Química

Combustión del carbono

Publicado por Mónica González

La combustión es una reacción química exotérmica, o sea, liberan calor hacia el ambiente. Este tipo de reacción es muy común ya que la mayoría de la energía que consumimos se deriva de la quema de materiales: los combustibles.

Ejemplo: gas de cocina, gasolina, aceites y otros, todos ellos obtenidos a partir de la destilación de petróleo, por ello reciben la clasificación de hidrocarburos. Estos compuestos son formados solamente por carbono e hidrógeno y para que una combustión ocurra es necesario un combustible: el gas oxígeno.

En la reacción de combustión de los hidrocarburos ocurre la formación de gas carbono (CO2) y agua, la energía es liberada bajo la forma de calor. Veamos la ecuación de combustión:

H + O2 ==> CO2 + H2O

La reacción generó apenas dióxido de carbono y agua, cuando elementos como el carbono, nitrógeno, azufre y hierro son quemados, dan origen a óxidos: la quema del carbono generará el dióxido de carbono, la combustión del nitrógeno dará origen al dióxido de nitrógeno, la quema de azufre generará dióxido de azufre y la del hierro generará óxido de hierro III.

Pero infelizmente los combustibles que presentan extrema importancia en nuestra vida también traen tragedias cuando terminan como incendios y para que ello ocurra  son necesarios tres factores:

  • Calor
  • Presencia de un combustible
  • Presencia de un oxidante

Para prevenir y extinguir un incendio es necesario eliminar uno de los tres elementos citados, la eliminación puede ser por:

Enfriamiento: El agua es utilizada para bajar la temperatura:

Asfixia: se utilizan cobertores para impedir el contacto del gas oxígeno del aire como combustible.

Quita del combustible: Existen varios tipos de extintores y ellos son utilizados conforme el origen del combustible:

  • Sólidos: Carbón, madera, pólvora
  • Líquidos: Gasolina, Alcohol, Éter, Aceite
  • Gaseosos: Metano, Etano, Etileno

Combustión del Carbono

La combustión del carbono está dada por:

Esta ecuación significa que un mol de carbono al reaccionar con 1 mol de oxígeno forma 1 mol de dióxido de carbono liberando energía.

Ella también significa que 12 kilogramos de carbono reaccionan con 32 kg de oxígeno para así generar 44 kilogramos de dióxido de carbono liberando 109 kWh de energía térmica (9,09 kWh/kg)

Desde el punto de vista ambiental, esta reacción genera 3.66 kg de dióxido de carbono por cada kg de carbono o sea, 0,403 kgCO2/kWh.

Combustión del Metano

El metano es el hidrocarburo más simple y cuando se quema un hidrocarburo tanto carbono como hidrógeno son oxidados y se transforman en dióxido de carbono y agua. En el caso del Metano, la combustión seguirá la siguiente ecuación:

En este caso, 16,04 kg de metano generan 44 kg de dióxido de carbono. O sea, apenas 2,74 kg de dióxido de carbono son generados por kilogramo de metano. Esto representa un 25% menos dióxido de carbono por kilo de combustible si comparamos con el carbono.

Desde el punto de vista energético, los 16,04 kilogramos de Metano generan 222,6 kWh por kilogramo de combustible (13,88 kWh/kg).

Ello significa que el metano genera cerca de la mitad de CO2 generado por la combustión del carbono. Es importante observar que este número no toma en consideración la eficiencia de las máquinas térmicas.

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