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Os combustíveis fósseis são substâncias formadas, em tempos geológicos recuados, por fossilização de matéria orgânica e que se podem combinar com o oxigénio, libertando energia com a elevação da temperatura. Na sua formação interviram fatores como a pressão, a temperatura, o tempo e a ação de bactérias anaeróbicas. Os combustíveis fósseis ocorrem na crusta terrestre sob a forma sólida no caso dos carvões, líquida no caso do petróleo e gasosa se falarmos no gás natural.
Nesta earthcache iremos dar especial atenção ao carvão, nomeadamente ao seu processo de formação e aos seus diferentes tipos.
A incarbonização é processo através do qual ocorre a formação do carvão, podendo ser definida como um processo de fossilização, no qual ocorre um enriquecimento progressivo em carbono em relação aos outros elementos químicos da matéria orgânica, como o hidrogénio, azoto e oxigénio, admitindo este processo de fossilização duas fases: a fase externa e a fase interna.
A fase externa do processo de incarbonização realiza-se em ambientes anaeróbios (ambientes caracterizados pela ausência de oxigénio) próximos da superfície, este é um processo bioquímico realizado por bactérias e fungos que conduzem à libertação de grupos químicos que contêm sobretudo oxigénio levando ao consequente enriquecimento de carbono da matéria orgânica. Assim, cerca de 49% de carbono que, em média, existem na matéria vegetal, passa-se para uma média de 55%. A média de oxigénio decai de 43% para cerca de 35%. O resultado final desta fase é um enriquecimento em 5% de carbono.
A fase interna, é a fase de longa duração e ocorre em profundidade. Ao longo desta fase atuam fatores termodinâmicos embora a atividade bioquímica se mantenha enquanto as condições termodinâmicas o permitam, a temperatura aumenta com o grau geotérmico e também a pressão por sua vez aumenta devido ao peso dos sedimentos ou a movimentos tangenciais, conduzindo no seu conjunto às seguintes transformações sobre a matéria: diminuição de volume e consequentemente aumento da densidade, perda de água e enriquecimento em carbono.
O grau de incarbonização, reflecte o estado da transformação das substâncias vegetais em carvão, no decurso do processo de incarbonização. A definição deste parâmetro baseia-se em determinações diversas como teores de humidade, carbono, oxigénio, hidrogénio e azoto, poder calorífico, poder reflector, fluorescência, microdureza e densidade. Com base neste grau de incarbonização é possível classificar o carvão em quatro tipo distintos, tendo-se por ordem crescente: turfa, lenhite, hulha e antracite.
Turfa: é o primeiro estágio na formação do carvão mineral, formando-se durante a fase externa da incarbonização, nele ainda são visíveis raízes, caules e também sementes, assim sendo este é tipo de carvão menos rico em carbono, girando à volta dos 60%. Embora tenha o menor grau de incarbonização, as suas aplicações são imensas entre elas encontramos: a sua utilização como substrato no cultivo de plantas, a sua utilização como combustível sólido em caldeiras, mas a sua mais espantosa utilização é como absorvente e encapsulante de hidrocarbonetos, sendo um dos mais avançados produtos do mundo para prevenir e combater derramamentos de derivados de petróleo e similares.
Lenhite:é um carvão que se encontra relativamente perto da superfície e no qual ainda se observam alguns restos de plantas, mas que se origina já durante a fase interna da incarbonização.A sua extração é relativamente fácil e pouco dispendiosa, no entanto origina muita cinza durante a sua queima. Este possui cerca de 70% de carbono e em termos geológicos é um carvão recente.
Hulha: também conhecida por carvão betuminoso, é o tipo de carvão mais abundante no planeta, este tipo de carvão obtém uma das duas designações anteriores quando o seu teor de carbono atinge os 80%. A hulha foi a propulsora da indústria do século XIX,durante a chamada Revolução Industrial, sendo substituída pelo petróleo no século XX, no entanto devido à sua relativa abundância este continua ser utilizado em centrais termoelétricas e fornos siderúrgicos.
Antracite: é o carvão que apresenta o teor de carbono mais elevado entre 92% a 98%, este tipo de carvão é o mais compacto e mais duro, possuindo também elevado lustre, os espécimes mais puros são compostos quase inteiramente por carbono, possuindo assim alto poder calorífico. A antracite é bastante utilizada em filtros de tratamento de água favorecendo a obtenção de taxas de filtração maiores com menores áreas de filtração.
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