És composta de carboni, hidrogen, oxigen, nitrogen i altres components no volàtils (argila, sílice, carbonats, òxids de ferro, etc) que formen, després de la combustió del carbó, les cendres. L’estudi dels carbons és considerat més aviat un capítol de la geologia aplicada que no de la mineralogia o petrologia clàssiques, car llur gènesi és clarament excepcional dins el temps i dins l’espai. Només dos períodes geològics, en efecte, són rics en jaciments de carbó: el que va del Carbonífer inferior al Permià i el que, iniciant-se en el Cretaci, continua en el Terciari. D’altra banda, el 95% aproximadament dels carbons minerals són a l’hemisferi nord.
L’origen del carbó mineral és la transformació de la matèria orgànica vegetal, a través d’un procés de carbonització. L’observació microscòpica dels carbons minerals permet de distingir-hi quatre components d’aspecte diferent, que es disposen en bandes: bandes brillants, o vitrita; semibrillants, o clarita; mats, o durita; fibroses, o fusita. La proporció relativa d’aquests quatre constituents permet una classificació dels carbons minerals, bé que, de fet, hom els classifica de diverses maneres. La divisió més utilitzada és la que es basa en el contingut en carboni i en el percentatge en elements volàtils; hom distingeix, així, quatre grans grups: els lignits, els carbons subbituminosos, els carbons bituminosos i les antracites, ordenats segons una proporció creixent de carboni i decreixent d’elements volàtils. El terme hulla, que no té un ús científic, correspon a una varietat de carbó molt pobre en matèries volàtils (5%) i equival als carbons bituminosos. El carbó mineral es forma a conseqüència de l’acumulació i la carbonització de matèria vegetal en conques paràliques (en condicions litorals) i llimoses (en condicions continentals).
carbó Explotació de lignit en mineria a cel obert
© Fototeca.cat
El carbó apareix interestratificat cíclicament amb capes de roques sedimentàries (gresos, argiles, esquists, calcàries, etc). Cada seqüència o cicle sedimentari rep el nom de ciclotema. La potència de les capes de carbó varia des d’una simple pel·lícula fins a 30 m o més. Generalment, però, les capes explotades oscil·len des d’una mica menys d’un metre fins a cinc o sis metres de gruix. Les conques solen ésser de dimensions molt grans: la dels Apalatxes, als EUA, per exemple, té una extensió d’uns 177 000 km2 , amb unes reserves avaluades en uns 500 000 milions de tones. Les conques europees són més modestes (Ruhr, 3 000 km2). Les reserves són enormes als EUA, la CEI (especialment a Rússia), Xina, Sud-àfrica i Austràlia. Malgrat la competència dels derivats del petroli, el carbó de pedra continua essent emprat com a combustible, sobretot en centrals termoelèctriques i en l’obtenció de coc per a alts forns.
Els processos de gasificació del carbó, sigui per hidrogenació directa, sigui per mitjà d’una oxidació parcial amb vapor d’aigua i oxigen, forneixen la primera matèria per a determinades síntesis orgàniques, però la utilització industrial d’aquests processos és condicionada per la de reserves de petroli. Actualment, el carbó és aplicat també a la indústria carboquímica: aprofitament dels vapors i els gasos despresos en la coquització; per a l’elaboració de plàstics, desinfectants, productes farmacèutics, etc. Les cendres de la combustió del carbó són una font potencial de germani (15-60 p.p.m.), no aprofitada de moment perquè és més fàcil d’obtenir-lo dels concentrats de sulfur de zinc. El carbó de pedra —designat molt sovint simplement carbó , en oposició al carbó vegetal— fou utilitzat ja a la Xina vers el 100 aC, i fou conegut a petita escala pels grecs i els romans. Però la seva extracció industrial no es generalitzà fins a la segona meitat del segle XVIII, per tal com la seva aplicació a les fargues i a la màquina de vapor de James Watt, i, alhora, l’esgotament de les fonts tradicionals d’energia, n'impulsaren la demanda.
L’explotació intensiva de les mines constituí una de les bases de la Revolució Industrial. La Gran Bretanya, que ja des del segle XVI explotava sistemàticament les seves mines, fou la capdavantera de l’extracció industrial: el 1800 produïa el 90% del total mundial. Aviat, esperonats per les noves perspectives industrials, els EUA, Alemanya i Bèlgica iniciaren la producció de carbó a gran escala, i el 1860, del total de 160 milions de t de la producció mundial, corresponia solament a la Gran Bretanya el 50%. El 1890 la producció mundial havia passat a 511,5 milions de t, amb la primacia encara de la Gran Bretanya; però els EUA l’avantatjaren ja el 1900. El total mundial havia tingut un increment espectacular de prop del 500% en el període 1865-1905, i es mantingué el ritme ascendent fins el 1914, que el 80% de la producció es distribuïa entre els EUA, la Gran Bretanya i Alemanya. Després del parèntesi de la Primera Guerra Mundial i fins a l’inici de la Segona, la producció cresqué lentament (un increment del 36% entre 1920-40), i s’hi destacà la presència de l’URSS, que, gràcies a l’explotació de la gran reserva de Silèsia, aviat figurà entre els quatre primers productors els anys 1937-38, en el moment més baix de la producció nord-americana, quan la producció mundial minvà el 12,9%.
Acabada la Segona Guerra Mundial (durant la qual hi hagué un creixement considerable, especialment als EUA i Alemanya), els EUA aconseguiren el màxim de la seva producció, que anà disminuint després, i foren avantatjats per l’URSS al final de la dècada dels cinquanta, i gairebé els igualà la Xina, que duplicà la seva producció en 1950-60. Des del 1947, l’augment de la producció mundial tingué un ritme del 3,8% anual, fins que, en la dècada 1957-67, la indústria del carbó esdevingué un sector estacionari. La principal causa d’aquesta regressió fou l’augment del consum de petroli, de gas natural i d’energia nuclear, causa que els anys setanta produí l’efecte contrari, ja que l’encariment brutal del petroli iniciat el 1973 obligà a retornar a l’antic “pa de la indústria”. Durant el trentenni 1953-83 els EUA incrementaren la producció en la meitat, l’URSS la multiplicà per dos i mig, i la Xina per més de nou i mig. A molta distància, destacaren els increments de Corea del Nord, Austràlia, l’Índia i el Canadà i les minves de l’Europa occidental, en procés d’exhauriment en alguns països (Gran Bretanya i RF d’Alemanya). La producció mundial de lignit tendì a suplir les defallences dels carbons de més qualitat en els períodes crítics: postguerra mundial i crisi petroliera. Així, partint de 275,8 milions de t el 1946 (sempre sense la producció xinesa, englobada dins la d’hulla), el 1953 hi havia hagut un increment del 67,9%, en 1953-65 del 59,85%, en 1965-74 del 13,5% i en 1974-83 del 29,4%. La major part de la producció corresponia a Alemanya (sumant-hi la dels dos estats sorgits de la postguerra) i l’URSS. Productors mitjans eren Txecoslovàquia, Iugoslàvia, Polònia i els EUA. Segons estimacions de l’ONU, el 1981 la producció mundial conjunta d’hulla i lignit corresponia el 7,4% a l’hemisferi sud, percentatge que, tot i ésser migrat amb relació a l’extensió i a la població, representava un increment notable respecte el 1970 (5%). El 4,1% corresponia a la meitat austral d’Àfrica i el 2,9% a Oceania. Les quatre parts del món situades a l’hemisferi nord eren les quatre grans productores: Amèrica del Nord (24,75%), Europa (24,2%), Àsia (23,5%) i l’URSS (20,1%).
Producció, consum i comercialització del carbó
Esquema d’explotació carbonífera, a Saldes (Berguedà): A, B, C, capes de lignit; gc, galeria de cap; gb, galeria de base; t, travesser
© fototeca.cat
Quant al consum i al comerç, des de la Segona Guerra Mundial fins al 1991 el món estigué dividit en la pràctica en dos grans mercats: un mercat capitalista “occidental” i un mercat comunista, reclòs en el COMECON. En el món “occidental” hi hagué dos nuclis fortament importadors: el Japó-Corea del Sud, on el Japó destacava com a primer importador mundial, i l’Europa occidental. Els grans proveïdors de l’Extrem Orient, com de la CEE, eren els EUA, primer exportador mundial, Austràlia i Sud-àfrica. En el COMECON, tant els mitjans com els petits exportadors (RD Alemanya, Bulgària, Romania) eren assortits per l’URSS, únic proveïdor. El mercat del COMECON fou avaluat en cinc vegades inferior al mercat “occidental”, tant pel consum energètic per habitant més baix, com per l’orientació autàrquica de l’economia planificada. A la dècada dels anys noranta la situació es modificà amb la irrupció de la Xina com a primer gran productor d’hulla i antracita (36% de la producció mundial el 1996), seguida dels EUA amb el 23%. Productors importants eren l’Índia (7,5%), Sud-àfrica (5,5%) i Austràlia (5%). Rússia, en canvi, malgrat els seus enormes recursos, disminuí dràsticament la producció, en gran part a causa de l’estat especialment deteriorat de la seva economia.
A Europa, se situaven com a primers productors Polònia, Ucraïna, Alemanya i el Regne Unit. En termes més globals, la producció mundial de carbó augmentà un 8% en 1990-98; tanmateix, el repartiment d’aquest creixement fou molt variable: d’una banda, la zona compresa en la Unió Europea enregistrà una minva molt acusada (40%), paral·lela a l’exhauriment dels jaciments i al tancament de les mines; en l’altre extrem, el creixement més elevat correspongué als països en via de desenvolupament (31%), amb un pes molt important de la Xina. Un creixement més moderat (situat en el 10%) fou el dels EUA, el Canadà i Austràlia. Pel que fa al comerç, el Japó i l’Europa occidental se situaven en el primer lloc de les importacions, mentre que com a exportadors destacaven la Xina, els EUA i el Canadà, i Rússia i la CEI.
L’èxit del carbó mineral britànic impulsà, a la fi del segle XVIII, la recerca de jaciments als Països Catalans, especialment al Principat. En foren localitzats diversos, però, per llur poca qualitat i dificultats d’explotació, calgué importar la major part del carbó, durant el segle XIX, d’Alemanya (avui també de Polònia), d’Anglaterra i d’Astúries. El 1891 n'arribaren a Barcelona fins a 378 206 t. A mitjan segle XIX fou iniciada l’explotació dels jaciments catalans de carbó de pedra: l' hulla a Ogassa-Surroca (des del 1855; a la fi de segle arribà a produir de 35 000 a 45 000 t anuals), a Adrall-el Pla de Sant Tirs (vers el 1930 produïa unes 20 000 t anuals, però deixà d’ésser explotat regularment a partir del 1935), i l' antracita a la zona de Peranera (des del 1860). El carbó de terra (lignits) havia ja estat explotat a Isona (lignit de l’era secundària, més mineralitzat), però l’explotació principal se centra a l’alt Berguedà, la Nou de Berguedà, la Pobla de Lillet i Saldes (el 1958 produïa unes 670 000 t, però a partir del 1960 la xifra s’estancà entorn de les 550 000 t anuals). Però l’escassetat del petroli originà també una revaloració dels carbons que féu pujar la producció del Berguedà a unes 800 000 t el 1983.
Entre els jaciments de l’era terciària, la primera conca explotada és la de la Cerdanya (Estavar i Das), des d’abans del 1830, la qual tingué un increment durant la guerra de 1914-18 i els darrers anys s’ha reactivat una mica; manté la seva importància el jaciment de Calaf-Veciana (Anoia); al sector del Segrià la Granja d’Escarp-Almatrets alimenta la fàbrica de ciment de Vallcarca; el del Baix Cinca (Torrent-Mequinensa) assolí un primer màxim el 1920 i s’apropà a les 250 000 t el 1950; el 1983, però, ja no arribava ni a les 50 000, perjudicat pel pantà de Mequinensa. El 1834 fou descobert un jaciment, avui més important, a la serra de Tramuntana de Mallorca: Alaró, la Selva, Lloseta, Binissalem. Produïa 20 000 t el 1902, a partir del 1930 s’estabilitzà en unes 37 000 t, però el 1960 assolí un màxim de 160 000 t, que després duplicà i li permet alimentar les centrals tèrmiques d’Alcúdia. Aquesta conca mallorquina aporta el 23,8% del carbó dels Països Catalans, però la seva qualitat inferior fa que el valor de venda sigui inferior al del Segrià-Baix Cinca, que només n'aporta el 14,8%. La producció global dels Països Catalans havia anat minvant durant els anys seixanta fins a un mínim de 544 000 t el 1976. Però la crisi del petroli recuperà temporalment la producció fins a la meitat dels anys vuitanta. Posteriorment, i especialment a la dècada dels noranta, la producció tendeix com més va més a disminuir i les mines a tancar-se.