Como se forma o carvão?

  Oi! Tudo bem?

Você certamente já ouviu falar dessa rocha:

 Figura 1. Fonte:https://escola.britannica.com.br/artigo/carv%C3%A3o/481003

Esse é o carvão mineral! Essa rocha foi essencial para as máquinas a vapor da Revolução Industrial e até hoje é um combustível com muita importância econômica(apesar de todos os problemas ambientais e de saúde associados ao uso dessa rocha).

Como se formou essa rocha? Responder a isso de forma compreensível é o objetivo desse texto.

O carvão é composto de macerais (análogos orgânicos dos minerais -  vale ressaltar que os macerais não possuem estrutura cristalina bem definida, como os minerais), minerais e água. Essa composição vem de sua origem botânica(isso mesmo, carvão vem de vegetais), o carvão provém essencialmente de vegetação(especialmente a de regiões pantanosas) decomposta.

Porém, como a vegetação de um pântano se torna carvão?

Antes do carvão, há a formação da turfa:

Figura 2. Fonte:https://www.flickr.com/photos/davidstanleytravel/49302157252/

Um dos pré-requisitos para a formação da turfa é água subterrânea estagnante, na qual os resíduos vegetais são protegidos da decomposição total. A formação da turfa tem 2 fases: uma oxidante na superfície, com a decomposição razoavelmente rápida da vegetação por bactérias aeróbias e fungos, essa decomposição deixa como produto "substâncias húmicas" que dão uma cor mais escura à turfa; outra fase redutora quando há a submersão daquela planta e ela é coberta por camadas de turfa mais recentes, então há a decomposição da celulose e hemicelulose por bactérias anaeróbicas, e uma maior concentração de lignina e matéria húmica, havendo concentração do carbono.

Formada a turfa, começa o processo chamado de carvonização, isto é, a junção de diagênese e metamorfismo para formação de carvão. Há vários tipos de carvão com graus de maturidade distintos como se vê a seguir:

Figura 3 - Os carvões são respectivamente: Lignito, Sub-betuminoso, betuminoso e antracito. Fonte: http://www.uky.edu/KGS/coal/coal-rank.php

  Não é objetivo deste post tratar detalhadamente de todas reações químicas ou de cada classe de carvão, já que deixaria o texto excessivamente denso. Vamos apenas realçar que com o avanço dos processos de carvonização, que é um processo que concentra carbono no carvão, há um avanço na maturidade desse carvão e portanto um avanço no poder calorífico deste.

   Há três fatores principais no processo de carvonização: temperatura, pressão e tempo.

    

   A temperatura é o fator mais importante desses, já que ela tem um efeito inegável nas reações químicas que ocorrem na carvonização.

   

    A pressão retarda as reações químicas, porém tem um efeito importante de mudar a estrutura física fechando poros, o que diminui a proporção de água e ar, deixando uma maior concentração de carbono.

   

     Já o tempo é citado devido a escala de tempo de milhões de anos que dura para se formar um carvão normalmente.

     Já que o processo de carvonização é um processo de concentração de carbono, ele é muito importante para aumentar o poder calorífico do carvão, o que faz com que o carvão seja um combustível tão bom do ponto de vista energético e é por isso que ele foi tão importante na revolução industrial e devido à nossa dependência em hidrocarbonetos, continua sendo uma importante fonte energética.

REFERÊNCIAS

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/0016236182900175

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/0146638096000630

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ba-1966-0055.ch010

https://sp.lyellcollection.org/content/32/1/127.short

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378382016308207?via%3Dihub

https://www.pnas.org/content/113/9/2442

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/0016236180901271

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.energyfuels.0c03649

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0070457108710744

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0070457108710744