La combustione del carbone è un processo che prevede la combustione di alcuni tipi di rocce sedimentarie o metamorfiche per generare energia termica. L’uso principale per la combustione del carbone è quello di accendere le caldaie nelle centrali elettriche, sebbene sia stato anche bruciato per altri scopi come il riscaldamento e una fonte di energia per locomotive. In paesi come gli Stati Uniti, solo il 10% circa del carbone totale consumato ogni anno viene utilizzato per scopi diversi dalla produzione di energia. Ogni anno vengono bruciati miliardi di tonnellate di carbone, che rappresentano circa la metà di tutta l’elettricità generata nel mondo.
Esistono diversi tipi di carbone e precursori del carbone, che si formano quando determinati materiali biologici sono esposti a pressioni molto elevate per lunghi periodi di tempo. La maggior parte di questi materiali venne utilizzata come combustibile, dalla torba al carbone antracite. Alte concentrazioni di carbonio rendono il carbone altamente combustibile e gli consentono di bruciare più a lungo rispetto a materiali come il legno. I carboni sub-bituminosi e bituminosi sono classificati come rocce sedimentarie e contengono più impurità rispetto all’antracite metamorfica più dura. Tutti e tre sono comunemente usati per alimentare generatori di corrente a carbone.
Quando il carbone viene bruciato come parte di un processo di generazione di energia, viene tipicamente prima polverizzato in polvere fine. La polvere di carbone viene quindi accesa all’interno di una fornace collegata a una caldaia. La combustione del carbone può produrre una grande quantità di calore, che fa sì che l’acqua nella caldaia si trasformi in vapore. Il vapore può quindi essere utilizzato per attivare turbine in grado di generare elettricità.
Uno dei principali sottoprodotti della combustione del carbone è la cenere, che può assumere la forma di cenere pesante o volatile. Molte delle impurità presenti nel carbone possono fuoriuscire da una centrale elettrica sotto forma di ceneri volanti se non vengono prese misure adeguate, mentre altre rimangono intrappolate nelle ceneri pesanti. Entrambe le varietà di ceneri possono essere recuperate per l’uso nel cemento o separate nelle impurità di base come alluminio e ferro, sebbene a volte si trovino anche uranio e altri materiali fissili. Un modo per ridurre la quantità di cenere generata è bruciare un impasto liquido di acqua e carbone anziché polvere nell’aria.
Oltre alla produzione di energia, la combustione del carbone viene utilizzata anche per varie altre applicazioni industriali. Un uso comune del carbone è trasformarlo in coke, una sostanza molto ricca di carbonio. Il processo di coke consiste nel sottoporre alcuni tipi di carbone a temperature molto elevate senza fornire ossigeno sufficiente per la completa combustione. Il coke ha diversi usi, sebbene sia essenziale per il funzionamento degli altiforni nella produzione di acciaio.