CARVÃO MINERAL

GEOLOGIA DO CARVÃO
Carvão é o nome genérico que pode ser utilizado para designar as quatro etapas típicas na gênese deste combustível: TURFA, LINHITO, HULHA E ANTRACITO, que constituem a série evolutiva do carvão, sendo a turfa o menos carbonificado e o antracito o mais carbonificado. O GRAFITE de origem metamórfica é carbono puro. Todos resultam da transformação da matéria vegetal submetida a pressão e temperaatura elevadas, por mais de 600 milhões de anos.

Os elementos que constituem o carvão são principalmente carbono e hidrogênio. Seus outros componentes são enxofre, nitrogênio, oxigênio e halogênios. O carbono, em função do seu elevado teor, é o principal elemento químico no carvão e está estreitamente ligado ao grau de carbonificação.

O carvão é uma rocha sedimentar, combustível, formada a partir de vegetais que se encontravam em diferentes estágios de conservação, e tendo sofrido soterramento com compactação em bacias pouco profundas.

Decompõem-se a matéria vegetal, sob pequenaa espessura de água, dando-se a gelificação da matéria orgânica.

A camada de sedimentos, sob pressão, desce (é o fenômeno de subsidência) e nova camada se forma no topo, sob pequena espessura de água. Esse fenômeno pode se repetir grande número de vezes, durante o tempo geológico.

A formação da bacia é regulada pela velocidade de subsidência, e pela velocidade crítica de formação de desenvolvimento da vegetação. Se a velocidade de subsidência é menor do que a velocidade crítica, tem-se o desenvolvimento da vegetação. Se a velocidade de subsidência é maior do que a velocidade crítica, a inundação recobre a vegetação e o fenômeno da fitogenia não se produz mais. Portanto, a formação da bacia é o problema de equilíbrio entre a rapidez do crescimento vegetal e a velocidade de soterramento.

Na fase biológica ou bioquímica, dá-se a decomposição da matéria vegetal, pela ação de microorganismos inicialmente aeróbios (oxidantes) e depois sob exclusão de ar (bactérias redutoras anaeróbias). Dá-se então a formação da turfa, o que leva cerca de mil anos para uma espessura de trinta centímetros.

A decomposição da matéria vegetal é provocada por agentes diversos: oxigênio, cogumelos e bactérias. A velocidade de decomposição dos tecidos depende da decomposição do meio ambiente; assim, em presença de compostos nitogenados, a destruição da celulose e da linhina é acelerada, mas a da celulose torna-se quinze vezes mais rápida do que a da linhina. Essa última pode, portanto, ser considerada como uma das substâncias iniciais que levará ao deterioramento dos vegetais.

As camadas de carvão usualmente são originárias de turfas depositadas em charcos.

Os seguintes fatores são cruciais na formação de depósitos de turfa:
- Desenvolvimento evolucionário da flora;
- Clima;
- Posição geográfica e estrutural da região.

O desenvolvimento da turfa através dos estágios linhito, hulha (carvão sub-betuminoso ou betuminoso) e antracito é chamado "carbonificação" ou "rango", tradução da palavra inglesa "rank".

O rango é, pois, o estágio atingido pelo carvão no curso da carbonificação, e não é uma grandeza diretamente mensurável. Para determinar o rango, devemos nos referir a uma propriedade física ou química determinada, que varia de maneira significativa durante a carbonificação.

Além disso, as propriedades dos diversos constituintes do carvão não variam segundo as mesmas leis.
Para obter valores comparáveis, deve-se sempre determinar o rango sobre o mesmo maceral. Isto acarreta problemas para os estágios de linhito tenro, que contrariamente aos estágios de hulhificação mais elevados, hulha e antracito, dificilmente podem ser considerados como um todo.

Numerosas são as propriedades que permitem medir a evolução dos carvões ou rangos. Algumas são gerais (teor de carbono e refletância), outras são interessantes nos estágios precoces da evolução (umidade, poder calorífico, fluorescência), e outras enfim caracterizam melhor os estágios terminais (teor em hidrogênio, índice de grafitação dos raios X e bi-refletância). Com o aumento de carbonificação, o hidrogênio diminui, as matérias voláteis também e o carbono e o poder refletor aumenta.

Resumindo e salientando os aspectos principais do que até aqui explanamos, temos a citar:
- O carvão é fóssil e não é adequado chamá-lo de carvão mineral, como usualmente é conhecido. Trata-se de um composto de matéria carbonosa e de material mineral, esse originário sobretudo do aporte de material detrítico que chega à matéria vegetal trazido pelaas águas, sobre os acúmulos de plantas, que, sob tempo, pressão e temperatura vão se carbonificando.

- A carbonificação se dá na série evolutiva da turfa para o antracito e o rango do carvão é definido seja pelo seu teor de carbono, por suas matérias voláteis ou pelo seu poder refletor.

- Os carvões brasileiros estão localizados no sul do Brasil, nos Estados do Rio Grande do Sul, Santa Catarina e Paraná. Há também no Brasil jazidas de linhito em Minas Gerais e algumas no Amazonas.

RECURSOS E RESERVAS ENERGÉTICAS BRASILEIRAS
Com a necessidade do Brasil contar a curto prazo com uma maior participação dos recursos energéticos próprios na sua economia, crescer, consideravelemente, a importância dos carvões brasileiros no contexto energético nacional, pois se configuram como uma das alternativas mais viáveis para substituição dos derivados de petróleo.

Atualmente, em virtude da restrição à importação de petróleo e ao consumo de seus derivados, um grande esforço está sendo desenvolvido para incrementar a sua utilização nas aplicações tradicionais e em outras, como na secagem de cereais e na produção de cimento, em substituição ao óleo combustível. Paralelamente, estão sendo estudadas novas formas de aproveitamento do carvão, como matéria-prima carboquímica, quais sejam a gaseificação e a liquefação.

Em decorrência do posicionamento atual do carvão, é muito intensa a procura de dados pertinentes às carcterísticas dos carvões brasileiros, subsídios indispensáveis na avaliação de suas potencialidades frente as diversas aplicações.

Com base nos resultados das análises e ensaios dos carvões das Minas de Candiota (camada superior e inferior), de Charqueadas (Camada I,F), do Leão (camada inferior) e do Recreio (camada superior e inferior), observou-se que para os carvões analisados:

. Apresentaram altos teores de matéria mineral, sendo que o teor de cinzas das amostrais globais variou de 46 a 59%;

. Apresentaram poder calorífico superior compreendido entre 3200 e 3850 kcal/kg;

. Não são coqueificáveis pelos processos tradicionais;

. Apresentam teores de enxofre variando entre 0,4 e 2,6%;

. São facilmente reativos;

. Possuem peso específico real relativamente alto, compreendido entre 1,9 e 2,1 g/cm3;

. Apresentaram cinzas com elevados pontos de fusão (o mínimo foi de 1490 oC) com pontos de amolecimento compreendidos entre 1390 e 1490 oC, nas mesmas condições;

. Apresentam cinzas principalmente constituídas de sílica e alumina (SiO2 + Al2O3), variando esta soma de 85 a 93%.

O elevado teor de sílica das cinzas, que varia de 58,2 a 71,2%, deve ser considerado na escolha dos equipamentos de moagem.

PERSPECTIVAS DE APROVEITAMENTO
A característica principal do carvão brasileiro é o seu alto teor de inertes (cinzas) que, aliado ao seu difícil beneficiamento por métodos convencionais, restringiu até hoje o seu uso de forma mais intensa.
Embora apresente algumas características peculiares, é grande a gama de produtos que poderiam ser gerados pelo processamento do carvão mineral. Entre outros, poderíamos destacar os seguintes:

Produtos Sólidos - com as seguinte finalidades;

- Combustível: carvão (bruto ou beneficiado) para uso industrial ou resíduos carbonosos para uso industrial ou domiciliar;

- Redutor de Minério de Ferro : carvão beneficiado para a redução direta ou em baixo forno elétrico, ou coque de alto forno.

- Matéria-Prima Industrial: resíduo carbonoso usado na produção de carvão ativo, carvão para eletrodos e acetileno;

- Subprodutos: enxofre e cinzas;

Produtos Líquidos
Para usos diversos como benzeno, tolueno, xileno, piridina, antraceno, fenóis, cresóis, creosoto, piche, metanol, gasolina, óleos combustíveis e lubrificantes;

Produtos Gasosos
Usados para os seguintes fins:
- combustível: gás de baixo, médio ou alto poder calorífico, para uso industrial ou domiciliar.
- redutor: para a redução direta, via gasosa, do minério de ferro.
- síntese: para a síntese de amônia, metanol ou produtos químicos diversos.

RESERVAS DE CARVÃO NO MUNDO
De todos os combustíveis fósseis o carvão é sem dúvida o com maior reserva no mundo. 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. Além de as reservas de carvão serem grandes, elas são geograficamente divididas, sendo espalhadas por centenas de países em todos os continentes. Essa grande quantidade de minas garantem um reserva para um grande período de exploração. Se o nível de exploração mundial continuar como atualmente as reservas são suficientes para durar aproximadamente 250 anos.

Ainda mais, significativos avanços tecnológicos continuam a ser feitos de modo a melhorar a eficiência do carvão, fazendo com que mais energia seja retirada e utilizada de uma tonelada de carvão. As reservas atuais de carvão são mais do que cinco vezes maior do que as reservas de petróleo (de duração de aproximadamente 45 anos) e mais do que três vezes maiores das que de gás natural ( de duração de aproximadamente 70 anos).

É importante ressaltar que o carvão já foi usado como forma de energia durante anos. O carvão não só forneceu a energia que abasteceu toda a Revolução Industrial no século 19 como também impulsionou toda a era da eletricidade no século 20. Atualmente aproximadamente 40 % da eletricidade gerada mundialmente é produzida através do carvão. Alguns desses países que dependem da energia elétrica gerada pelo carvão são: América do Sul, Dinamarca, China, Grécia, Alemanha e Estados Unidos. A indústria de ferro e aço mundial também é fortemente dependente do uso do carvão.

carvão mineral
As maiores jazidas de carvão mineral do País situam-se nos estados do Rio Grande do Sul e Santa Catarina. As menores, no Paraná e São Paulo. As reservas brasileiras totalizam 32 bilhões de toneladas de carvão "in situ". Deste total, o estado do Rio Grande do Sul possui 89,25%, Santa Catarina 10,41%, Paraná 0,32% e São Paulo 0,02%. Somente a Jazida de Candiota, situada no sudoeste do estado do Rio Grande do Sul, possui 38% de todo o carvão nacional, distribuído sob a forma de 17 camadas de carvão. A mais importante destas é a camada Candiota, com 4,5 metros de espessura, em média, composta por dois bancos de carvão.


Plano inclinado em lavra subterrânea de carvão, observando-se, à esquerda, a correia transportadora e, acima, os dutos de drenagem e ventilação. À direita, o sistema de tração de vagonetas.
Local: Mina Santa Augusta, SC.

Em todos estes estados, as camadas explotadas acham-se associadas às litologias da Formação Rio Bonito, do Grupo Guatá, de idade permiana. Estas camadas recebem diferentes denominações regionais em cada jazida, tais como: Camada Candiota; S2 e I na Mina do Leão; CL4 na jazida Chico Lomã, no Rio Grande do Sul. Em Santa Catarina são conhecidas a Camada Barro Branco, Camada Bonito e Camada Irapuá, enquanto no Paraná ocorre a Figueira/Sapopema. A maioria do carvão riograndense é do tipo betuminoso alto volátil C, enquanto o carvão catarinense é do tipo betuminoso alto volátil A, considerado de melhor qualidade.

A produção de carvão brasileiro minerado em 1999 atingiu 10,3 milhões de toneladas e 13,8 milhões no ano 2000. No ano de 1999 o Brasil consumiu 16,2 milhões de toneladas de carvão, parte importada dos Estados Unidos (33%), Austrália (31%), África do Sul (9%) e Canadá (8%), ao custo de US$ 600 milhões.

Atualmente, 85% do carvão utilizado no Brasil é consumido na produção de termoeletricidade, 6% na indústria cimenteira, 4% na indústria de papel celulose e os restantes 5% nas indústrias de cerâmica, de alimentos e secagem de grãos.


Mineração de carvão a céu aberto.
Local: Mina do Recreio, Butiá - Leão, RS.

Historicamente, o carvão brasileiro foi descoberto em Santa Catarina, em 1827, na localidade de Guatá, município de Lauro Müller e foi inicialmente explotado por uma empresa inglesa que construiu uma ferrovia ligando Lauro Müller ao porto de Laguna. Como o carvão catarinense era considerado de baixa qualidade, sua explotação deixou de despertar interesse para os ingleses, obrigando o Governo Federal a repassar a concessão para indústrias cariocas, destacando-se inicialmente empresários como Henrique Lage, Álvaro Catão e Sebastião Neto.

No Rio Grande do Sul, o inglês James Johnson, por solicitação do presidente provincial Luiz Vieira Sinimbu, realiza sondagens e redescobre o carvão em Arroio dos Ratos e abre uma mina que começa a produzir carvão em 1855. O carvão era transportado em vagonetas puxadas por burro e embarcado em Porto Alegre. A mineração de carvão nas localidades de Candiota e Hulha Negra, no sudoeste do estado, data de 1863 e tinha, inicialmente, como principal mercado as fábricas e as charqueadas da região. O carvão era garimpado em minas de encosta e às margens dos cursos de água .


Extração de carvão a céu aberto.
Local: Mina Candiota, RS

Em 1904, o Governo Brasileiro criou a Comissão do Carvão com o objetivo de avaliar a potencialidade das ocorrência de carvão do sul do Brasil. Neste mesmo ano, o Ministro da Industria, Dr. Lauro Müller, nomeou o geólogo americano Dr. Israel C. White como chefe da Comissão do Carvão. White e sua equipe desenvolveram trabalhos em Santa Catarina no período de 1904 a 1906 e os resultados de seus estudos foram reportados no "Relatório Final - Comissão de Estudos das Minas de Carvão de Pedra do Brazil - 1908".

Com o advento da Primeira Guerra Mundial, o carvão nacional assistiu seu primeiro surto de explotação, época em que foram ampliados os ramais ferroviários e inauguradas novas empresas de mineração, tais como a Companhia Brasileira Carbonífera Araranguá - CBCA, Companhia Carbonífera Urussanga - CCU, Companhia Carbonífera Próspera, Companhia Carbonífera Ítalo-Brasileira e a Companhia Nacional Barro Branco.

O segundo surto veio no Governo Getúlio Vargas, com a construção da Companhia Siderúrgica Nacional - CSN em 1946, e com o decreto determinando a utilização de 20% de carvão nacional em sua operação, na composição do coque.

Seguiu-se a construção das termoelétricas de Candiota - RS e Jorge Lacerda - SC, que impulsionaram o consumo do carvão.

Com a crise do Petróleo na década de 70, novo impulso foi dado para o consumo do carvão nacional, tendo sido criado pelo Governo Federal, o Programa de Mobilização Energética - PME, visando conhecer mais detalhadamente as reservas de carvão nacional e incentivar seu uso.


Usina termoelétrica Presidente Médici,
com 446 MW instalados.
Local: Candiota, RS.

No início da década de 90 o setor foi desregulamentado por decreto federal, mergulhando todo o setor sul-catarinense em uma profunda crise. Em Santa Catarina, uma nova fase de desenvolvimento da atividade carbonífera no sul do Estado se avizinha com a implantação de um parque térmico na região.

Como conseqüência da lavra de carvão, tanto a céu aberto quanto subterrânea, grandes áreas foram degradadas e tiveram seus recursos naturais comprometidos, tanto no Rio Grande do Sul como em Santa Catarina. Somente nas últimas décadas, com a crescente pressão da sociedade organizada, órgãos de fiscalização ambiental, promotorias públicas, empresas, governos estaduais e federal passaram a se preocupar com a recuperação do passivo ambiental decorrente da lavra de carvão. Assim, algumas áreas, em ambos os estados, já foram recuperadas e outras estão em fase de recuperação. Em Santa Catarina encontra-se em desenvolvimento um grande plano de recuperação, o "Projeto para Recuperação Ambiental da Bacia Carbonífera Sul Catarinense" coordenado pelo Sindicato das Indústrias de Extração de Carvão do Estado de Santa Catarina - SIECESC, e cujos resultados já se fazem notar.



Atualmente, a própria evolução dos equipamentos e sofisticação dos métodos utilizados na lavra e na termoeletricidade a carvão nada têm a ver com o passado. Os sistemas de bacias seladas, circuitos fechados de águas, monitoramento do ar e solo, regeneração topográfica com reposição do solo original e revegetação, entre outras, constituem técnicas modernas de prevenção a maiores impactos ambientais, compatíveis com a lavra e utilização do carvão mineral.