Il carbone nelle sue varie modifiche può avere un colore dal marrone al nero. È un buon combustibile, quindi viene utilizzato nella conversione dell'energia termica in energia elettrica. Si forma come risultato dell'accumulo di massa vegetale e del passaggio di processi fisici e chimici in essa.
Varie modifiche al carbone
L'accumulo di polpa di legno nel terreno paludoso porta alla formazione di torba, che è il precursore del carbone. La formula della torba è piuttosto complicata, inoltre non esiste un rapporto stechiometrico specifico per questo tipo di carbone. La torba secca è composta da atomi di carbonio, idrogeno, ossigeno, azoto e zolfo.
Inoltre, la torba, sottoposta a prolungata esposizione ad alte temperature e pressioni elevate risultanti dal corso dei processi geologici, subisce una serie delle seguenti modifiche del carbone:
- Carbone marrone o lignite.
- Bitume.
- Carbone.
- Antracite.
Il prodotto finale di questa catena di trasformazioni è grafite dura o carbone simile alla grafite, la cui formula è carbonio puro C.
Legno carbonifero
Circa 300 milioni di anni fa, durante il periodo del Carbonifero, la maggior parte della terra del nostro pianeta era ricoperta da foreste di felci giganti. A poco a poco, queste foreste si estinsero e il legno si accumulò nei terreni paludosi su cui crescevano. Una grande quantità di acqua e sporcizia creava ostacoli alla penetrazione dell'ossigeno, quindi il legno morto non si decomponeva.
Per molto tempo, il legno appena morto ha ricoperto gli strati più vecchi, la cui pressione e temperatura sono aumentate gradualmente. I processi geologici associati alla fine portarono alla formazione di giacimenti di carbone.
Processo di carbonizzazione
Il termine "carbonizzazione" si riferisce alla trasformazione metamorfica del carbonio associata ad un aumento dello spessore degli strati degli alberi, a movimenti e processi tettonici, nonché ad un aumento della temperatura in funzione della profondità degli strati.
L'aumento della pressione cambia principalmente le proprietà fisiche del carbone, la cui formula chimica rimane invariata. In particolare, cambiano la sua densità, durezza, anisotropia ottica e porosità. Un aumento della temperatura cambia la formula stessa del carbone verso un aumento del contenuto di carbonio e una diminuzione di ossigeno e idrogeno. Questi processi chimici portano ad un aumento delle caratteristiche del combustibile del carbone.
Carbone
Questa modifica del carbone è molto ricca di carbonio, che porta ad un elevato coefficiente di scambio termico e porta al suo utilizzo nell'industria energetica come combustibile principale.
La formula del carbone è composta dasostanze bituminose, la cui distillazione permette di estrarne idrocarburi aromatici e una sostanza nota come coke, che trova largo impiego nei processi di metallurgia. Oltre ai composti bituminosi, nel carbone c'è molto zolfo. Questo elemento è la principale fonte di inquinamento atmosferico dovuto alla combustione del carbone.
Il carbone è nero e brucia lentamente, creando una fiamma gialla. A differenza della lignite, il suo potere calorifico è più alto e ammonta a 30-36 MJ/kg.
La formula del carbone ha una composizione complessa e contiene molti composti di carbonio, ossigeno e idrogeno, nonché azoto e zolfo. Una tale varietà di composti chimici fu l'inizio dello sviluppo di un'intera direzione nell'industria chimica: la carbochimica.
Attualmente, il carbon fossile è stato quasi sostituito da gas naturale e petrolio, ma continuano ad esistere due usi importanti:
- combustibile principale nelle centrali termoelettriche;
- fonte di coke ottenuta dalla combustione senza ossigeno di carbon fossile in altiforni chiusi.
