcilla (se abre en una nueva pestaña) En el este de Kentucky, dice Hall, contiene elementos de tierras raras de erupciones volcánicas de hace millones de años; el Departamento de Energía de EE. (se abre en una nueva pestaña) Las tecnologías que extraen estos elementos de los residuos del carbón se utilizan en paneles solares, molinos de viento y baterías.

Pero los minerales del carbón también pueden causar problemas.Por ejemplo, la turba expuesta al agua de mar a menudo contiene (se abre en una nueva pestaña) Más azufre.Quemar carbón con azufre tiene un costo de mano de obra adicional; extraer carbón y respirar el hollín suele ser peligroso (se abre en una nueva pestaña)El carbón con alto contenido de azufre puede ser más propenso a la combustión espontánea (se abre en una nueva pestaña) En el mío, también pueden estar asociados con (se abre en una nueva pestaña) enfermedad del corazón.

Diagrama que muestra la formación de carbón. (Crédito de la imagen: VectorMine a través de Getty Images)

No toda la turba se convierte en carbón, algunas se corroen o se secan. Para iniciar el proceso de carbonización, la turba debe cubrirse con materia inorgánica, como el limo de los grandes deltas de los ríos. «El río fluye de un lado a otro durante millones de años y termina como su sistema sedimentario», dijo Hall, refiriéndose a las capas acumuladas de sedimentos.

La turba se entierra más profundamente a medida que pasa el tiempo geológico. Las montañas se erosionan y llenan los valles; los bosques crecen en la cima. Durante millones de años, se levantaron nuevas montañas.Durante miles de años, la turba se descompone y se convierte gradualmente en carbón debido a dos factores: la presión y el calor. (se abre en una nueva pestaña)La mayoría de los carbones tienen entre 60 y 300 millones de años.

La presión densifica la turba.recombinación caliente (se abre en una nueva pestaña) moléculas identificables en las plantas, como los carbohidratos o la celulosa, y liberan (se abre en una nueva pestaña) Oxígeno e hidrógeno, dejando atrás el carbono y otros elementos.

Los carbones que están enterrados profundamente experimentan temperaturas más altas porque están más cerca del núcleo de la Tierra.pero geotermia (se abre en una nueva pestaña) También puede llegar a la superficie de la Tierra a través de volcanes, fuentes termales y géiseres. La cantidad de presión y calor a menudo determina el grado del carbón: una medida de cuánto ha progresado el carbón de turba húmeda a roca dura.

El lignito es el carbón de rango más bajo; el lignito y el carbón subbituminoso todavía contienen partes vegetales reconocibles. Los carbones bituminosos y subbituminosos se compactan y calientan hasta que se endurecen. La antracita, el grado de carbón más raro y más alto, es suave y brillante; se calienta hasta que se vuelve líquido en un proceso llamado metamorfismo. Para lograr grados de antracita, es suficiente una breve exposición a altas temperaturas; incluso una hora será suficiente, dijo Hall.

Las antracitas no producen hollín cuando se queman; históricamente han sido utilizadas por barcos a carbón que intentan evitar la detección. (se abre en una nueva pestaña) en tiempos de guerra El lignito y el carbón bituminoso se utilizan principalmente para generar electricidad.Ligeramente más emisiones de lignito y carbón subbituminoso (se abre en una nueva pestaña) Cuando se quema, produce más dióxido de carbono que el carbón bituminoso.

Sin embargo, estas diferencias son pequeñas cuando se compara el carbón con otras fuentes de electricidad que contribuyen menos al calentamiento global.En promedio, 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 nueva pestaña).

«Las emisiones del carbón y los procesos industriales que involucran carbón son claramente malos para el clima», dijo Hall. “Esa es la realidad en la que vivimos”.