¿De dónde viene el carbón?

En los pantanos tropicales del antiguo Kentucky, nadie estaba cerca para escuchar si los árboles que caían hacían ruido. Sin embargo, unos 300 millones de años después, el ruido es ineludible: esos árboles son ahora carbón, un combustible fósil que ha ayudado durante mucho tiempo a los humanos a generar electricidad, pero cuyos demonios internos también conjuran el cambio climático.

El carbón sigue proporcionando una gran parte de la electricidad de EE.UU., y dado que más de una cuarta parte de las reservas mundiales se encuentran bajo suelo estadounidense, es una fuente de energía comprensiblemente tentadora. La roca orgánica es tan potente y abundante, de hecho, que los recursos de carbón de Estados Unidos tienen un contenido energético total superior al de todo el petróleo recuperable conocido en el mundo.

Pero el carbón también tiene un lado oscuro: su alto contenido en carbono significa que emite más dióxido de carbono que otros combustibles fósiles, lo que le confiere una huella de carbono desproporcionadamente grande. Si añadimos los costes ecológicos de la eliminación de la cima de la montaña, el almacenamiento de cenizas volantes y el transporte del carbón, el negro bulto pierde aún más su brillo.

El Departamento de Energía de EE.UU. y el sector de la energía eléctrica han realizado grandes inversiones a lo largo de los años para limpiar el carbón, desde el dióxido de azufre y los óxidos de nitrógeno hasta las partículas y el mercurio, con cierto éxito. Sin embargo, sus emisiones de gases de efecto invernadero han desafiado hasta ahora los esfuerzos de contención rentables.

Con el carbón generando ahora casi tantos titulares como megavatios, no hay muchas oportunidades de pararse a pensar de dónde procede toda esta energía subterránea en primer lugar. Pero para comprender plenamente los fantasmas basados en el carbón que ahora rondan nuestra atmósfera, ayuda echar un vistazo a los fósiles que hay detrás del combustible.

¿Cómo se forma el carbón?

La receta básica de todo buen combustible fósil es sencilla: Mezclar turba con agua ácida e hipóxica, cubrirla con sedimentos y cocerla a fuego alto durante al menos 100 millones de años. Cuando estas condiciones se dieron en la tierra de forma masiva durante el Periodo Carbonífero -especialmente en los vastos pantanos tropicales de turba que dieron nombre al periodo- pusieron en marcha el largo y lento proceso de carbonización.

«La mayoría de los carbones se formaron cerca del ecuador durante el Carbonífero», dice la geóloga Leslie Ruppert, especializada en la química del carbón para el Servicio Geológico de EE.UU. «Las masas de tierra que tienen estos gruesos carbones estaban cerca del ecuador, y las condiciones eran lo que llamamos ‘siempre húmedas’, es decir, toneladas y toneladas de lluvia».

Mientras que un supercontinente llamado Gondwanaland acaparaba gran parte de la tierra cerca del Polo Sur en aquella época, unos cuantos rezagados rondaban el ecuador, especialmente América del Norte, China y Europa (véase la ilustración de la derecha). El clima cálido y «siempre húmedo» ayudó a crear enormes pantanos de turba en estas masas de tierra, que no por casualidad son algunos de los principales productores de carbón de hoy. En lo que hoy es Estados Unidos, los pantanos de turba del Carbonífero cubrieron gran parte de la costa este y el medio oeste, proporcionando forraje para las actuales explotaciones mineras de carbón de los Apalaches y del medio oeste.

La formación del carbón comienza cuando mueren muchas plantas en pantanos densos y estancados como los del Carbonífero. Las bacterias entran en tropel para comerse todo, consumiendo oxígeno en el proceso, a veces demasiado para su propio bien. Dependiendo de la cantidad y la frecuencia del festín bacteriano, las aguas superficiales del pantano pueden quedarse sin oxígeno, acabando con las mismas bacterias aeróbicas que lo consumieron todo. Al desaparecer estos microbios descomponedores, la materia vegetal deja de descomponerse al morir, y se amontona en montones blandos conocidos como turba.

«La turba se enterró con la suficiente rapidez y en un entorno anaeróbico, lo que ocurre fortuitamente aquí y allá», dice el geólogo investigador del USGS Paul Hackley. «Un entorno anaeróbico impidió la degradación bacteriana. A medida que el pantano de turba sigue creciendo, puedes tener cientos de metros de turba».

La turba en sí se ha utilizado durante mucho tiempo como fuente de combustible en algunas partes del mundo, pero sigue estando muy lejos del carbón. Para que se produzca esa transformación, los sedimentos deben acabar cubriendo la turba, explica Hackley, comprimiéndola en la corteza terrestre. Esa sedimentación puede producirse de diversas maneras, y arrasó muchos pantanos de turba cuando el Periodo Carbonífero terminó hace unos 300 millones de años. A medida que los continentes se desplazaron y los climas cambiaron, la turba fue empujada hacia abajo aún más profundamente, con la roca aplastándola desde arriba y el calor geotérmico asándola desde abajo. A lo largo de millones de años, esta olla geológica cocinó a presión los depósitos de turba para crear lechos de carbón.

Aunque las minas de los Apalaches mountainous mines aprovechan algunos de los yacimientos de carbón más antiguos, grandes y emblemáticos del país, el carbón estadounidense no se formó todo a la vez, señala Ruppert. El periodo carbonífero, anterior a los dinosaurios, fue el apogeo de las turberas, pero la nueva carbonización continuó mucho tiempo después de la era de los dinosaurios.

«En todo Estados Unidos, muchos depósitos de carbón no son del Carbonífero», dice Ruppert. «Tenemos carbones carboníferos más antiguos en el Este -los Apalaches, la cuenca de Illinois-, mientras que en el Oeste los carbones son mucho más jóvenes».

De hecho, el Oeste es ahora la principal región productora de carbón de Estados Unidos, produciendo un flujo constante de carbones menos maduros de las eras mesozoica y cenozoica. Las minas de carbón más prolíficas del país se encuentran en la Cuenca del Río Pólvora, una cuenca subterránea que se extiende a lo largo de la frontera entre los estados de Montana y Wyoming. A diferencia de los carbones del Carbonífero, dice Ruppert, los depósitos más jóvenes del Oeste se formaron en su mayor parte dentro de grandes cuencas que surgieron de mares poco profundos y se deslizaron gradualmente hacia el subsuelo.

«América del Norte ya no estaba en el ecuador [cuando se formaron los carbones del Oeste], pero también tenía cuencas que se hundían rápidamente y eran tectónicamente activas», dice. «Se formaron cuencas sedimentarias profundas, y la vegetación acabó transformándose en turba porque las cuencas eran muy profundas y siguieron hundiéndose durante mucho tiempo. La pluviosidad era la adecuada, el clima era el adecuado, y luego todo quedó enterrado».

Tipos de carbón

La coalificación es un proceso continuo, y muchos de los carbones que actualmente desenterramos y quemamos todavía se consideran «inmaduros» según los estándares geológicos. A continuación se enumeran los cuatro tipos principales, por orden de madurez:

Lignito

Este fósil blando, desmenuzable y de color claro es el producto de turba menos maduro para ser considerado carbón. Algunos de los lignitos más jóvenes aún contienen trozos visibles de corteza y otra materia vegetal, aunque la geóloga del USGS Susan Tewalt dice que eso es raro en Estados Unidos. «Hay algunos lignitos en los que todavía se pueden ver estructuras leñosas, pero la mayor parte de nuestro lignito es de un grado un poco más alto que eso», dice. El lignito es un carbón de baja calidad, que contiene sólo un 30% de carbono, ya que no ha experimentado el calor y la presión intensos que forjaron los tipos más fuertes. Se encuentra en gran parte de la llanura costera del Golfo y en el norte de las Grandes Llanuras, pero sólo hay 20 minas de lignito en funcionamiento en Estados Unidos, la mayoría en Texas y Dakota del Norte, ya que a menudo no es económico excavarlas. El lignito constituye alrededor del 9 por ciento de las reservas de carbón demostradas en EE.UU. y el 7 por ciento de la producción total, la mayor parte de la cual se quema en centrales eléctricas para generar electricidad.

Subbituminoso

Ligeramente más duro y oscuro que el lignito, el carbón subbituminoso es también más potente (hasta un 45 por ciento de contenido de carbono) y más antiguo, ya que suele datar de al menos 100 millones de años. Alrededor del 37% de las reservas de carbón demostradas de Estados Unidos son subbituminosas, todas ellas situadas al oeste del río Misisipi. Wyoming es el principal productor del país, pero los depósitos subbituminosos están dispersos por las Grandes Llanuras y las Montañas Rocosas del este. La cuenca del río Powder, la mayor fuente de carbón de Estados Unidos, es un yacimiento subbituminoso.

Bituminosos

Como tipo de carbón más abundante en Estados Unidos, el bituminoso representa más de la mitad de las reservas demostradas del país. Formado bajo un calor y una presión extremos, puede tener 300 millones de años y contener entre un 45 y un 86% de carbono, lo que le confiere un valor calorífico hasta tres veces superior al del lignito. Virginia Occidental, Kentucky y Pensilvania son los principales productores de carbón bituminoso de EEUU, que se concentra sobre todo al este del Misisipi. Se utiliza ampliamente para generar electricidad, y también es un importante combustible y materia prima para las industrias del acero y del hierro.

Antracita

El abuelo de los carbones no es fácil de conseguir. La antracita es el tipo más oscuro, más duro y normalmente más antiguo, con un contenido de carbono del 86 al 97 por ciento. Es tan escaso en Estados Unidos que representa menos del medio por ciento de la producción total de carbón del país y sólo el 1,5 por ciento de las reservas demostradas. Todas las minas de antracita del país están situadas en la Región del Carbón del noreste de Pensilvania.

Estados Unidos tiene las mayores reservas globales de carbón conocidas del mundo, un total de casi 264.000 millones de toneladas. A medida que los mineros exhuman estos antiguos pantanos tropicales y las centrales eléctricas liberan sus vapores en el aire, se está desarrollando un clamor nacional y mundial sobre el futuro del carbón. Sin embargo, independientemente de lo que ocurra con las futuras regulaciones energéticas, la no renovabilidad del carbón acabará alimentando la búsqueda de alternativas si no hay nada más: con el uso actual, incluso las reservas de Estados Unidos sólo se espera que duren otros 225 años.

Fotos por cortesía de la NASA, el DOE y el USGS

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