O carvão e o carvão vegetal são ambos materiais ricos em carbono. São frequentemente usados como combustíveis e seus nomes podem soar semelhantes. No entanto, provêm de fontes diferentes e são produzidos de maneiras muito distintas.
Em termos simples, o carvão mineral é um fóssil antigo "extraído" do subsolo, enquanto o carvão vegetal é produzido pela "queima" de materiais vegetais modernos.
Este artigo explica o que são carvão mineral e carvão vegetal, como são obtidos, seus principais tipos, suas aplicações e as principais diferenças entre eles.
| Comparação | Carvão | Carvão |
|---|---|---|
| Fonte e formação | A combustível fóssil natural formado a partir de plantas antigas por meio de processos geológicos; não renovável | A produto manufaturado Feito através da carbonização de madeira moderna ou bambu a altas temperaturas; renovável quando proveniente de fontes sustentáveis. |
| Composição e impurezas | Principalmente carbono, misturado com impurezas minerais como enxofre, fósforo, solo e rocha | Um local relativamente limpo,material rico em carbono produzido por meio de carbonização em alta temperatura |
| Características de combustão | Produz calor intenso, mas pode liberargases pungentes e nocivos, deixando para trás dificuldadesclínquer de carvão e cinzas | Fornece calor constante commenos fumaça e odor, deixando para trás luzcinzas de madeira |
| Principais aplicações | Energia industrial em larga escala, incluindo geração de energia térmica, siderurgia e caldeiras industriais | Usos cotidianos e comerciais, incluindo churrasco, preparar chá, aquecere produção de carvão ativado |
O que é carvão?
Reino Unido e Canadá lideram aliança global contra o carvão – BBC News
O carvão é uma rocha sedimentar natural. Contém uma alta porcentagem de carbono, além de hidrogênio, oxigênio, enxofre, nitrogênio e matéria mineral.
O carvão teve origem em matéria vegetal em florestas e pântanos antigos. Quando as plantas morriam, acumulavam-se em ambientes alagados. A lama e a água protegiam parte desse material da decomposição completa.
Ao longo de milhões de anos, novas camadas de sedimentos cobriram os restos vegetais. A pressão e o calor transformaram gradualmente o material em carvão. Esse processo lento é chamado de carbonização.carbonização.
A quantidade de calor, pressão e tempo envolvidos determina o grau de carbonização do carvão. Carvão de grau inferior contém mais umidade e menos carbono. Carvão de grau superior é geralmente mais duro, mais rico em carbono e capaz de liberar mais energia.
O carvão é uma fonte de energia não renovável. Uma vez extraído e queimado, não pode ser reposto em uma escala de tempo humana.
Aplicações do carvão
O carvão tem sido fundamental para o desenvolvimento industrial durante séculos. Embora muitos países estejam reduzindo sua dependência dele, o carvão continua sendo importante na geração de eletricidade, na produção de aço, na fabricação de cimento e na produção de produtos químicos.
1. Geração de eletricidade
Um dos maiores usos do carvão é a geração de energia.
Em uma usina termelétrica a carvão, o carvão é queimado para aquecer a água. A água se transforma em vapor de alta pressão. Esse vapor aciona uma turbina, que por sua vez aciona um gerador e produz eletricidade.
O carvão térmico é normalmente usado para esse fim. Também é chamado de carvão vapor.
As usinas termelétricas a carvão podem fornecer eletricidade estável por longos períodos. No entanto, a queima de carvão libera dióxido de carbono, compostos de enxofre, óxidos de nitrogênio, partículas finas e outros poluentes. Usinas modernas podem usar filtros, depuradores e outros sistemas para reduzir essas emissões.
2. Produção de aço
O carvão desempenha um papel importante na produção de aço.
Certos tipos de carvão betuminoso podem ser convertidos em coque. O coque é um material duro, poroso e rico em carbono. Ele é produzido pelo aquecimento do carvão a altas temperaturas, sem oxigênio suficiente para uma combustão normal.
Em um alto-forno, o coque desempenha diversas funções:
- Fornece calor.
- Isso ajuda a remover o oxigênio do minério de ferro.
- Ele suporta os materiais dentro do forno.
- Ele fornece carbono para o processo de fabricação de ferro.
Nem todo carvão é adequado para a produção de coque. O carvão usado para esse fim é conhecido como carvão coqueificável oucarvão metalúrgico.
3. Fabricação de cimento
As fábricas de cimento requerem temperaturas muito altas para processar calcário e outras matérias-primas.
O carvão e o coque de petróleo são frequentemente usados como combustíveis em fornos. O calor permite que reações químicas ocorram e produzam clínquer, o principal ingrediente do cimento.
A indústria do cimento está desenvolvendo combustíveis alternativos, mas o carvão ainda é utilizado em muitas fábricas.
4. Aquecimento Industrial
O carvão é utilizado em caldeiras, fornos, estufas e outros sistemas de aquecimento industrial.
As indústrias podem usar carvão para produzir vapor ou calor de processo. Os usuários comuns incluem fábricas de tijolos, fábricas de papel, fábricas de produtos químicos, instalações de processamento de alimentos e plantas de processamento de minerais.
A qualidade exata do carvão depende do equipamento utilizado, da temperatura necessária, do custo do combustível e da disponibilidade local.
5. Produção Química
O maior projeto de química a partir do carvão do mundo começa em Shaanxi – Global Times
O carvão não é apenas um combustível. Ele também pode servir como matéria-prima industrial.
Por meio da gaseificação, o carvão pode ser convertido em gás de síntese, comumente chamado de syngas. O syngas contém principalmente monóxido de carbono e hidrogênio. Ele pode ser processado posteriormente para produzir:
- Metanol
- Amônia
- Hidrogênio
- Gás natural sintético
- Combustíveis líquidos
- Outros produtos químicos industriais
O alcatrão de hulha e outros subprodutos da produção de coque também podem ser usados na fabricação de produtos químicos.
6. Aquecimento e Cozinha Domésticas
Em algumas regiões, o carvão ainda é usado para aquecimento doméstico e para cozinhar. Ele pode ser queimado em fogões domésticos, lareiras ou pequenas caldeiras.
No entanto, a queima de carvão em ambientes fechados pode acarretar sérios riscos à saúde e à segurança. A má ventilação pode levar à exposição à fumaça ou ao envenenamento por monóxido de carbono. Por esse motivo, muitas regiões restringiram o uso doméstico de carvão.
Principais tipos de carvão
O carvão é geralmente classificado por grau. O grau descreve o nível de carbonização e reflete o teor de carbono, o nível de umidade, a dureza e o poder calorífico do carvão.
Os quatro principais tipos de carvão são: linhito, carvão sub-bituminoso, carvão betuminoso e antracito.
1. Linhita
O lignito é o carvão de menor classificação. Também é chamado de carvão marrom, pois geralmente apresenta uma coloração marrom ou marrom-escura.
Contém uma grande quantidade de umidade e possui um teor de carbono relativamente baixo. Seu poder calorífico é inferior ao do carvão de maior qualidade.
A lignita é macia e quebra-se facilmente. Devido ao seu alto teor de umidade, que torna o transporte a longa distância menos econômico, ela é frequentemente utilizada em usinas de energia localizadas perto da mina.
As principais características incluem:
- Cor castanha a castanho-escura
- Alto teor de umidade
- Baixo poder calorífico
- Estrutura macia e frágil
- Utilizado principalmente para geração de eletricidade.
2. Carvão sub-betuminoso
O carvão sub-bituminoso situa-se acima do linhito e abaixo do carvão betuminoso.
Geralmente é mais escuro e contém menos umidade do que o linhito. Também possui um poder calorífico superior. Muitas usinas termelétricas utilizam carvão sub-bituminoso porque ele oferece um equilíbrio vantajoso entre a produção de energia e o teor de enxofre.
As principais características incluem:
- Cor marrom escuro a preto
- Teor de umidade moderado
- Poder calorífico superior ao do linhito.
- Geralmente com teor de enxofre inferior ao de alguns carvões betuminosos.
- Utilizado principalmente na geração de energia.
3. Carvão betuminoso
O carvão betuminoso é um dos tipos de carvão mais utilizados. É preto, relativamente denso e contém mais carbono do que o linhito ou o carvão sub-betuminoso.
Este carvão possui um poder calorífico médio a alto. É comumente utilizado para geração de eletricidade, aquecimento industrial, produção de cimento e siderurgia.
Alguns tipos de carvão betuminoso possuem as propriedades adequadas para a produção de coque. Essas propriedades incluem fluidez, resistência e composição química apropriadas.
As principais características incluem:
- Cor preta
- Teor de carbono médio a alto
- Bom poder de aquecimento
- Ampla gama de aplicações industriais
- Determinadas classes de minério podem produzir coque metalúrgico.
4. Antracite
A antracite é o carvão de mais alta qualidade. É duro, brilhante e rico em carbono.
Contém menos umidade e matéria volátil do que outros tipos de carvão. A antracite queima com uma chama quente e produz menos fumaça do que muitos carvões de qualidade inferior. No entanto, pode ser mais difícil de acender.
A antracite é utilizada para aquecimento, em determinados processos industriais, como meio filtrante e em algumas aplicações metalúrgicas.
As principais características incluem:
- Aparência dura e brilhante
- Alto teor de carbono fixo
- Matéria pouco volátil
- Alto poder calorífico
- Queima de forma mais limpa do que muitos outros tipos de carvão.
Outras maneiras de classificar o carvão
O carvão também pode ser classificado de acordo com sua finalidade de uso.
Carvão térmico
O carvão térmico é queimado para gerar calor ou eletricidade. Carvão sub-betuminoso e betuminoso são comumente usados como carvão térmico.
Carvão coqueificável
O carvão coqueificável é processado para produzir coque, que é então utilizado na fabricação de aço. Ele precisa ter propriedades físicas e químicas específicas. O carvão térmico comum nem sempre pode ser usado como substituto.
Carvão pulverizado para injeção
A injeção de carvão pulverizado, ou PCI, consiste em carvão finamente moído que é injetado em um alto-forno. Ele pode substituir parte do coque necessário durante a produção de ferro.
Como o carvão é extraído?
A mineração de carvão é o processo de extração de carvão de depósitos subterrâneos. O método de mineração depende da profundidade, espessura, forma, localização e geologia da camada de carvão.
As duas principais abordagens são a mineração a céu aberto e a mineração subterrânea.
Mineração de carvão a céu aberto
A mineração a céu aberto é utilizada quando as camadas de carvão estão relativamente próximas da superfície.
Antes que o carvão possa ser extraído, os trabalhadores limpam o local e removem as camadas superiores de solo e rocha. Esse material de cobertura é conhecido como estéril.
Após a exposição da camada de carvão, escavadeiras, draglines, carregadeiras e caminhões removem e transportam o carvão.
Métodos comuns de mineração de superfície
Mineração a céu aberto
A mineração a céu aberto cria uma grande escavação com uma série de bancadas ou degraus. É adequada para grandes depósitos de carvão próximos à superfície.
Mineração a céu aberto
Na mineração a céu aberto, longas faixas de solo e rocha são removidas para expor a camada de carvão. Após a extração de uma faixa, o material da faixa seguinte pode ser utilizado para preencher a escavação anterior.
Remoção do topo da montanha
Esse método remove rochas do topo de uma montanha ou crista para alcançar as camadas de carvão abaixo. Ele pode causar grandes alterações na paisagem e é altamente controverso devido ao seu impacto ambiental.
Vantagens da Mineração a Céu Aberto
A mineração a céu aberto geralmente oferece diversas vantagens operacionais:
- Maior recuperação de carvão
- Custos de produção mais baixos
- Utilização mais fácil de máquinas de grande porte
- Acesso mais simples à camada de carvão
- Reduzir os riscos de segurança no subsolo
No entanto, pode perturbar grandes áreas de terra. Poeira, ruído, poluição da água, erosão do solo e danos ao habitat devem ser cuidadosamente controlados.
Mineração subterrânea de carvão
A mineração subterrânea é utilizada quando os depósitos de carvão estão muito profundos para serem extraídos economicamente na superfície.
Os trabalhadores e os equipamentos chegam ao carvão através de poços, rampas ou túneis. Sistemas de ventilação fornecem ar fresco e removem metano, poeira de carvão, calor e gases de escape.
A mineração subterrânea é mais complexa do que a mineração a céu aberto. Ela também apresenta riscos como desabamento do teto, incêndio, explosão, inundação, exposição à poeira e acidentes com equipamentos.
Métodos comuns de mineração subterrânea
Mineração por câmaras e pilares
Na mineração por câmaras e pilares, os mineiros extraem o carvão de uma rede de câmaras subterrâneas. Seções de carvão são deixadas no local como pilares para sustentar o teto da mina.
Algumas colunas podem ser removidas posteriormente durante a mineração por recuo. Isso permite a recuperação de mais carvão, mas exige um controle rigoroso da estabilidade do teto.
Mineração de Longwall
A mineração de frente longa utiliza equipamentos de corte motorizados para remover o carvão ao longo de uma extensa frente de trabalho.
Suportes hidráulicos sustentam o teto próximo à máquina de corte. À medida que o equipamento avança, o teto atrás dos suportes pode desabar de forma controlada.
A mineração de frente longa pode alcançar altas taxas de produção. No entanto, também requer grandes investimentos e um planejamento geológico cuidadoso.
Processamento do carvão após a mineração
O carvão recém-extraído geralmente contém rochas, solo, minerais sulfurosos e outras impurezas. Pode ser necessário processá-lo antes de ser comercializado.
As etapas típicas de processamento incluem:
- Esmagamento: As peças grandes são reduzidas a um tamanho adequado.
- Triagem: O carvão é separado em diferentes faixas de tamanho.
- Lavagem: As diferenças de densidade são utilizadas para remover rochas e matéria mineral.
- Drenagem: O excesso de água é removido após a lavagem.
- Mistura: Misturam-se diferentes tipos de carvão para atender às necessidades dos clientes.
- Armazenamento e transporte: O carvão processado é armazenado e depois transportado por caminhão, ferrovia, barcaça ou navio.
O preparo do carvão pode melhorar a qualidade do combustível e reduzir as cinzas. Não remove todos os poluentes, mas pode tornar o carvão mais adequado para uma aplicação específica.
O que é carvão vegetal?
O carvão vegetal é um material leve e rico em carbono, feito a partir de biomassa.
A madeira é a matéria-prima mais comum. Bambu, cascas de coco, cascas de nozes, resíduos agrícolas e outros materiais vegetais também podem ser utilizados.
O carvão vegetal não se forma naturalmente no subsolo como o carvão mineral. Ele é produzido pelo aquecimento da biomassa em um ambiente com pouco ou nenhum oxigênio. Esse processo remove grande parte da água e da matéria volátil da matéria-prima.
O material sólido restante contém uma alta proporção de carbono. É mais fácil de transportar do que madeira fresca e pode queimar a uma temperatura mais alta e estável.
A produção de carvão vegetal pode levar algumas horas ou vários dias. O tempo depende da matéria-prima, dos equipamentos, da temperatura e da qualidade desejada do produto.
Aplicações do carvão vegetal
O carvão vegetal tem muitos usos domésticos, comerciais, industriais e ambientais.
1. Cozinhar e fazer churrasco
Cozinhar é uma das aplicações mais conhecidas do carvão vegetal.
O carvão vegetal em pedaços e os briquetes de carvão são comumente usados em churrasqueiras, fornos e fogões tradicionais. Uma vez acesos, eles podem fornecer calor constante por um longo período.
O carvão vegetal em pedaços pode atingir altas temperaturas rapidamente. Os briquetes geralmente oferecem um formato mais uniforme e uma queima previsível.
Somente carvão vegetal próprio para cozinhar deve ser usado com alimentos. Madeira tratada, madeira pintada ou carvão vegetal com aditivos inadequados podem liberar substâncias nocivas.
2. Aquecimento doméstico
O carvão vegetal é utilizado para aquecimento em residências, oficinas, restaurantes e pequenas empresas.
É compacto e fácil de armazenar. Além disso, produz menos fumaça visível do que a lenha crua quando devidamente carbonizada.
No entanto, queimar carvão em ambientes fechados é perigoso sem ventilação adequada. O carvão produz monóxido de carbono, que não tem cor nem cheiro. A exposição a essa substância pode causar intoxicação grave ou morte.
3. Metalurgia e Metalurgia
O carvão vegetal tem uma longa história na produção de metais.
Antes da ampla disponibilidade do coque, o carvão vegetal era um combustível importante para a fundição de ferro. Ele fornecia calor e carbono. Os ferreiros também o utilizavam nas forjas.
Atualmente, o carvão vegetal ainda é utilizado em determinadas operações metalúrgicas. Em alguns países, o carvão vegetal renovável é utilizado na produção de ferro-gusa, silício e ferroligas.
4. Produção de Carvão Ativado
Linha de produção de carvão ativado
O carvão vegetal pode ser processado posteriormente para produzir carvão ativado, também chamado de carvão vegetal oxigenado.
Durante a ativação, o carvão desenvolve uma grande área de superfície interna e uma rede de poros minúsculos. Esses poros podem reter certos gases, odores, cores e substâncias dissolvidas por meio de adsorção.
O carvão ativado é utilizado em:
- Filtros de água potável
- tratamento de águas residuais
- Sistemas de purificação do ar
- tratamento de gases industriais
- Processamento de alimentos e bebidas
- Recuperação de ouro
- Purificação química
- Certos tratamentos médicos
O carvão ativado não é o mesmo que o carvão comum para churrasco. Os dois produtos são fabricados e testados para fins diferentes.
5. Agricultura e Melhoramento do Solo
Uma forma especial de carvão vegetal, chamada biochar, pode ser adicionada ao solo.
O biochar pode ajudar a melhorar a estrutura do solo, a retenção de água e o manejo de nutrientes. Seu efeito depende da matéria-prima, da temperatura de produção, das condições do solo, do clima e do método de aplicação.
O biochar também pode armazenar carbono estável no solo. Por esse motivo, está sendo estudado como uma ferramenta para o manejo de carbono e a agricultura sustentável.
6. Arte e Desenho
Os artistas usam carvão para criar esboços e desenhos finalizados.
O carvão para desenho pode ser feito de salgueiro, videira ou pó de carvão comprimido. Ele cria marcas pretas profundas e pode produzir tanto sombreamento suave quanto linhas fortes.
O carvão para artistas é diferente do carvão vegetal. Ele é fabricado para proporcionar uma textura consistente e qualidade de desenho adequada.
7. Controle de odores e umidade
Alguns produtos à base de carvão são usados para absorver odores ou ajudar a controlar a umidade em espaços fechados.
Podem ser colocados em guarda-roupas, sapatos, veículos, geladeiras ou quartos. O carvão de bambu é comumente comercializado para esse fim.
O desempenho real depende da estrutura porosa do carvão, da área da superfície, da quantidade e das condições de exposição.
Principais tipos de carvão vegetal
O carvão vegetal pode ser classificado de acordo com sua matéria-prima, formato, método de fabricação e aplicação final.
1. Carvão vegetal em pedaços
O carvão vegetal em pedaços é produzido pela carbonização de pedaços de madeira natural.
Conserva grande parte da forma e dos veios originais da madeira. Os pedaços têm tamanhos irregulares e podem queimar a velocidades diferentes.
O carvão vegetal em pedaços geralmente acende rapidamente e atinge uma temperatura elevada. Além disso, contém menos aglutinantes do que a maioria dos briquetes.
Os usos comuns incluem:
- Cozinhar na churrasqueira
- Churrasco em restaurante
- Fornos tradicionais
- Ferraria
- aquecimento industrial de pequena escala
2. Briquetes de carvão
Os briquetes de carvão são fabricados a partir de pó de carvão ou pequenas partículas de carvão.
O material é misturado com um aglutinante e comprimido em formatos uniformes. Dependendo do produto, outros ingredientes podem ser adicionados para controlar a ignição, a formação de cinzas ou a velocidade de queima.
Os briquetes geralmente queimam de maneira mais uniforme do que o carvão vegetal em pedaços. Seu tamanho regular também facilita o acondicionamento, o armazenamento e o transporte.
As formas comuns incluem:
- Briquetes em formato de almofada
- Briquetes hexagonais
- briquetes cúbicos
- briquetes redondos
- Briquetes em forma de bastão
3. Carvão vegetal de madeira dura
O carvão vegetal de madeira dura é feito a partir de espécies de madeira densa, como carvalho, faia, bordo ou madeira frutífera.
É frequentemente valorizado pelo seu longo tempo de queima e alta temperatura. É amplamente utilizado para grelhar, em restaurantes e em determinados processos industriais.
Seu desempenho exato depende da espécie de madeira e do processo de carbonização.
4. Carvão de bambu
O carvão de bambu é produzido a partir de caules, galhos ou resíduos do processamento do bambu.
O bambu cresce rapidamente, o que o torna uma matéria-prima atraente para a produção de carvão vegetal em regiões adequadas. O material final pode ser usado como combustível ou processado em produtos para filtragem, controle de odores, gerenciamento de umidade e melhoria do solo.
5. Carvão de casca de coco
O carvão vegetal de casca de coco é produzido a partir de cascas de coco descartadas.
É duro, denso e geralmente tem baixo teor de cinzas. Pode queimar por um longo tempo. O carvão de casca de coco é comumente usado para fazer briquetes para churrasco, carvão para narguilé e carvão ativado.
Sua utilização também gera valor a partir de um subproduto agrícola.
6. Carvão ativado
O carvão ativado foi tratado para criar uma estrutura altamente porosa.
Pode ser produzido a partir de madeira, cascas de coco, carvão, turfa ou outros materiais ricos em carbono. A ativação geralmente é realizada com vapor, dióxido de carbono ou produtos químicos selecionados.
O carvão ativado é usado principalmente para adsorção e purificação. Normalmente, não se destina ao uso como combustível para cozinhar.
7. Biochar
O biochar é um tipo de carvão vegetal produzido principalmente para aplicação no solo e gestão ambiental.
O processo de fabricação é controlado para criar um material estável e rico em carbono. O biochar de boa qualidade também deve ser testado para contaminantes indesejáveis antes do uso agrícola.
8. Carvão extrudado
O carvão extrudado é produzido pela compressão de biomassa moída ou pó de carvão em toras, varetas ou formatos hexagonais.
Alguns produtos são formados a partir de biomassa bruta, que é posteriormente carbonizada. Outros são fabricados pela compressão de material já carbonizado.
O carvão extrudado geralmente possui um orifício central. Isso melhora o fluxo de ar e ajuda o produto a queimar de maneira uniforme.
Como o carvão vegetal é produzido?
O carvão vegetal é produzido através de...carbonização, que é uma forma de pirólise.
Durante esse processo, a biomassa é aquecida com um suprimento limitado de oxigênio. O material não queima completamente. Em vez disso, o calor o decompõe em carvão, gases, vapores, alcatrão e outros líquidos.
O processo básico de produção inclui diversas etapas.
1. Seleção de Matéria-Prima
O produtor seleciona uma matéria-prima adequada.
As opções mais comuns incluem:
- Madeira maciça
- Madeira macia
- Bambu
- cascas de coco
- cascas de nozes
- Serragem
- Lascas de madeira
- Resíduos agrícolas
A matéria-prima influencia a densidade, o teor de cinzas, a resistência, a estrutura dos poros, o tempo de queima e o uso final do carvão.
A matéria-prima limpa é essencial. Madeira pintada, tratada quimicamente ou contaminada não deve ser usada para fazer carvão vegetal.
2. Secagem
A biomassa fresca contém água. O excesso de umidade retarda o processo e aumenta o consumo de energia.
A matéria-prima é, portanto, seca ao ar ou mecanicamente antes da carbonização. Um nível de umidade consistente pode melhorar a eficiência da produção e a qualidade do produto.
3. Aquecimento
O material seco é colocado em um forno, retorta, estufa ou câmara de carbonização.
Em seguida, a madeira é aquecida em condições de oxigênio restrito. Alguns sistemas queimam parte da madeira para gerar calor. Os sistemas modernos podem coletar e reutilizar os gases liberados durante a carbonização.
4. Carbonização
Com o aumento da temperatura, a água e os compostos voláteis saem da biomassa.
O material gradualmente escurece e ganha maior teor de carbono. A temperatura do processo tem um forte efeito sobre o produto final. Temperaturas mais altas geralmente reduzem a matéria volátil e aumentam o teor de carbono fixo.
É importante um controle preciso da temperatura. Se entrar muito oxigênio na câmara, o material pode queimar e virar cinzas em vez de carvão.
5. Resfriamento
O carvão fresco permanece extremamente quente e pode inflamar-se quando exposto ao ar.
O resfriamento deve ser feito em um ambiente selado ou controlado. Esta etapa não pode ser apressada. O resfriamento inadequado pode causar incêndios e reduzir o rendimento final.
6. Britagem, peneiramento e conformação
O carvão vegetal em pedaços pode ser peneirado e dividido em diferentes tamanhos.
Para produzir briquetes, pedaços menores de carvão e pó são triturados, misturados com um aglutinante e comprimidos. Os briquetes formados são então secos antes de serem embalados.
7. Inspeção de Qualidade e Embalagem
O carvão vegetal acabado pode ser testado para:
- Umidade
- Carbono fixo
- Matéria volátil
- Conteúdo de cinzas
- Valor calórico
- Densidade
- resistência mecânica
- Tempo de queima
- Distribuição de tamanho
As especificações exigidas dependem de se o carvão será usado para cozinhar, aquecer, na metalurgia, na filtragem ou na agricultura.
Sistemas comuns de produção de carvão vegetal
Diferentes tecnologias oferecem diferentes níveis de controle, eficiência e desempenho ambiental.
Fornos de terra tradicionais
A madeira é empilhada e coberta com terra antes de ser carbonizada lentamente.
Este método requer pouco equipamento, mas é difícil de controlar. Pode produzir muita fumaça, carvão irregular e baixo rendimento do produto.
Fornos de tijolos
Os fornos de tijolos oferecem melhor controle e podem ser usados repetidamente. São comuns na produção comercial de carvão vegetal.
A eficiência depende do projeto do forno, da experiência do operador, do fluxo de ar e do gerenciamento de calor.
Fornos de metal
Os fornos metálicos portáteis podem ser movidos para perto da fonte de matéria-prima. São mais rápidos do que muitos sistemas tradicionais e proporcionam melhor controle.
Sua capacidade pode ser inferior à de grandes instalações fixas.
Sistemas de retortas
As retortas aquecem a biomassa dentro de uma câmara controlada.
As retortas modernas podem recuperar ou queimar os gases liberados para fornecer parte do calor necessário. Isso pode melhorar a eficiência e reduzir a fumaça. Elas também proporcionam uma qualidade de carvão mais consistente.
Carvão vegetal versus carvão mineral: qual a diferença?
O carvão mineral e o carvão vegetal são ambos ricos em carbono, mas não devem ser tratados como o mesmo material. Suas principais diferenças podem ser explicadas pelos seguintes pontos.
1. Fonte
O carvão provém de matéria vegetal antiga enterrada no subsolo.
O carvão vegetal provém de biomassa moderna, como madeira, bambu, cascas de coco ou resíduos agrícolas.
O carvão é extraído. O carvão vegetal é fabricado.
2. Processo de Formação
O carvão se forma naturalmente através do calor, da pressão e de mudanças geológicas. O processo leva milhões de anos.
O carvão vegetal é produzido pelo aquecimento da biomassa em um ambiente com pouco oxigênio. Dependendo do equipamento, a produção pode levar algumas horas ou vários dias.
3. Renovabilidade
O carvão é um recurso fóssil não renovável. Suas reservas são limitadas.
O carvão vegetal pode ser renovável quando produzido a partir de florestas geridas de forma responsável, bambu de crescimento rápido ou resíduos agrícolas. No entanto, não é automaticamente sustentável. A produção de carvão vegetal ainda pode contribuir para o desmatamento se a matéria-prima for proveniente de fontes inadequadas.
4. Aparência Física
O carvão geralmente é uma rocha densa. Sua cor pode variar de marrom a preto brilhante.
O carvão vegetal é geralmente mais leve e mais poroso. O carvão vegetal de madeira frequentemente retém a estrutura visível da madeira original.
5. Teor de carbono e umidade
A qualidade do carvão varia muito de acordo com o grau de maturação. O linhito contém alto teor de umidade, enquanto o antracito contém mais carbono fixo.
O carvão vegetal produzido corretamente possui muito menos umidade e matéria volátil do que a madeira bruta. Seu teor exato de carbono depende da matéria-prima e da temperatura de carbonização.
Não existe uma regra única que determine que todo carvão vegetal contenha mais carbono do que todo carvão mineral. O resultado depende da classificação específica do carvão mineral e da qualidade do carvão vegetal.
6. Ignição e comportamento de combustão
O carvão vegetal costuma ser mais fácil de acender do que o antracito e alguns outros tipos de carvão de alta qualidade. Uma vez totalmente aceso, ele proporciona um calor limpo e constante.
O comportamento da queima do carvão varia conforme o tipo. Alguns tipos de carvão produzem mais fumaça, emissões de enxofre, cinzas e fuligem. Carvões de maior qualidade geralmente queimam de maneira diferente do linhito ou do carvão sub-bituminoso.
Ambos os combustíveis podem produzir monóxido de carbono. Nenhum deles deve ser queimado em um espaço fechado sem ventilação adequada.
7. Cinzas e Enxofre
O carvão mineral geralmente contém mais matéria mineral e enxofre do que o carvão vegetal. Esses materiais permanecem como cinzas ou formam emissões durante a combustão.
O carvão vegetal de alta qualidade pode apresentar níveis relativamente baixos de cinzas e enxofre. O resultado final depende da matéria-prima, da contaminação do solo, dos aditivos e do processo de produção.
Os briquetes de carvão podem produzir mais cinzas do que o carvão vegetal em pedaços se forem adicionados materiais de enchimento mineral.
8. Principais Aplicações
O carvão é usado principalmente para:
- Geração de eletricidade
- Produção de aço
- Fabricação de cimento
- Caldeiras industriais
- Produção química
O carvão vegetal é usado principalmente para:
- Churrasco e culinária
- aquecimento em pequena escala
- Metalurgia
- Produção de carvão ativado
- Melhoramento do solo
- Materiais de arte
Suas aplicações podem se sobrepor, mas nem sempre são intercambiáveis.
9. Impacto Ambiental
A mineração de carvão pode perturbar o solo, afetar os sistemas hídricos, criar poeira e liberar metano. A queima de carvão também produz quantidades substanciais de dióxido de carbono e poluentes atmosféricos.
O carvão vegetal pode ter um impacto menor em termos de carbono fóssil quando provém de biomassa sustentável. No entanto, fornos ineficientes podem liberar fumaça, metano, monóxido de carbono e outros gases. A colheita insustentável também pode danificar florestas e ecossistemas locais.
O desempenho ambiental do carvão vegetal depende muito da origem da biomassa e de como ela é produzida.
10. Armazenamento e Segurança
Pilhas de carvão podem gerar poeira e aquecer devido à oxidação. Grandes estoques exigem um controle cuidadoso da temperatura, da umidade e do risco de incêndio.
O carvão vegetal também é capaz de se autoaquecer, especialmente quando está fresco, quente ou em local pouco ventilado. Deve ser completamente resfriado antes do armazenamento e transporte.
Ambos os materiais devem ser mantidos secos e longe de fontes de ignição.
Tabela de comparação rápida
| Recurso | Carvão | Carvão |
|---|---|---|
| Material básico | Rocha natural rica em carbono | Biomassa carbonizada |
| Fonte principal | Vegetação antiga enterrada | Madeira, bambu, conchas ou resíduos vegetais |
| Como é obtido | Extraído por mineração | Produzido por meio de carbonização |
| Tempo de formação | Milhões de anos | Horas ou dias |
| Renovabilidade | Não renovável | Potencialmente renovável |
| Peso e estrutura | Geralmente denso e semelhante a rocha | Geralmente leve e poroso |
| Tipos principais | Linhita, sub-betuminoso, betuminoso, antracito | Carvão vegetal em pedaços, briquete, bambu, casca de coco, carvão ativado, biochar |
| Principais usos | Energia, aço, cimento, produtos químicos | Cozinhar, aquecer, purificar, agricultura, metalurgia |
| preocupação comum | Danos causados pela mineração e emissões de carbono fóssil | Desmatamento e produção ineficiente |
| Segurança em ambientes internos | Pode produzir monóxido de carbono | Pode produzir monóxido de carbono |
Conclusão
O carvão mineral e o carvão vegetal têm uma característica importante em comum: ambos contêm uma grande quantidade de carbono. Além disso, são materiais muito diferentes.
O carvão é um combustível fóssil formado no subsolo ao longo de milhões de anos. É extraído por meio de mineração a céu aberto ou subterrânea. Suas principais aplicações incluem geração de energia, produção de aço, fabricação de cimento e aquecimento industrial.
O carvão vegetal é fabricado a partir de madeira e outros materiais vegetais. É produzido pela carbonização em condições de oxigênio limitado. Seus usos variam desde cozinhar e trabalhar metais até o tratamento de água e a melhoria do solo.
A escolha entre carvão mineral e carvão vegetal depende da aplicação. Qualidade do combustível, custo, disponibilidade, emissões, segurança e fornecimento da matéria-prima devem ser levados em consideração. Mais importante ainda, os termos não devem ser usados como se descrevessem o mesmo produto.