El carbón es una roca dura que puede quemarse como combustible fósil sólido. Está compuesto principalmente por carbono, pero también contiene hidrógeno, azufre, oxígeno y nitrógeno. Es una roca sedimentaria que se forma a partir de la turba, por la presión de las rocas depositadas posteriormente sobre ella.

La turba, y por tanto el carbón, se forma a partir de los restos de las plantas que vivieron hace millones de años en los humedales tropicales, como los de finales del periodo Carbonífero (el Pennsylvanian). También la madera calentada en un espacio sin aire puede producir carbón vegetal, que es como el carbón.

El carbón puede quemarse para obtener energía o calor. Alrededor de dos tercios del carbón que se extrae hoy en día se quema en centrales eléctricas para producir electricidad. Al igual que el petróleo, cuando el carbón se quema, su carbono se une al oxígeno del aire y produce mucho dióxido de carbono, lo que provoca el cambio climático. A causa de esta y otras contaminaciones atmosféricas del carbón, la mayoría de los países están recurriendo a nuevas fuentes de energía, como la solar. Pero en algunas partes del mundo, como en China, se siguen construyendo nuevas centrales eléctricas de carbón.

El carbón se puede tostar (se calienta mucho en un lugar sin oxígeno) para producir coque. El coque puede utilizarse en la fundición para reducir los metales de sus minerales.

Formación y tipos

El carbón procede de la acumulación y compactación de materia vegetal en condiciones anóxicas (pobre en oxígeno) en humedales. A lo largo de millones de años y por efecto del enterramiento, la presión y el calor, la materia orgánica sufre un proceso llamado carbonificación o coalificación. Ese proceso da lugar a distintos rangos o tipos de carbón, que se distinguen por su contenido de carbono, humedad, materia volátil y poder calorífico:

  • Turba: etapa inicial con elevada humedad y materia orgánica poco transformada.
  • Lignito (o carbón marrón): bajo contenido de carbono y energía relativamente baja.
  • Sub-bituminoso: intermedio entre lignito y bituminoso.
  • Bituminoso: carbón comúnmente usado en generación eléctrica e industria; mayor contenido de carbono y buena capacidad calorífica.
  • Antracita: el de mayor grado, con alto contenido de carbono, bajo en impurezas y alto poder calorífico.

Además, el carbón vegetal o charcoal se obtiene por carbonización de madera en ausencia de oxígeno y se usa como combustible y en procesos industriales.

Propiedades y uso energético

El carbón tiene un alto contenido energético por unidad de masa, aunque el valor exacto varía según el tipo y la calidad. Se emplea en:

  • Generación de electricidad en centrales eléctricas.
  • Producción de coque para la industria siderúrgica y la fundición.
  • Procesos industriales que requieren calor (cementeras, calderas industriales).
  • Materia prima para producir productos químicos (gasificación y licuefacción del carbón) y para carbón activado, electrodos, etc.
  • Usos domésticos en algunas regiones para calefacción y cocina.

Impacto ambiental y en la salud

El uso y la extracción de carbón tienen múltiples consecuencias ambientales y sanitarias:

  • Emisiones de gases de efecto invernadero: la combustión emite grandes cantidades de dióxido de carbono, contribuyendo fuertemente al cambio climático.
  • Contaminación atmosférica: al quemar carbón se liberan óxidos de azufre (SO2), óxidos de nitrógeno (NOx), partículas en suspensión y mercurio; estos contaminantes causan lluvia ácida, smog y problemas respiratorios.
  • Residuos sólidos: las cenizas y escorias deben gestionarse; un manejo inadecuado puede contaminar suelos y aguas.
  • Impacto de la minería: la minería a cielo abierto (tajo) altera el paisaje, destruye hábitats y genera erosión; la minería subterránea puede provocar hundimientos y riesgos laborales.
  • Contaminación del agua: el drenaje ácido de minas contamina ríos y acuíferos con metales pesados.
  • Salud humana: la exposición a polvo de carbón y a emisiones provoca enfermedades respiratorias (incluyendo la conocida como "pulmón negro" o neumoconiosis del minero), cardiovasculares y efectos neurotóxicos por metales como el mercurio.

Extracción y reclamación

La extracción puede ser por minería subterránea o a cielo abierto. Cada técnica tiene ventajas y riesgos: la minería subterránea es más peligrosa para los trabajadores y puede causar subsidencia; la minería a cielo abierto permite mayor recuperación pero tiene mayor impacto paisajístico. Tras el cierre de minas, los programas de reclamación buscan restaurar suelos, reforestar y controlar la erosión y la contaminación, aunque la recuperación completa tarda décadas.

Medidas de mitigación y alternativas

Para reducir los impactos del carbón existen varias tecnologías y políticas:

  • Controles de emisiones: depuradores para SO2, filtros y precipitadores electrostáticos para partículas, sistemas de reducción catalítica selectiva (SCR) para NOx y controles específicos para mercurio.
  • Lavado y beneficiado del carbón para reducir impurezas antes de su combustión.
  • Captura y almacenamiento de carbono (CCS/CCUS): técnicas para capturar CO2 de las plantas y almacenarlo en formaciones geológicas; aún caras y en desarrollo a escala comercial.
  • Eficiencia energética y cambios de generación (gas natural menos emisor, renovables como solar o eólica) para sustituir plantas de carbón.
  • Políticas públicas como impuestos al carbono, límites de emisión y planes de transición justa para trabajadores y comunidades dependientes del carbón.

Aspectos económicos y geopolíticos

El carbón sigue siendo importante para la seguridad energética y la economía de ciertas regiones: proporciona empleo, entradas por exportaciones y estabilidad en zonas con reservas abundantes. Los principales productores y consumidores varían por región; algunos países están reduciendo su dependencia, mientras otros siguen invirtiendo en plantas modernas de carbón por razones de demanda energética y coste.

En resumen, el carbón es una fuente energética históricamente central por su abundancia y densidad energética, pero su uso plantea retos ambientales y sanitarios significativos. Las soluciones incluyen tecnologías de control de contaminación, captura de carbono y, sobre todo, una transición gradual hacia fuentes de energía con menores emisiones y mayor sostenibilidad, junto con medidas para proteger a las poblaciones y economías afectadas por dicho cambio.