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Incendio de vetas de carbón

Un incendio de carbón en China La minería a cielo abierto continúa cerca de un incendio en el yacimiento de carbón de Jharia, en la India. Un incendio de vetas de carbón es la c...

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Un incendio de carbón en China
La minería a cielo abierto continúa cerca de un incendio en el yacimiento de carbón de Jharia, en la India.

Un incendio de vetas de carbón es la combustión de un afloramiento o una veta de carbón subterránea . La mayoría de los incendios de vetas de carbón presentan combustión latente , [ 1 ] particularmente los incendios subterráneos de vetas de carbón, debido a la limitada disponibilidad de oxígeno atmosférico. Los casos de incendios de vetas de carbón en la Tierra se remontan a varios millones de años. [ 2 ] [ 3 ] Debido al aislamiento térmico y a que la corteza evita la extinción por lluvia/nieve, los incendios subterráneos de vetas de carbón son los incendios más persistentes de la Tierra y pueden arder durante miles de años, como Burning Mountain en Australia. [ 4 ] Los incendios de vetas de carbón pueden iniciarse por el auto calentamiento de la oxidación a baja temperatura, rayos, incendios forestales e incluso incendios provocados. Los incendios de vetas de carbón han estado modelando lentamente la litosfera y cambiando la atmósfera, pero este ritmo se ha acelerado y extendido en los tiempos modernos, desencadenado por la minería. [ 5 ]

Los incendios de carbón son un grave peligro para la salud y la seguridad, afectando el medio ambiente al liberar humos tóxicos; reavivar incendios de pastos, matorrales o bosques; y causar hundimiento de infraestructuras superficiales como carreteras, vías férreas, tuberías, líneas eléctricas, soportes de puentes, edificios y viviendas. Ya sean iniciados por humanos o por causas naturales, los incendios de vetas de carbón continúan ardiendo durante décadas, siglos o incluso milenios, hasta que ocurre una de las siguientes situaciones: se agota la fuente de combustible, se encuentra un nivel freático permanente, la profundidad del incendio supera la capacidad del suelo para hundirse y ventilarse, o intervienen los humanos. Debido a que arden bajo tierra, los incendios de vetas de carbón son extremadamente difíciles y costosos de extinguir, y es poco probable que se supriman con la lluvia. [ 6 ] Existen fuertes similitudes entre los incendios de carbón y los incendios de turba .

En todo el mundo, miles de incendios subterráneos de carbón siguen ardiendo. [ 7 ] El problema es más grave en las naciones industrializadas y ricas en carbón, como China. [ 5 ] Se estima que las emisiones globales de incendios de carbón provocan que 40 toneladas de mercurio entren en la atmósfera anualmente y representan el tres por ciento de las emisiones anuales de CO₂ del mundo . [ 8 ]

Orígenes

Fuego en la superficie, Xinjiang , 2002

Los incendios en vetas de carbón se pueden dividir en incendios superficiales, en los que las vetas se extienden hasta la superficie y el oxígeno necesario para su ignición proviene de la atmósfera, e incendios en minas subterráneas profundas, donde el oxígeno proviene de la ventilación.

Los incendios en minas pueden originarse como consecuencia de un accidente industrial, generalmente una explosión de gas. Históricamente, algunos incendios se iniciaron cuando las autoridades detuvieron la minería ilegal , normalmente mediante la voladura de la mina. Muchos incendios recientes en minas se han originado por personas quemando basura en un vertedero cercano a minas de carbón abandonadas, incluido el muy publicitado incendio de Centralia, Pensilvania , que lleva activo desde 1962. De los cientos de incendios en minas que arden actualmente en Estados Unidos, la mayoría se encuentran en el estado de Pensilvania .

Algunos incendios en las vetas de carbón son fenómenos naturales. Algunos tipos de carbón pueden autoencenderse a temperaturas tan bajas como 40  °C (104  °F) en el caso del lignito, en las condiciones adecuadas de humedad y tamaño de grano. [ 9 ] El fuego suele comenzar a unos 30 o 60 centímetros dentro del carbón, a una profundidad en la que la permeabilidad del carbón permite la entrada de aire, pero en la que la ventilación no elimina el calor generado. La autoignición era un problema conocido en la época de los barcos de vapor. Una fuente bien conocida de incendios es la minería, que al perforar una cavidad de alta presión de gas metano, al liberarse, puede generar una chispa de electricidad estática que enciende el gas y provoca una explosión e incendio en el carbón.

Dos factores básicos determinan si se produce o no la combustión espontánea: la temperatura ambiente y el tamaño del grano.

  • Cuanto mayor sea la temperatura ambiente, más rápidamente se producirán las reacciones de oxidación.
  • El tamaño y la estructura del grano determinan su superficie. La cinética estará limitada por la disponibilidad del reactivo, que en este caso es el carbono expuesto al oxígeno.

Los incendios forestales (causados ​​por rayos u otras causas) pueden encender el carbón cerca de la superficie o de la entrada de una mina, y el fuego latente puede propagarse a través de la veta, creando hundimientos que pueden abrir otras vetas al oxígeno y generar futuros incendios forestales cuando el fuego llega a la superficie. Los afloramientos de escoria prehistórica en el oeste americano son el resultado de incendios de carbón prehistóricos que dejaron un residuo que resiste mejor la erosión que la matriz, formando mesetas y cerros . Se estima que Burning Mountain , en Australia , el incendio de carbón más antiguo conocido, ha ardido durante 6000 años. [ 10 ]

Los chinos rurales de las regiones carboníferas suelen extraer carbón para uso doméstico, abandonando los pozos cuando se vuelven demasiado profundos, dejando expuesto al aire polvo de carbón altamente combustible. El uso de imágenes satelitales para mapear los incendios de carbón en China permitió el descubrimiento de muchos incendios previamente desconocidos. El incendio de carbón más antiguo de China se encuentra en Baijigou (白芨沟, en el distrito de Dawukou de Shizuishan , Ningxia ) y se dice que ha estado ardiendo desde la dinastía Qing (antes de 1912). [ 11 ]

Detección

El efecto de un incendio subterráneo de carbón visible en la superficie.

Antes de intentar extinguir un incendio en una veta de carbón cercana a la superficie, se debe determinar con la mayor precisión posible su ubicación y extensión subterránea. Además de estudiar el contexto geográfico, geológico y de infraestructura, se puede obtener información a partir de mediciones directas. Estas incluyen:

  • Mediciones de temperatura de la superficie terrestre, en fisuras y perforaciones, por ejemplo, utilizando pirómetros.
  • Mediciones de gases para caracterizar el sistema de ventilación contra incendios (cantidad y velocidad) y la composición de los gases, de modo que se puedan describir las reacciones de combustión.
  • Mediciones geofísicas en tierra y desde aeronaves para establecer el grado de conductividad u otros parámetros subterráneos. Por ejemplo, las mediciones de conductividad permiten mapear los cambios de humedad cerca del incendio; la medición del magnetismo puede determinar los cambios en las características magnéticas de la roca adyacente causados ​​por el calor.
  • Teledetección desde aeronaves y satélites. El mapeo óptico de alta resolución, la termografía y los datos hiperespectrales desempeñan un papel importante. Los incendios subterráneos de carbón, con temperaturas que oscilan entre varios cientos y más de mil grados Celsius, pueden elevar la temperatura de la superficie solo unos pocos grados. Este orden de magnitud es similar a la diferencia de temperatura entre las laderas iluminadas y sombreadas de un montón de escoria o una duna de arena. Los equipos de detección infrarroja permiten rastrear la ubicación del incendio a medida que este calienta el suelo a su alrededor. [ 12 ] Sin embargo, las técnicas de teledetección no pueden distinguir incendios individuales que arden cerca unos de otros y a menudo conducen a un subregistro de incendios reales. [ 13 ] También pueden tener dificultades para distinguir los incendios de vetas de carbón de los incendios forestales. La combinación de datos in situ con datos de teledetección permite monitorear la intensidad de los incendios de carbón durante períodos más largos mediante análisis de series temporales. [ 14 ]

Las minas de carbón subterráneas pueden equiparse con sistemas de sensores instalados permanentemente. Estos transmiten mediciones de presión, temperatura, flujo de aire y composición de gases al personal de vigilancia de seguridad, lo que les permite detectar con antelación cualquier problema.

Impacto ambiental

Incendio de vetas de carbón
Los residentes evacuan West Glenwood, Glenwood Springs, Colorado , 2002.
Un incendio en una veta de carbón cerca de Denniston, Nueva Zelanda.

Además de la destrucción de las zonas afectadas, los incendios de carbón suelen emitir gases tóxicos, como monóxido de carbono y dióxido de azufre . Los incendios de carbón en China, que consumen entre 20 y 200 millones de toneladas de carbón al año, [ 10 ] emiten entre 6 y 43 millones de toneladas de gases de efecto invernadero anualmente. [ 15 ]

Uno de los cambios más visibles será el hundimiento del terreno . Otro efecto ambiental local puede ser la presencia de plantas o animales que se ven favorecidos por el incendio de carbón. La prevalencia de plantas no nativas puede depender de la duración del incendio y del tamaño del área afectada. Por ejemplo, cerca de un incendio de carbón en Alemania, se identificaron muchos insectos y arañas mediterráneas en una región con inviernos fríos, y se cree que las elevadas temperaturas del suelo sobre los incendios permitieron su supervivencia. [ 16 ]

Extinción de incendios de carbón

Para que un incendio prospere, necesita combustible, oxígeno y calor . Dado que los incendios subterráneos son muy difíciles de alcanzar directamente, la extinción implica encontrar una metodología adecuada que aborde la interacción entre el combustible y el oxígeno para el incendio específico en cuestión. Un incendio puede aislarse de su fuente de combustible, por ejemplo, mediante cortafuegos o barreras ignífugas. Muchos incendios, especialmente los que se producen en pendientes pronunciadas, pueden excavarse por completo. En el caso de incendios de vetas de carbón cerca de la superficie, la entrada de oxígeno en el aire puede interrumpirse cubriendo la zona o instalando barreras herméticas. Otra posibilidad es impedir la salida de gases de combustión para que el fuego se extinga con sus propios gases de escape. La energía puede eliminarse mediante enfriamiento, generalmente inyectando grandes cantidades de agua. Sin embargo, si el carbón seco restante absorbe agua, el calor resultante de la absorción puede provocar la reignición de un incendio previamente extinguido a medida que la zona se seca. Por lo tanto, debe eliminarse más energía de la que genera el fuego. En la práctica, estos métodos se combinan, y cada caso depende de los recursos disponibles. Esto es especialmente cierto en el caso del agua, por ejemplo en regiones áridas, y para los materiales de recubrimiento, como el loess o la arcilla, para evitar el contacto con la atmósfera.

Extinguir incendios subterráneos de carbón, que a veces superan los 540  °C (1000  °F), es sumamente peligroso y muy costoso. [ 10 ]

En China, los incendios de vetas de carbón cercanas a la superficie se extinguen de forma rutinaria siguiendo un método estándar que básicamente consta de las siguientes fases:

  • Alisar la superficie sobre el fuego con maquinaria pesada para hacerla apta para el tráfico.
  • Perforar agujeros en la zona del incendio, a  intervalos de unos 20 metros, hasta llegar al origen del fuego, siguiendo una cuadrícula regular.
  • Inyección de agua o lodo en los pozos a largo plazo, generalmente de 1 a 2 años.
  • Cubrir toda la zona con una capa impermeable de aproximadamente 1  m de espesor, por ejemplo, de loess .
  • Plantar vegetación en la medida en que el clima lo permita.

Se están realizando esfuerzos para perfeccionar este método, por ejemplo, añadiendo aditivos al agua de enfriamiento o utilizando agentes extintores alternativos.

Los incendios subterráneos en vetas de carbón se extinguen habitualmente mediante inertización a cargo del personal de rescate minero . Para ello, se aísla la zona afectada mediante la construcción de diques en las galerías. A continuación, se introduce un gas inerte, generalmente nitrógeno, utilizando normalmente las tuberías existentes.

En 2004, el gobierno chino afirmó haber extinguido con éxito un incendio en una mina de carbón cerca de Urumqi , Xinjiang , que llevaba ardiendo desde 1874. Sin embargo, un artículo de la revista Time de marzo de 2008 cita al investigador Steven Q. Andrews diciendo: «Decidí ir a ver cómo lo habían extinguido, y las llamas eran visibles y todo seguía ardiendo  ... Dijeron que lo habían apagado, ¿y quién puede decir lo contrario?» [ 17 ]

En Polonia se desarrolló una unidad de motor a reacción, conocida como Górniczy Agregat Gaśniczy (GAG), que se utilizó con éxito para combatir incendios de carbón y desplazar el grisú en las minas.

Extinguir los incendios puede resultar costoso para el gobierno local, por lo que podría ser financiado por el gobierno central . [ 18 ] La revista Time informó en julio de 2010 que estaban comenzando a llegar al mercado alternativas menos costosas para extinguir incendios de vetas de carbón, incluyendo lechadas resistentes al calor y una espuma de nitrógeno para sofocar incendios , con otras soluciones innovadoras en camino. [ 8 ]

Lista de incendios en minas

A continuación se enumeran algunos de los incendios mineros más notables del mundo.

Australia

  • Burning Mountain es una veta de carbón subterránea de origen natural y combustión lenta que lleva ardiendo más de 5500 años.
  • Incendio en la mina de carbón de Hill End : un incendio en una veta de carbón en Cessnock, Nueva Gales del Sur , que ardió desde, como muy tarde, agosto de 1930 hasta probablemente junio de 1949.
  • Mina de carbón de Blair Athol : una mina, cerca de Clermont, Queensland , que ha sido escenario de varios incendios, uno de los cuales ardió bajo tierra durante 54 años.
  • Charbon : un incendio en una veta de carbón en las afueras de Charbon, que lleva ardiendo bajo tierra durante más de 50 años.
  • Morwell, Victoria – La mina a cielo abierto Great Morwell se incendió en marzo de 1902 y ardió durante más de un mes. El fuego se extinguió mediante la apertura de una brecha en el cercano río Morwell con explosivos para inundar la mina. Se determinó que el incendio fue causado por un sabotaje con dispositivos incendiarios . [ 19 ] [ 20 ]
  • Central eléctrica de Hazelwood : un  frente de carbón de 2 km en la mina a cielo abierto de Hazelwood se incendió en octubre de 2006 [ 21 ] y nuevamente en febrero de 2014. [ 22 ] Miles de residentes se vieron afectados por el incendio en la mina de carbón de Hazelwood en 2014, que ardió durante 45 días, enviando humo a través de la comunidad de Morwell en Victoria. [ 23 ] El gobierno aconsejó a los grupos vulnerables de personas en South Morwell que se reubicaran temporalmente debido al peligro de las partículas PM2.5. En mayo de 2020, la Corporación de Energía de Hazelwood fue multada con $1.56 millones por infracciones de salud y seguridad ocupacional relacionadas con el incendio. [ 24 ]

Canadá

Porcelana

En China, el mayor productor mundial de carbón con una producción anual de alrededor de 2.500 millones de toneladas, los incendios de carbón son un problema grave. Se estima que entre 10 y 200 millones de toneladas de carbón se queman inútilmente cada año, y que otra cantidad similar se vuelve inaccesible para la minería. [ 11 ] Los incendios de carbón se extienden a lo largo de una franja que atraviesa todo el norte de China , donde se han identificado más de cien áreas de incendios importantes, cada una de las cuales contiene numerosas zonas de incendios individuales. Se concentran en las provincias de Xinjiang , Mongolia Interior y Ningxia . China restringe la difusión de información sobre sus incendios de carbón, y los informes sobre el éxito en la extinción no son fiables. [ 26 ] Además de las pérdidas por el carbón quemado e inaccesible, estos incendios contribuyen a la contaminación atmosférica y al aumento considerable de los niveles de emisiones de gases de efecto invernadero , convirtiéndose así en un problema que ha captado la atención internacional.

Francia

Afloramientos de rocas pirometamórficas (porcelanitas) procedentes de incendios de vetas de carbón del siglo XVII en Mont Salson, Saint-Étienne, Francia.

En la cuenca carbonífera de Saint-Étienne, se han descrito cinco colinas en llamas (montagnes de feu) desde principios del siglo XVII hasta principios del siglo XIX alrededor de la ciudad de Saint-Étienne. [ 27 ] [ 28 ] Se informó que algunos de estos incendios ardieron durante 3 siglos. La mayoría de ellos se extinguieron en 1785. [ 29 ] Estas antiguas colinas en llamas corresponden hoy al Mont Salson , Bois d'Avaize y Cote Chaude en Saint-Étienne, la colline du Brûlé en la Ricamarie y Le mont du Feu (Monte del fuego) en Genilac. El incendio en Genilac duró 30 años a partir de 1740. [ 28 ] Afloramientos de rocas pirometamórficas generadas por estos incendios son visibles hoy en Mont Salson y Bois d'Avaize .

Alemania

En Planitz, ahora parte de la ciudad de Zwickau , una veta de carbón que había estado ardiendo desde 1476 no se extinguió hasta 1860. [ 30 ] [ 31 ] En Dudweiler , Saarland, un incendio en una veta de carbón se inició alrededor de 1668 y aún sigue ardiendo. [ 32 ] Esta llamada Montaña Ardiente (" Brennender Berg ") pronto se convirtió en una atracción turística e incluso fue visitada por Johann Wolfgang von Goethe . [ 33 ] También es bien conocida la llamada Stinksteinwand ( muro de piedra apestosa ) en Schwalbenthal, en la ladera oriental del Hoher Meißner , donde varias vetas se incendiaron hace siglos después de que cesara la extracción de lignito ; los gases de combustión siguen llegando a la superficie. [ 34 ]

India

En India, en 2010, 68 incendios ardían bajo una región de 150 km² (58 millas cuadradas ) del yacimiento de carbón de Jharia en Dhanbad, Jharkhand . Los incendios mineros comenzaron en esta región en 1916 y están destruyendo rápidamente la única fuente de carbón coquizable de primera calidad del país, así como las áreas circundantes, debido al hundimiento del terreno y la contaminación. [ 35 ] 

Indonesia

Los incendios de carbón y turba en Indonesia suelen originarse por incendios forestales cerca de depósitos en la superficie. Es difícil determinar cuándo un incendio forestal se origina por un incendio en una veta de carbón, o viceversa. [ 6 ] La causa más común de incendios forestales y neblina en Indonesia es la quema intencional de bosques para despejar terrenos para plantaciones de madera para pulpa, caucho y aceite de palma.

No se ha completado un recuento preciso de incendios de vetas de carbón en Indonesia. Solo se ha inspeccionado una minúscula fracción del país para detectar incendios de carbón. [ 6 ] Los mejores datos disponibles provienen de un estudio basado en la observación sistemática sobre el terreno. En 1998, se localizaron y cartografiaron un total de 125 incendios de carbón en una franja de 2 kilómetros a cada lado de un tramo de carretera de 100 kilómetros al norte de Balikpapan a Samarinda en Kalimantan Oriental, utilizando equipos portátiles de Sistema de Posicionamiento Global (GPS). Extrapolando estos datos a áreas de Borneo y Sumatra con depósitos de carbón conocidos, se estimó que más de 250 000 incendios de vetas de carbón podrían haber estado activos en Indonesia en 1998. [ 13 ]

Las prácticas de desmonte que utilizan el fuego, a menudo provocando incendios forestales, podrían ser la causa de los incendios de vetas de carbón en Indonesia. En 1982 y 1983, uno de los mayores incendios forestales de este siglo arrasó durante varios meses aproximadamente 5 millones de hectáreas de selva tropical de Borneo. Sin embargo, Goldammer y Seibert concluyeron que existen indicios de que ya se habían producido incendios de vetas de carbón entre 13 200 y 15 000 años antes del presente . [ 36 ]

La temporada de incendios suele ocurrir cada 3 a 5 años, cuando el clima en algunas partes de Indonesia se vuelve excepcionalmente seco de junio a noviembre debido al fenómeno de El Niño-Oscilación del Sur frente a la costa oeste de Sudamérica. Desde 1982, los incendios han sido un fenómeno recurrente en las islas de Borneo y Sumatra, quemando grandes áreas en 1987, 1991, 1994, 1997-1998, 2001 y 2004. [ 13 ]

En octubre de 2004, el humo de la tala de tierras volvió a cubrir grandes extensiones de Borneo y Sumatra, interrumpiendo el tráfico aéreo, [ 37 ] aumentando los ingresos hospitalarios, [ 38 ] y extendiéndose a partes de Brunéi, Singapur y Malasia. [ 39 ] Los afloramientos de carbón son tan comunes en Indonesia que es prácticamente seguro que estos incendios provocaron nuevos incendios en las vetas de carbón.

Nueva Zelanda

Noruega

En 1944, la mina Longyearbyen n.º 2 en Svalbard fue incendiada por marineros del acorazado alemán Tirpitz durante su última misión fuera de las aguas costeras noruegas. La mina siguió ardiendo durante 20 años, mientras que algunas zonas fueron posteriormente desminados desde la mina reconstruida n.º 2b.

Polonia

Sudáfrica

Estados Unidos

Clinker expuesto por una excavación para una carretera a través del cañón Willow Creek, condado de Carbon, Utah.
Primer plano que muestra roca fusionada en un clinker.
Muro de escoria en un corte de carretera

Muchos yacimientos de carbón en Estados Unidos son propensos a la ignición espontánea. La Oficina Federal de Minería de Superficie (OSM, por sus siglas en inglés) mantiene una base de datos (AMLIS, por sus siglas en inglés) que, en 1999, registraba 150 zonas de incendios. A mediados de 2010, según la OSM, más de 100 incendios ardían bajo nueve estados, la mayoría en Colorado, Kentucky, Pensilvania, Utah y Virginia Occidental. Algunos geólogos afirman que muchos incendios no se reportan, por lo que la cifra real podría acercarse a los 200, distribuidos en 21 estados. [ 8 ]

En Pensilvania, se conocen 45 zonas de incendios, la más famosa es el incendio de la mina Centralia en la región carbonera del condado de Columbia, que lleva ardiendo desde 1962. [ 8 ] La mina Burning, cerca de Summit Hill , se incendió en 1859. [ 42 ]

La cuenca del río Powder en Wyoming y Montana contiene unos 800 mil millones de toneladas de lignito, y la expedición de Lewis y Clark (1804-1806) informó de incendios en la zona. Los incendios han sido un fenómeno natural en esta área durante aproximadamente tres millones de años y han moldeado el paisaje. Por ejemplo, un área de unos 4000 kilómetros cuadrados está cubierta de escoria de carbón , parte de ella en el Parque Nacional Theodore Roosevelt , desde donde se puede contemplar una vista espectacular de la escoria de carbón de color rojo intenso desde Scoria Point. [ 43 ]

La novela Germinal, del novelista francés Émile Zola, describe un incendio de carbón ficticio llamado Le Tartaret .

La película de 1991, Nothing but Trouble , dirigida y coescrita por Dan Aykroyd , presenta un pueblo, Valkenvania, que tiene un incendio subterráneo de carbón que lleva décadas ardiendo. El juez del pueblo menciona este incendio constante en la mina de carbón como la fuente de su odio hacia los financieros.

En el episodio 23 de la tercera temporada de la serie de televisión Scorpion , el equipo Scorpion extingue un incendio subterráneo de carbón en Wyoming.

La novela Fuego en la Tierra (地火), del autor chino Liu Cixin, se centra en el tema de los incendios subterráneos de carbón, explorando sus causas y consecuencias dentro de una narración de ficción.

Véase también

Referencias

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  • Enlace al vídeo: El Reino Unido busca productos naturales en los entornos únicos de Kentucky.
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