El carbón es una roca negruzca formada por plantas que llevan muertas entre 1 y 400 millones de años, y que se extrae de las profundidades de la Tierra, aunque a veces puede aflorar en la misma superfície. Se trata de un producto fosilizado de la descomposición de los bosques tropicales que crecieron en condiciones pantanosas. En estas zonas crecía una exuberante vegetación, que al morir se depositaba en las aguas. Los grandes movimientos geológicos a lo largo de la historia de nuestro planeta, han provocado que estas zonas se sumergieran y emergieran varias veces en el transcurso de millones de años.
La turba, producida por la descomposición parcial y la desintegración de ciertos elementos que viven en pantanos y otros lugares húmedos, se convierte en carbón después de quedar sepultada y sujeta a diferentes procesos geológicos que comprenden un incremento de la presión y la temperatura. Estos movimientos de forma progresiva han ido comprimiendo, endureciendo y alterando la materia a través de una serie de variedades carbonosas hasta llegar al extremo de convertirla en grafito o en un material de tipo grafítico.
El carbón se ordena y clasifica según su contenido de carbono. El que muestra el contenido más bajo de carbono, y que representa la etapa inicial de su formación, es el lignito. Éste contiene alrededor de un 33% de carbono y se forma a partir de los depósitos de turba. A medida que crece la cantidad de roca y suelo que se encuentran por encima del lignito, las altas presiones hacen que el carbón se endurezca cada vez más. Al producto resultante de la siguiente etapa de formación se le denomina carbón subbituminoso. La presión adicional hace que el carbón subbituminoso se transforme en carbón bituminoso.
El carbón más duro y más antiguo es el carbón de antracita que contiene alrededor de un 90% de carbono.
El poder calorífico de los carbones varía entre 14,6 MJ/kg para los lignitos californianos y 37,9 MJ/kg para algunos carbones mate libres de humedad y cenizas.
Hoy en día, la mayor parte del carbón se encuentra en vetas o filones. Se ha descubierto carbón en pequeños filones de 2,5 centímetros de espesor y en otros enormes, de varias decenas de metros de grosor. Se calcula que en el mundo hay alrededor de 2 billones de toneladas de reservas conocidas de carbón, 500.000 millones de las cuales están en los Estados Unidos.
El carbón se encuentra presente en todos los continentes aunque aproximadamente el 95% de los recursos conocidos y el 85% de las reservas recuperables en el mundo se encuentran en el hemisferio norte.
La mayor parte del carbón se formó hace 300 millones de años en una era llamada período Carbonífero, de 345 a 280 millones de años a.C. La mayor parte de la vida vegetal en esta época estaba formada por altos helechos que crecían en áreas pantanosas. Hace falta alrededor de 2 metros de materia vegetal para que se produzcan vetas de 30 centímetros de carbón bituminoso.
El carbón se extrae mediante la apertura de dos tipos de minas: de superfície, que se encuentran al descubierto, y subterráneas. La mayoría de las explotaciones al descubierto están a 15 metros de la superfície de la Tierra mientras que las explotaciones subterráneas se hallan normalmente a cientos de metros bajo tierra.
Las explotaciones de carbón al descubierto requieren maquinaria pesada para extraer la montera o terreno de recubrimiento de la veta de carbón. La tierra extraída se coloca en grandes montones, lo que puede originar serios problemas medioambientales. Antiguamente, estas explotaciones se dejaban tal y como quedaban el último día de extracción. Los enormes pozos y los grandes montones de tierra quedaban ahí para que fueran simplemente mermando con el tiempo por el lavado de las aguas de las lluvias.
En la actualidad, cuando se selecciona una zona para una explotación al descubierto, las máquinas de movimientos de tierra excavan una zanja hasta llegar por primera vez al carbón. Dicha zanja se denomina corte. El carbón se separa de la veta mediante grandes máquinas y, una vez separado, las excavadoras hacen un segundo corte, echando la tierra en el primero. Cuando se ha agotado el yacimiento de carbón, sólo se tiene que nivelar las capas superficiales para restaurar el terreno.
Hay tres tipos de minas subterráneas: minas de pozo, minas en rampa y explotaciones mineras por galerías. Las galerías de acceso a las minas de pozo son verticales a la veta del carbón. Estas galerías están equipadas con un ascensor para transportar la maquinaria y al personal hasta la veta. En las minas en rampa, el túnel de acceso es una pendiente que va desde la superficie a la veta del carbón. Estas minas no son tan profundas como los pozos. Cuando hay que perforar túneles a través de una colina o montaña, se usa la explotación minera por galerías. Estos túneles o galerías pueden ser paralelos a la superficie.
Existen dos métodos habituales de extracción de carbón: el sistema de cámaras y pilares y el sistema de pared larga. El primero emplea la idea de ir dejando pilares de carbón para sostener el techo. Se cortan vetas de carbón de 12 a 24 metros de anchura y después se permite que los bloques de carbón sostengan el techo. La mina, después, se puede ampliar mediante la apertura de cámaras.
El sistema de pared larga usa el método de extracción de carbón desde un frente de 90 a 122 metros de longitud. A medida que el carbón se corta de la veta, cae en una cinta transportadora que lo lleva a la superficie. Este método es el más común en Europa.
El carbón tiene multitud de usos, que han variado mucho según su grado. Sin embargo, su uso más importante ha sido como combustible para generar electricidad y calor, en plantas termoeléctricas, uso industrial doméstico y el ferrocarril. El carbón con alto poder calorífico se usa para mover los generadores de las turbinas de vapor. En el pasado, se usó el carbón extensivamente para la producción de gas. Las investigaciones más actuales en la industria del carbón se orientan a encontrarle nuevas utilidades y en el desarrollo de métodos económicamente viables para transformar el carbón en combustibles líquidos o gaseosos para reemplazar al petróleo y el gas natural.
La consideración del carbón como fuente importante de energía tuvo su momento álgido coincidiendo con la crisis del petróleo en la década de los 70. A este hecho ayudó la existencia de una importante reserva de ámbito mundial y una perspectiva de largo plazo en la implantación de las energías alternativas. Sin embargo, en los últimos años, los productos petrolíferos y el carbón han ido progresivamente perdiendo cuota de mercado mientras otras fuentes de energía fósiles, como el gas, aumentaban su participación en el total de los consumos.
Aunque la causa del declive es incierta, el gobierno nipón ha reducido las ayudas a sus carbones en los últimos años, y la infraestructura del transporte en China puede resentirse de mover las inmensas cantidades de este combustible sólido, principalmente gracias al ferrocarril. En la Unión Europea y Rusia el consumo de carbón también disminuyó, mientras que en Estados Unidos registró un modesto crecimiento del 1,7%.
