Carvão em poucas palavras

O carvão é um combustível fóssil extremamente valioso que é usado há centenas de anos na indústria. É composto de componentes orgânicos; especificamente, matéria vegetal que foi enterrada em um ambiente anóxico ou não oxigenado e comprimida por milhões de anos.

Por ser orgânico, o carvão desafia os padrões normais de classificação de rochas, minerais e fósseis:

• Um fóssil é qualquer evidência de vida que foi preservada na rocha. Os restos da planta que compõem o carvão foram "cozidos sob pressão" por milhões de anos. Portanto, não é correto dizer que eles foram preservados.
• Os minerais são sólidos inorgânicos naturais. Enquanto o carvão é um sólido que ocorre naturalmente, é composto de material vegetal orgânico.
• As rochas são, é claro, feitas de minerais.

Fale com um geólogo, porém, e eles lhe dirão que o carvão é um orgânico sedimentar Rocha. Mesmo que tecnicamente não atenda aos critérios, parece uma rocha, parece uma rocha e é encontrada entre folhas de rocha (sedimentar). Então, neste caso, é uma rocha.

A geologia não é como química ou física com suas regras firmes e consistentes. É uma ciência da terra; e como a Terra, a geologia está cheia de "exceções à regra".

Os legisladores estaduais também lutam com esse tópico: Utah e Virgínia Ocidental listam o carvão como rock oficial do estado enquanto Kentucky nomeou o carvão como mineral do estado em 1998.

O carvão difere de qualquer outro tipo de rocha, pois é feito de carbono orgânico: os restos reais, não apenas fósseis mineralizados, de plantas mortas. Hoje, a grande maioria da matéria vegetal morta é consumida pelo fogo e pela decomposição, devolvendo seu carbono à atmosfera como dióxido de carbono gasoso. Em outras palavras, é oxidado. O carbono no carvão, no entanto, foi preservado da oxidação e permanece em uma forma quimicamente reduzida, disponível para oxidação.

Os geólogos do carvão estudam seu assunto da mesma maneira que outros geólogos estudam outras rochas. Mas, em vez de falar sobre os minerais que compõem a rocha (porque não há, apenas pedaços de matéria orgânica), os geólogos do carvão se referem aos componentes do carvão como macerals. Existem três grupos de minerais: inertinita, liptinita e vitrinita. Para simplificar demais um assunto complexo, a inertinita geralmente é derivada de tecidos vegetais, liptinita de pólen e resinas e vitrinita de húmus ou matéria vegetal decomposta.

O velho ditado em geologia é que o presente é a chave do passado. Hoje, podemos encontrar matéria vegetal preservada em locais anóxicos: turfeiras como as da Irlanda ou pantanais como os Everglades da Flórida. E com certeza, folhas e madeira fósseis são encontradas em alguns leitos de carvão. Portanto, os geólogos há muito assumem que o carvão é uma forma de turfa criada pelo calor e pela pressão do enterro profundo. O processo geológico de transformar turfa em carvão é chamado de "coalificação".

Os leitos de carvão são muito, muito maiores que os turfeiras, algumas das dezenas de metros de espessura, e ocorrem em todo o mundo. Isto diz que o mundo antigo deve ter tido zonas húmidas anóxicas enormes e duradouras quando o carvão estava sendo produzido.

Embora o carvão tenha sido relatado em rochas tão antigas quanto a proterozóica (possivelmente 2 bilhões de anos) e tão jovens quanto o plioceno (2 milhões anos), a grande maioria do carvão do mundo foi depositada durante o Período Carbonífero, um período de 60 milhões de anos (359-299 m.a.a.) quando o nível do mar estava alto e as florestas de samambaias altas e cicadáceas cresciam em pântanos tropicais gigantescos.

A chave para preservar a matéria morta das florestas era enterrá-la. Podemos contar o que aconteceu com as rochas que envolvem os leitos de carvão: existem pedras calcárias e folhelhos no topo, deitados em mares rasos, e arenitos deitados deitados pelos deltas do rio.

Obviamente, os pântanos de carvão foram inundados por avanços no mar. Isso permitiu xisto e calcário a ser depositado sobre eles. Os fósseis no xisto e no calcário mudam de organismos de águas rasas para espécies de águas profundas e depois voltam para formas rasas. Então, os arenitos aparecem quando os deltas do rio avançam para os mares rasos e outro leito de carvão é colocado no topo. Esse ciclo de tipos de rochas é chamado de ciclote.

Centenas de ciclotemas ocorrem na sequência de rochas do Carbonífero. Apenas uma causa pode fazer isso - uma longa série de eras glaciais, elevando e diminuindo o nível do mar. E com certeza, na região que estava no pólo sul durante esse tempo, o registro do rock mostra evidências abundantes de geleiras.

Esse conjunto de circunstâncias nunca se repetiu e os carvões do Carbonífero (e o Período Permiano seguinte) são os campeões indiscutíveis de seu tipo. Argumentou-se que cerca de 300 milhões de anos atrás, algumas espécies de fungos evoluíram a capacidade de digerir madeira, e esse foi o fim da grande era do carvão, embora existam camas de carvão mais jovens. Um estudo do genoma em Ciência deu a essa teoria mais apoio em 2012. Se a madeira estava imune a apodrecer antes de 300 milhões de anos atrás, talvez nem sempre fossem necessárias condições anóxicas.

O carvão vem em três tipos ou graus principais. Primeiro, a turfa pantanosa é espremida e aquecida para formar carvão marrom e macio chamado lignite. No processo, o material libera hidrocarbonetos, que migram para longe e eventualmente se tornam petróleo. Com mais calor e pressão, a linhita libera mais hidrocarbonetos e torna-se a classe superior carvão betuminoso. O carvão betuminoso é preto, duro e geralmente apresenta uma aparência opaca a brilhante. Rendimentos de calor e pressão ainda maiores antracite, o mais alto grau de carvão. No processo, o carvão libera metano ou gás natural. O antracite, uma pedra negra brilhante e dura, é carbono quase puro e queima com muito calor e pouca fumaça.

Se o carvão é submetido a ainda mais calor e pressão, ele se torna uma rocha metamórfica, à medida que os minerais finalmente cristalizam em um verdadeiro mineral, a grafite. Esse mineral escorregadio ainda queima, mas é muito mais útil como lubrificante, ingrediente em lápis e outros papéis. Ainda mais valioso é o destino do carbono profundamente enterrado, que nas condições encontradas no manto é transformado em uma nova forma cristalina: o diamante. No entanto, o carvão provavelmente se oxida muito antes de entrar no manto, então apenas o Super-Homem poderia fazer esse truque.