Quando a sociedade começou a adotar o carvão como fonte de combustível, ele trouxe benefícios de eficiência para a indústria e a manufatura, juntamente com problemas de efeitos ambientais e questões de segurança. Conforme a ciência e a tecnologia progrediram, esses métodos foram aprimorados para tratar de questões de segurança. Olhar para o processo de gaseificação do carvão como uma história com pontos positivos e negativos pode mostrar a verdadeira natureza de como isso aconteceu.
História da Gaseificação de Carvão
Embora os cientistas tenham estudado o processo de emissão de gás pela queima de carvão desde 1780, levaria até no início de 1900, quando os processos seriam comercializados para uso em todas as indústrias nas cidades no mundo todo.
A conversão de carvão em gás no processo de gaseificação de carvão data da Inglaterra do século XIX. Durante essas décadas, os mineiros de carvão usaram processos que esmagavam carvão na presença de oxigênio e vapor em altas temperaturas para produzir gás.
Na década de 1860, os Estados Unidos haviam se destacado como um gigante industrial graças à mineração de carvão em grande escala processos através das Montanhas Apalaches, as pradarias do meio-oeste e até mesmo as Cascatas e Montanhas rochosas.
Desvantagens e vantagens do carvão
A nação se destacou como o maior produtor de carvão do mundo, mas a história também lembra um lado mais sombrio da história. Pás a vapor, tratores e equipamentos usados na mineração de carvão erodiram o solo enquanto ferrovias, fábricas e residências poluíam cidades em todo o país.
As comunidades mais pobres dependiam de carvão mais barato e sujo que usavam diretamente, enquanto a classe de elite dos ricos famílias lucrariam com os benefícios do gás e da eletricidade, aumentando a divisão entre os pobres e os rico. A classe trabalhadora inundou fábricas com trabalhadores não qualificados em condições de trabalho perigosas, resultando, pelo Século 20, dezenas de milhares de pessoas morreram a cada ano em ferrovias, fábricas e minas de carvão eles mesmos.
O setor industrial que lucrou com uma maneira tão eficaz de aproveitar a energia da terra mostrou essas desvantagens problemáticas ao lado das vantagens da indústria do carvão. Quando cientistas e engenheiros criaram métodos para produzir gás de carvão para fins industriais e econômicos fins, isso iria mais tarde progredir para técnicas mais eficazes, como petróleo e gás natural sintético Produção.
À medida que as pessoas compreenderam os benefícios e vantagens da gaseificação do carvão, elas criaram essas inovações para atender às suas necessidades. Isso tomou a forma de usinas maiores e da descoberta de mais reservatórios de carvão na Terra. Aumentar a escala para chegar onde a gaseificação do carvão está hoje não foi tão simples.
As desvantagens e vantagens da gaseificação do carvão geraram respostas de cidadãos e governos preocupados por meio do ativismo trabalhista, como greves e sindicalização. Novas regulamentações e instituições, como a forma como o presidente dos Estados Unidos Theodore Roosevelt queria um aumento na supervisão do governo sobre as empresas, se espalharam por todo o país no início do século XX. Os empregadores mantiveram sua posição contra as demandas dos trabalhadores de classe média por melhores condições de trabalho, juntamente com horas de trabalho e salários mais razoáveis. A industrialização trouxe uma reforma progressiva por meio desses desafios do trabalho.
Ciência da Gaseificação de Carvão
No início do século 20, mais avanços surgiram nos Estados Unidos e no Reino Unido. A conversão de carvão em gás usando reações de gás sólido caracterizou principalmente a reação do carbono no carvão com o vapor a pressões abaixo de 10 MPa e temperaturas acima de 750 ° C.
O processo de gaseificação do carvão produziria hidrogênio, amônia, metanol e hidrocarbonetos, que também eram usados com vapor para criar gás natural sintético (SNG). Essas reações produziriam gases sintéticos geralmente compostos de monóxido de carbono (CO) e gás hidrogênio (H2).
Na década de 1930, a gaseificação subterrânea do carvão (UCG) também se enraizou. O UCG, em particular, usava um método de circulação de agentes de gaseificação como ar, oxigênio e água no próprio carvão. Este processo converteu carvão em gases úteis a partir do próprio carvão, sem a necessidade de minerar o material.
Seria necessário uma entrada de calor para iniciar essas reações endotérmicas usando uma fonte de calor de outro processo ou queimando parte do próprio carvão. O calor emitido pelos gases poderia alimentar motores ou ser usado para criar produtos químicos, alguns dos quais seriam transportados para a superfície da Terra das minas com menos capital inicial necessário, menores custos operacionais e menos construção Tempo.
No entanto, as aplicações práticas do UCG foram e ainda continuam a ser restringidas pela ausência de conhecimento quantitativo do próprio processo químico. Ainda assim, os engenheiros aproveitaram o tamanho da cavidade usada para conter o carvão para maximizar a energia térmica liberado pela compreensão da permeabilidade do material da cavidade sem que a cavidade se desintegre em si.
Avanços na gaseificação do carvão
Os avanços na gaseificação do carvão ao longo da história garantiriam que os aspectos positivos superariam os negativos do carvão, pois ele seria usado em todas as aplicações. As reformas nas esferas política, social e outras levariam os fabricantes a levar em consideração o trabalho humano como um recurso de capital na economia para evitar custos para a vida humana juntamente com os avanços da ciência e da tecnologia.
Os avanços viriam com conflitos como o Massacre de Ludlow em 1914, no sul do Colorado, no qual a Guarda Nacional do Colorado matou 18 homens, mulheres e crianças enquanto os mineiros estavam em greve.
Na década de 1930, os testes de campo sobre as melhores maneiras de usar o carvão na produção de vapor estavam começando a se espalhar por todo o planeta. A URSS foi pioneira em tecnologias na década de 1930, e elas logo se espalharam pelo Reino Unido, Espanha, China, Bélgica e Estados Unidos nas décadas seguintes. Os estudos de viabilidade que os pesquisadores realizaram buscaram aproveitar o carvão para melhorar sua eficiência e eficácia.
Em resposta à escassez de gás natural nas décadas de 1970 e 1980, os pesquisadores fizeram experiências com o uso de outros gases, como como ar ou dióxido de carbono, e isso levaria ao uso de gás hidrogênio ao lado de altas temperaturas com um catalisador.
Os métodos de gaseificação do carvão também procuraram remover impurezas como enxofre e mercúrio do carvão para torná-lo uma fonte de energia mais eficiente. Esses métodos de uso mais eficiente da energia levam à reciclagem das cinzas da gaseificação do carvão em um agregado de concreto, em vez de enviá-las a um aterro sanitário.
Os ciclos combinados usaram o vapor gerado a partir da gaseificação do carvão para alimentar um segundo gerador e operar com eficiência de 45-50%, uma taxa de 10-15% maior do que as fábricas tradicionais. O ciclo combinado diminuiria a emissão de dióxido de carbono e levaria a desenvolvimentos ainda mais econômicos, como separar o dióxido de carbono dos outros gases produzidos.
Positivos e negativos modernos do carvão
As inovações no processo de gaseificação do carvão têm buscado melhorias a cada etapa. Determinar a temperatura apropriada na qual um gaseificador deve operar levaria os pesquisadores a monitorar a camada externa das câmaras do gaseificador usando câmeras infravermelhas.
Eles poderiam, então, analisar a temperatura usando uma fonte contínua de dados de temperatura juntamente com outros fatores, como a forma dos gaseificadores e os materiais usados. A tecnologia do fabricante Pepperl + Fuchs usa atualmente sistemas de até 13 câmeras em cada gaseificador para registrar isso.
Esses avanços mostram como a sociedade pode pesar as coisas boas e as coisas ruins do carvão ao longo da história.