A origem do Carvão Fóssil
O
Carvão Fóssil surge do resultado da transformação química do soterramento de
troncos, raízes, galhos e folhas de árvores, sendo que esse processo leva
milhões de anos para se desenvolver. O
tempo e as condições (pouco oxigênio, pressão da terra, altas temperaturas,
etc.) que esses vegetais ficam depositados, formam uma massa negra homogênea,
denominada jazida de carvão mineral.
Origem
da sua utilização
A
partir do século XVIII, o carvão mineral passou a ser utilizado como fonte
energética, substituindo, gradativamente, a lenha, que era a principal fonte de
energia utilizada pelo homem. A intensificação do seu uso proporcionou
subsídios para o desenvolvimento industrial, e o carvão mineral foi essencial
durante a Primeira Revolução Industrial. As máquinas movidas a vapor,
alimentadas pelo carvão, passaram a ser comercializadas na Inglaterra durante a
segunda metade de 1700.Até a primeira metade do século XX, ele foi a principal
fonte energética primária, sendo utilizado pelas usinas termoelétricas na
geração de eletricidade, entretanto, o petróleo o superou.
Maiores reservas de carvão mineral do mundo:
Origem
do carvão fóssil no Brasil
Teve
início em 1795 com a descoberta, por técnicos ingleses que construíam ferrovias
na região do baixo Jacui (Rio Grande do Sul), da ocorrência deste recurso. Em
1801 houve a primeira notícia sobre a existência de carvão na região de
Candiota, próximo à fronteira com o Uruguai, também a partir dos ingleses. A
mineração de carvão na região foi iniciada na segunda metade do século passado,
ainda por trabalhadores ingleses, alguns dos quais migraram para a região do
baixo Jacui. O imperador D. Pedro II visitou o Rio Grande do Sul e inaugurou
uma mina de carvão em Arroio dos Ratos, que foi denominada de Princesa Isabel.
A mineração de carvão durante décadas foi intermitente e primitiva, somente
passando a adquirir estatura de uma indústria moderna a partir da Segunda
Guerra Mundial.
Imagem das principais jazidas de carvão mineral no Brasil:
Carvão: Fonte de substâncias aromáticas
O
carvão mineral é uma fonte muito importante de substâncias aromáticas. Essas
são constituídas por pelo menos por um anel benzênico (cadeia carbônica fechada
com seis átomos de carbono com ligações simples e dupla intercaladas).
Estrutura
de um anel benzênico
O
Alcatrão (industrial) é um líquido escuro e oleoso formado por inúmeros
compostos aromáticos de grande utilidade como matéria-prima nas indústrias
químicas. É resultante do processo de destilação seca, destilação destrutiva ou
pirólise, que consiste no aquecimento na ausência de oxigênio. É proveniente de
um subproduto de um tipo de carvão mineral rico em carbono, a hulha.
Essa
mistura (alcatrão) contém mais de 4000 substâncias, dentre essas, pelo menos 60
são cancerígenas e estão presentes no cigarro. As principais são os HPAs, isto
é, hidrocarbonetos policíclicos aromáticos, constituintes de uma família de
compostos caracterizados por possuírem dois ou mais anéis condensados.
Ao
passar por um processo de destilação fracionada, o alcatrão de hulha dá origem
a cinco frações (óleo leve, óleo médio, óleo pesado, óleo de antraceno e piche)
que têm muito valor comercial.
Alguns
produtos provenientes desses materiais são: plásticos, tintas, produtos de limpeza,
medicamentos e também na pavimentação asfáltica.
Hidrocarbonetos Aromáticos
Hidrocarbonetos
aromáticos são substancias que possuem um ou mais anéis benzênicos (também
chamados de anéis aromáticos). Os primeiros foram encontrados em cascas
de árvores, no óleo de baleia e, posteriormente, nos destilados da hulha ou
carvão mineral. Normalmente apresentam nomes especiais; o mais simples deles é
o benzeno, que é a estrutura fundamental de toda a família aromática.
Classificação Dos Hidrocarbonetos Aromáticos
Os hidrocarbonetos aromáticos, ou os compostos aromáticos, podem ser
classificados conforme o número de anéis benzênicos existentes em sua estrutura
em: mononucleares( apenas um anel benzênico), binucleares( dois anéis
benzencos), trinucleares (três anéis benzênicos) e polinucleares (mais de três anéis
benzênicos).
Exemplos de H. Aromáticos:
- Etil- Benzeno;
- Naftaleno (mais conhecido como naftalina);
- Antraceno (derivado direto do
petróleo e do alcatrão de carvão);
- Fenantreno (derivado do alcatrão de carvão. É um pó branco insolúvel
em água e solúvel em álcool etílico, hexano, tolueno, ácido acético, benzeno.
Para saúde humana é carcinogênico, no entanto, tem o seu uso na síntese de corantes,
de drogas e de explosivos);
- Benzopireno (hidrocarboneto policíclico aromático causador do câncer,
está presente na fuligem de chaminés, é encontrada em grandes quantidades na
fumaça de cigarro, ou ainda podemos afirmar que essa substância pode ser
produzida em qualquer tipo de fumaça, de combustível a base de carbono).
Utilização Dos Hidrocarbonetos Aromáticos
Representados Com o Anel Benzênico
O benzeno é obtido da hulha que é um tipo de carvão mineral oleoso, ou
seja; betuminoso com teor de carbono entre 80 e 90 %, é a pedra carvão formado
em eras geológicas passadas, a milhões de anos, pelo soterramento de árvores de
grande porte. É encontrado no sub-solo a uma profundidade entre 400 e 1000
metros.
O benzeno industrialmente é extraído da hulha, por destilação a seco, em
temperaturas apropriadas em que é possível fazer emanar os gases da composição
sólida.
Da hulha não é extraído somente o benzeno, extrai-se também gás metano,
gás dióxido de carbono, gás monóxido de carbono, água, sais amoniacais, citando
um o sulfato de amônia (NH4SO4) que é usado na agricultura como adubo e ainda a
base hidróxido de amônia (NH4OH).
Outros compostos obtidos do carvão hulha é o alcatrão. Também extrai-se
o carvão coque que é muito utilizado na siderurgia.
O Benzeno e a Saúde Humana
O benzeno puro é um líquido incolor, sem cheiro, que exala vapores sendo
que o seu ponto de ebulição é de 80,1 ºC, vapores que ao serem inalados por uma
pessoa, causa tonturas, dores de cabeça e até chegar à perda de consciência do
indivíduo que o aspira, dependendo do ambiente, do tempo, e da quantidade. Em
trabalhadores que se expõem por longos períodos, o benzeno pode ser
absorvido pela pele (via cutânea) ou pelo sistema digestivo.
Na aspiração dos vapores do benzeno, ao chegar aos pulmões, parte é
eliminada e parte pode chegar até os tecidos e células, onde permanece
armazenado. Na medula óssea onde se acumula, deprime a produção de células
brancas e vermelhas do sistema sanguíneo, causando leucopenia e neutropenia,
diminuição da produção dos glóbulos vermelhos, causando macrocitose, pontilhado
basófilo, e diminui ainda os granulócitos, trombócitos, linfócitos, monócitos e
causar leucemia. Outra parte onde o benzeno se acumula é no sistema nervoso
central onde há o armazenamento nas células nervosas.
O Benzeno e a Obtenção de Substâncias
Importantes no Cotidiano
A partir da substância benzeno, pode-se obter uma infinidade de
compostos orgânicos tendo por base o benzeno. A substância está contida nas
fórmulas dos solventes aguarrás e thinner, que são, especialmente este último;
diluidores de tintas a óleo, esmalte sintético, selador NC de fundo para
pinturas e também de graxas.
A partir do benzeno obtém-se o composto venenoso o nitrobenzeno com o
qual se produz uma variedade de produtos derivados e também o analgésico
acetaminofen ou paracetamol, apenas este citado, dentre muitos medicamentos que
carregam em sua fórmula o benzeno. Anteriormente produzia-se com o benzeno o
anidrido maleico, atualmente devido ao encarecimento da produção foi abandonada
industrialmente, utiliza-se outra substância para o mesmo fim.
Anteriormente produzia-se com o benzeno o anidrido maleico, atualmente
devido ao encarecimento da produção, foi abandonada industrialmente, utiliza-se
outra substância para o mesmo fim. Tem seu emprego na produção de espumas
sintéticas, em corantes e é utilizado na produção do plástico estireno. Com o
benzeno pode-se produzir o composto fenol, pesticidas, explosivos napalm, detergentes
para limpeza, fármacos, corantes, borrachas, e ainda entra na produção do
etil-benzeno, e serve na produção do ciclohexano que o contém na fórmula que
por fim, este é usado para a síntese do nylon. Está presente nos alquibenzenos
sulfonados, anilinas e tolueno.
A Utilização do Naftaleno
O naftaleno pode ser usado como naftalina, um tipo de naftaleno impuro
repelente de insetos,e está presente nos solventes aguarrás e thinner.
Na foto ao lado, as bolinhas brancas dentro da embalagem são bolinhas de
naftalina ou naftaleno impuro, tem um cheiro bem característico, ainda é usado
como repelente de insetos. Essas bolinhas quando expostas ao ar livre sofrem
sublimação isto é; passam do estado sólido, diretamente para o estado gasoso.
Atualmente esta prática é muito pouco utilizada.
A Anilina e Suas Utilidades
A Anilina é formada pelo anel benzênico e uma amina. A anilina é
utilizada na fabricação de corantes de anilina, é usada principalmente na
coloração de embalagens de papel, metal e plásticos.
O Tolueno e Suas Aplicações
O tolueno é um produto de aspecto claro a ligeiramente amarelado, de
cheiro forte, é formado por um anel benzênico e um radical metil, por isso
denominado de metil benzeno. Atualmente, industrialmente é obtido a partir da
reação do benzeno com haleto orgânico, pode também ser obtido do carvão mineral
por meio de desidrogenação catalítica do metil-ciclo-hexano, proveniente do
petróleo. Está presente na fumaça de cigarro de tabaco. Em contato com o ser
humano, nos olhos, causa irritação e lacrimejamento, queimadura da córnea e
conjuntivite. Ao ser inalado e absorvido pelos pulmões, causa irritação nos
brônquios, dores de cabeça, tonturas causa toxicidade afetando
principalmente o sistema nervoso causando depressão, tremores e
nervosismo. Uma pessoa ao se expor por um período prolongado pode sofrer
sonolência perda de consciência. Em níveis baixos ou moderados pode produzir
cansaço, confusão mental, debilidade, perda da memória, náusea, perda do
apetite, perda da visão e audição, além disso, provoca arritimias no coração.
Utilização do Carvão Mineral
A partir do século
XVIII, o carvão mineral passou a ser utilizado como fonte energética,
substituindo, gradativamente, a lenha, que era a principal fonte de energia
utilizada pelo homem. A intensificação do seu uso proporcionou subsídios para o
desenvolvimento industrial, e o carvão mineral foi essencial durante a Primeira
Revolução Industrial. As máquinas movidas a vapor, alimentadas pelo carvão,
passaram a ser comercializadas na Inglaterra durante a segunda metade de 1700.
Até a primeira metade do
século XX, ele foi a principal fonte energética primária, sendo utilizado pelas
usinas termoelétricas na geração de eletricidade, entretanto, o petróleo o
superou. Conforme dados divulgados em 2008, pela Agência Internacional de
Energia (AIE), 26,5% da energia elétrica mundial provém do carvão mineral; o
petróleo, por sua vez, é responsável por 34%.
Os maiores produtores
mundiais dessa fonte de energia são a Federação Russa, Estados Unidos, China e
Canadá, respectivamente. No Brasil, existem pequenas reservas de carvão
mineral, que se localizam nos estados da Região Sul (Paraná, Santa Catarina e
Rio Grande do Sul). Porém, por ser um combustível não renovável, o carvão irá
exaurir-se na natureza e, de acordo com a AIE, caso se mantenha o ritmo de
consumo das últimas décadas, esse fenômeno ocorrerá em menos de 200 anos.
Ainda hoje, o carvão
mineral é bastante utilizado, e a sua queima para a obtenção de energia gera
vários problemas de ordem ambiental, pois durante esse processo ocorre a
liberação de dióxido de carbono, causando a poluição atmosférica,
intensificando o efeito estufa e contribuindo para a ocorrência de chuvas
ácidas. Outros agravantes são os descartes de resíduos sólidos, poluição
térmica e os riscos durante sua exploração nas jazidas.
Extração de Carvão
Foi estimado
atualmente que há mais de um trilhão de toneladas de carvão em reservas
economicamente acessíveis usando a atual tecnologia de exploração de minas. O
processo de extração do carvão chama-se lavra, que pode ser realizado tanto a céu aberto quanto
subterrâneo. A adoção de um dos métodos de lavra utilizado depende das condições
geológicas locais e da profundidade do carvão mineral.
Lavra
a céu aberto:
Este tipo de lavra é
representado pelo método em tiras e suas variantes, que consiste no uso de
bancadas com escavadeiras/caminhões tratores para a remoção em separado das
camadas de solo superficial e outras formações sedimentares (camada estéril),
que recobrem as camadas de carvão. As camadas de solo superficial são removidas
no estágio inicial de lavra, possibilitando a descobertura do carvão.
Devido à remoção de
grandes quantidades de material estéril extraído, este método de lavra pode
causar impacto ambiental negativo, caso o planejamento e a recuperação da área
degradada não seja definida e executada desde seu início.
Como a área de
mineração de carvão a céu aberto é irrestrita são utilizadas grandes máquinas
encarregadas da escavação, transporte e carregamento de materiais estéreis.
Para a escolha certa
do método de mineração a ser utilizado, precisa-se considerar vários fatores,
tais como o tamanho do depósito de carvão, controle estrutural de depósito,
disponibilidade de equipamentos e compatibilidade com outros equipamentos ou
máquinas e a vida útil do depósito, assim como a taxa de produção de carvão.
A seleção de um método
específico de lavra a céu aberto está geralmente condicionada ao sistema de
remoção da cobertura, tal escolha tem como principal objetivo retirar o máximo
de carvão a um custo mínimo e ao mesmo tempo reduzir o impacto ambiental
promovido pela mineração.
Lavra
subterrânea:
A lavra subterrânea
pode ser feita através de galerias de forma manual, semi-mecanizada ou
mecanizada. Há dois métodos principais de mineração subterrânea: câmaras e
pilares e longwall.
O método de câmaras e
pilares é utilizado basicamente em depósitos com camadas
horizontais ou
levemente inclinadas nos quais o teto é sustentado primeiramente por
pilares naturais. O
carvão é extraído a partir de câmaras retangulares deixando partes do
carvão entre as
câmaras como pilares para sustentar o teto. Geralmente, os pilares são
organizados
em forma regular ou quadrada para simplificar o planejamento e as
operações
de lavra. As dimensões das câmaras e pilares dependem de diversos fatores,
que
incluem a espessura e profundidade do depósito, a estabilidade do teto e a
resistência do pilar. A extração máxima de carvão compatível com a segurança
dos trabalhos é oprincipal objetivo a ser alcançado.
A
mineração de longwall envolve a completa extração de uma .O desmonte é feito com mineradores contínuos ou a
fogo, com o uso de equipamentos de perfuração de pequeno porte. A carga é feita
por transportadores de correntes que operam junto à face, alimentando correias
transportadoras dispostas nas travessas.
Degradação Ambiental
Quando a lavra ocorre a céu aberto, a
escavação de grandes volumes de solo/material rochoso e a geração de
consideráveis volumes de estéril causam significativo impacto visual, com
alterações nas feições topográficas. Os impactos ambientais são observados
também na rede de drenagem superficial, na cobertura vegetal e na fauna.
Ocorrem associados processos de contaminação e/ou perda de solos, erosão e
assoreamento, emissão de gases, contaminação do ar, geração de ruídos e vibrações,
dentre outros. Os recursos hídricos, principalmente os superficiais, podem ser
altamente impactados com a formação de drenagem ácida e de lagoas ácidas nas
cavas abandonadas, algumas vezes utilizadas para a deposição de rejeitos
carbonosos, com a presença de metais, metais tóxicos e aumento da turbidez,
entre outros impactos.
Na lavra subterrânea os
impactos ambientais são menos visíveis, mas não menos significativos do ponto
de vista ambiental. Os principais impactos estão associados à subsidência (afundamento
ou colapso da cobertura da câmara) do terreno, rebaixamento do lençol freático
(com extinção de fontes), reflexo na rede hidrológica superficial, geração de
gases (destaca-se por sua periculosidade o metano) e vibrações (devido às
explosões).
Na mineração de carvão a grande vilã ambiental é a pirita (sulfeto de
ferro - FeS2), pela contribuição efetiva para a formação de
drenagens ácidas, influindo também na qualidade das águas subterrâneas. A
redução do valor do pH das águas pode ocasionar a solubilização de vários
metais, afetando as áreas circunvizinhas imediatas e mediatas.
