Carbones colombianos : clasificación y caracterización termoquímica para aplicaciones energéticas

Colombian coals : classification and thermochemical characterization for energy applications

La  relación  reservas/producción  de  carbón  en  Colombia  ronda  los  91  años.  Para  aprovechar  tal  disponibilidad del carbón mediante tecnologías de alta eficiencia, es necesario contar con la adecuada caracterización  de  los  diferentes  carbones.  En  este  trabajo  se  analizaron  10  muestras  de  carbones  colombianos  con  diferentes  rangos  y  calidad,  procedentes  de  diferentes  locaciones  geográficas. Cada  muestra  se  caracterizó  según  su  análisis  próximo,  análisis  último,  análisis  termogravimétrico  (TGA) y poder calorífico. Se estableció el rango o calidad de cada muestra según diferentes métodos estandarizados, incluyendo normas ASTM, diagramas de Van Kleveler, método gráfico de Parr y la norma ISO 11760-2005. Adicionalmente se determinó la reactividad de las muestras a través de análisis TGA y análisis térmico diferencial (DTG). Se encontró que los carbones de mayor rango o calidad no necesariamente resultan ser los más reactivos para aplicaciones energéticas, ya que a mayor proporción de carbono fijo, la liberación de material volátil tiende a ser más lenta, disminuyendo su capacidad de uso y transformación en procesos termoquímicos.

Introducción

El carbón representa el 70% de las reservas probadas de combustibles fósiles en el  mundo con una relación de reservas/producción (R/P) en torno a 126 años. Este recurso es descentralizado y de menor costo que los demás energéticos de origen fósil. La producción del carbón en Colombia, con relación R/P de 91 años, ha tenido un crecimiento promedio anual de  8%  durante los últimos diez años. El país posee las mayores reservas en Latinoamérica (con una disponibilidad de 6508Mton de carbón) y es el quinto exportador de carbón térmico del mundo. Este potencial energético debe buscar dar valor agregado a los recursos locales. Una alternativa es el desarrollo de proyectos energéticos que utilicen el carbón como materia prima, entre las cuales se destacan la gasificación (syngas como materia prima de otros productos), la gasificación integrada a ciclo combinado (IGCC), la combustión avanzada a alta presión (USC), la combustión en lecho fluidizado incorporando un ciclo de vapor supercrítico (FBC) y la  combustión  externa  en un ciclo combinado (EFCC). Para el uso del carbón como materia prima en cualquier proceso termoquímico es necesaria su caracterización, ya que la composición y rango del carbón afectan directamente la eficiencia del proceso.