Combustibles fósiles usados para la generación de electricidad
Carbón
El carbón, combustible fósil de uso más común para la generación de energía eléctrica, es una compleja combinación de compuestos orgánicos y materia mineral inorgánica. Se trata de material vegetal fosilizado que se preserva enterrado en sedimentos y es modificado por fuerzas geológicas que lo compactan y condensan en forma de roca con un alto contenido de carbono. Se ha señalado que la formación de carbón puede remontarse a la era precámbrica, pero la mayor parte del carbón se ha formado a partir de materia orgánica depositada en el periodo carbonífero, hace 286 millones a 360 millones de años, cuando el clima de nuestro planeta era más cálido y húmedo. Se considera que el carbón es una fuente de energía no renovable, dado el tiempo enorme que su formación requiere [16, 47, 48].
El carbón se clasifica en diferentes tipos, según su etapa de formación. Esta clasificación consta de cinco categorías: turba, lignito, subbituminoso, bituminoso y antracita (véase la gráfica 3.2). Los carbones más jóvenes, como el lignito y los carbones subbituminosos, son más fáciles de quemar porque contienen una mayor cantidad de compuestos volátiles que se convierten en gases al calentarse el carbón. En cambio, los carbones más antiguos resultan más difíciles de quemar porque contienen casi en su totalidad carbono fijo. Sin embargo, en el pasado se prefería la antracita al carbón bituminoso porque su quema es más limpia —produce menos humo y deja menos cenizas— y más eficiente en cuanto a unidades de calor producidas por unidad de peso. Las emisiones de la combustión de carbón dependen mucho del tipo y la composición de éste. Los contaminantes generados incluyen gases de efecto invernadero (sobre todo CO2), partículas suspendidas (incluidas cenizas y carbono no quemado resultante de una combustión incompleta), óxidos de nitrógeno y óxidos de azufre. Otras emisiones de las carboeléctricas son monóxido de carbono, compuestos de hidrocarburos no quemados, algunos carcinógenos como dioxinas y furanos, y metales en niveles traza (por ejemplo, plomo y mercurio).
Combustóleo
El combustóleo, aceite combustible residual derivado de la destilación del petróleo crudo, es el combustible líquido más utilizado para la generación de electricidad. En el proceso de destilación del crudo se obtienen dos principales categorías de aceites combustibles, llamados fueloil y clasificados por grados según su punto de ebullición, composición y uso: los fueloil destilados o ligeros (números 1 y 2) y los fueloil residuales o pesados (números 5 y 6). El término combustóleo suele usarse (especialmente en México) para hacer referencia a los aceites combustibles residuales (pesados), sobre todo el núm. 6 [46-48]. Con menos de 0.3% (en peso) de azufre y un contenido insignificante de nitrógeno y cenizas, los fueloil destilados son más volátiles y menos viscosos que los aceites combustibles residuales. Por lo general, se usan en aplicaciones domésticas y comerciales pequeñas, e incluyen el queroseno y el diésel. Por otro lado, los fueloil residuales o combustóleos son muy viscosos y pueden requerir calentamiento para su fácil manejo y uso apropiado en la combustión; contienen cantidades importantes de cenizas, azufre y nitrógeno, y se usan principalmente en procesos industriales y aplicaciones comerciales mayores, incluida precisamente la generación de electricidad.
A causa de las diferencias en sus características de composición y combustión, los fueloil destilados y los residuales generan emisiones distintas al quemarse. Por ejemplo, las emisiones de partículas suspendidas de los aceites combustibles ligeros son menores que aquellas producidas por los residuales o pesados. Asimismo, el combustóleo núm. 6 suele presentar un mayor contenido de azufre y, como las emisiones de óxidos de azufre se relacionan directamente con el contenido de azufre del combustóleo, sus emisiones son más contaminantes que las de los fueloil destilados. Otros contaminantes generados durante la quema de combustóleo son óxidos de nitrógeno, monóxido de carbono, gases de efecto invernadero, compuestos volátiles (como los hidrocarburos no quemados) y metales tóxicos en niveles traza.
Gas natural
Después del carbón y el combustóleo, el gas natural es el tercer tipo de combustible más usado para la generación de energía eléctrica. Además de metano —su principal componente (85-90%)—, el gas natural contiene propano, etano, butano, algunos gases inertes como nitrógeno, helio y dióxido de carbono, y cantidades traza de otros gases. El gas natural es la fuente de energía de crecimiento más veloz en el mundo y se considera el combustible fósil más limpio. Los principales contaminantes atmosféricos derivados de los procesos de combustión de gas natural son los óxidos de nitrógeno y los gases de efecto invernadero (sobre todo CO2), aunque también se emiten pequeñas cantidades de partículas suspendidas, óxidos de azufre y metales en niveles traza. Al quemar gas natural se produce sólo la mitad del CO2 que se produciría con una cantidad equivalente (en términos de energía térmica) de carbón. Por consiguiente, si se sustituyera el carbón por este combustible más limpio, sería posible reducir las emisiones contaminantes en forma considerable; sin embargo, tal reemplazo puede en ocasiones resultar inviable por razones económicas o estratégicas [45, 46, 48].