Cronograma de actividades

TABLA DE CONTENIDO

Introducción 1

Planteamiento del problema 5

Objetivos 7

Justificación 8

Delimitación 9

Factibilidad 10

Presupuesto 11

Definición de términos 31

Marco metodológico 34

Cronograma de actividades 38

Bibliografía 39

Apéndices 43

INTRODUCCIÓN

El carbón, aunque es un material complejo, es una roca sedimentaria organógena o biogénica acumulada como turbera conjuntamente con minerales, gases y agua. Está formado por distintos tipos de constituyentes orgánicos a niveles macro y microscópico (macerales), los cuales provienen de tejidos vegetales y exudados que se incorporan al ambiente sedimentario donde son depositados (Selley, 1982; Tissot y Welte, 1984), cuyo medio principal de origen es el palustre o paludal; es decir, pantanos o cuerpos de agua dulce, salobre o salada de poca profundidad, acompañados de clásticos finos y con una vegetación relativamente densa e importante en el proceso depositacional (Alfonsi 1983).

El carbón ha sido usado como fuente de energía por cientos de años; se conoce del uso del carbón como combustible desde el imperio romano, y no sólo proporcionó la energía que impulsó la revolución industrial en el siglo XIX, sino que impulsó la era eléctrica en el siglo XX. Hoy en día, aproximadamente el 40% de la electricidad generada en el ámbito mundial, es producida a partir del carbón. La industria mundial de hierro y el acero también dependen del uso del carbón (Crelling y Russell, 1980).

De los combustibles fósiles, el carbón es con mucho el más abundante y mejor distribuido en el mundo. Se ha estimado que las reservas económicamente accesibles de carbón superan el billón de toneladas. Estas reservas se encuentran geográficamente distribuidas de manera equitativa, pues están dispersas en más de 100 naciones y en todos los continentes. Además, estas reservas son suficientes para al menos 250 años, superando en más de 4 veces las reservas de petróleo (45 años) y de gas (cerca de 70 años) (Crelling y Russell, 1980).

En los últimos años, los yacimientos carboníferos se han convertido en banco de explotación de muchos países, a raíz de la disminución de las reservas de petróleo y por sus excelentes cualidades como recurso energético, capaz de suplir en cantidad, al crudo como combustible fósil. Siendo el carbón un material heterogéneo y sumamente complejo, se hace indispensable para su utilización adecuada tener conocimientos básicos sobre su estructura, composición, grado de madurez térmica, ambiente de depositación, tipo y clasificación para así predecir su comportamiento durante los procesos de conversión, destinados a la obtención de materiales utilizables por el hombre, con el fin de generar nuevas tecnologías que optimicen el uso del carbón (Martínez, 1984).

Venezuela dispone de importantes manifestaciones de carbón en numerosos puntos de su geografía. Los principales depósitos están ubicados en los estados Anzoátegui (Formación Naricual), Falcón (Formación Cerro Pelado), Táchira (Formación Carbonera) y Zulia (Formación Marcelina) (Escobar y Martínez, 1993). Existen otros depósitos menores en los estados Aragua, Guárico, Bolívar, además de manifestaciones aisladas. Los carbones venezolanos son jóvenes del Cenozoico, lo cual explica su rango evolutivo de bajo a intermedio. Los carbones de Anzoátegui han sido clasificados como bituminosos de alto volátil, tipo B y C (Escobar y Martínez, 1993).

La transformación del carbón en materiales solubles a través de procesos económicos como la despolimerización abre nuevas expectativas a la posibilidad de sacar provecho a este recurso. En este aspecto, se conocen estudios donde se han empleado diferentes condiciones de solventes orgánicos con capacidades de extracción variada, temperatura de extracción, tiempo de extracción, tratamientos previos, uso de aditivos y así como el estudio de los productos generados de los procesos de despolimerización (Gamboa y colaboradores, 2007; Martínez y colaboradores, 2007; Garbán y colaboradores, 2007).

La extracción del carbón esta principalmente controlada por dos factores, uno es la solubilidad del carbón en el solvente, la cual depende de la estructura tanto del solvente como del carbón, y el otro es la capacidad de penetración del solvente dentro de la estructura del carbón. El incremento en el rango de madurez del carbón involucra un incremento en la complejidad de su estructura, aumentando así su aromaticidad, el número de anillos aromáticos por unidad estructural y disminuyendo las cadenas en sitios sustituidos, lo que crea una mayor complejidad y dificulta la penetración de ciertos solventes (Balza, 2006).

Por otra parte, experimentos relacionados con la extracción de carbón, muestran claramente que el contenido de la parte insoluble del carbón depende del solvente usado para la extracción. Algunos solventes binarios y ternarios empleados en estudios de extracción, pueden disolver más del 70 % del peso de la materia orgánica que constituye un carbón bituminoso (Balza, 2006). Otra condición que podría afectar significativamente el producto de extracción es el tiempo en el cual interaccionan las especies (carbón y disolvente), considerando que un mayor tiempo de contacto aumenta la posibilidad de penetración del solvente en la estructura interna del carbón aumentando así la cantidad de materia que pueda ser arrastrada mecánicamente por el solvente, lo que se traduce en mayor cantidad del producto extraíble.

Adicionalmente, la aplicación de tratamientos previos parece influir positivamente en la recuperación de fracción soluble en algunos casos. Hasta ahora se han ensayado para el carbón de Naricual específicamente, el uso de solventes con diferente capacidad extractiva, diferentes tiempos de extracción, adición de aminas y polímeros, tratamiento térmico previo y tratamiento acido previo. En este sentido, se ha reportado que la aplicación de ácidos origina un incremento en los porcentajes de recuperación (Carvajal y Rodríguez, 2007), Además se estableció que para el tratamiento ácido con HCl las condiciones óptimas de operación se logran con HCl 1M y 8 horas de reacción, las cuales garantizan un buen porcentaje de recuperación de fracción soluble del carbón con un menor gasto de energía y de reactivos (Gil y Marcano, 2009). Sin embargo, en vista que no se conocen las variaciones que puedan ocasionar este tratamientos sobre los componentes del carbón se hace necesario conocer los grupos funcionales presentes en la materia soluble extraída del carbón y que efecto tiene el tratamiento ácido sobre la composición química del carbón, y establecer los cambios producidos en la molécula del carbón por la aplicación del tratamiento ácido previo y los tiempos de reacción.

Es por ello, que el presente trabajo de investigación tiene como finalidad caracterizar la fracción orgánica extraíble obtenida del tratamiento ácido del carbón de la Formación Naricual usando un equipo de espectrometría infrarroja de transformada de Fourier (FT- IR) con el propósito de determinar los grupos funcionales presentes en la materia orgánica extraída y establecer el efecto del tratamiento ácido sobre la composición química de la misma.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

En la literatura abundan los términos que definen los diferentes procesos de conversión del carbón licuefacción, pirolisis, extracción, refinación por solventes, destilación descriptiva, entre otros. El término despolimerización engloba en general muchas de estas transformaciones.

La conversión del carbón en materiales solubles a través de procesos económicos como se refleja en la despolimerización abre nuevas expectativas a la posibilidad de sacar provecho a esta tecnología. A través de la despolimerización con ayuda de solventes orgánicos, se pueden tener conversiones del carbón en materiales líquidos que varían entre el 1 y el 70% dependiendo de varios factores: 1) de la naturaleza del solvente, 2) rango del carbón, 3) condiciones de reacción, 4) tratamientos previos en el carbón y 5) asistencia de catalizadores (Balza y colaboradores, 2007; Gamboa y colaboradores, 2007).

La literatura reporta una serie de tratamientos previos que se han ensayado en los carbones del mundo para evaluar los rendimientos en busca de las condiciones que optimicen el proceso de extracción del bitumen. Así como también se han probado variantes para el establecimiento de las condiciones ideales que en muchos casos persiguen la disminución del tiempo de extracción. Estos ensayos abarcan aspectos tales como: tratamiento térmico en estufa o microondas, cambios en las horas de extracción, utilización de reactores, empleo de catalizadores y otros tipos de aditivos, entre otros. En este sentido, se destaca el tratamiento ácido como tratamiento previo al fin de mejorar los tiempos de extracción de los carbones.

En carbones de bajo rango, como los carbones sub-bituminosos una cantidad considerable de oxígeno está presente en forma de grupos funcionales carboxílicos y fenólicos. Los grupos carboxílicos del carbón son conocidos por estar presente en forma de ácido (grupo carboxilo) o en forma de sal (grupo carboxilato metalico) con cationes, como Mg+2, Ca+2 y Na+. Por lo tanto, puentes de cationes significativos ((COO-)2 Mg+2) pueden formar entrecruzamientos entre cationes divalentes (tales como Mg+2 y Ca+2) y aniones de carboxilato, se ha reportado

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