Recientemente, científicos del Centro Científico de Krasnoyarsk del Instituto Siberiano de la Academia de Ciencias de Rusia, junto con colegas de Rusia, Mongolia y China, propusieron una tecnología para procesar carbón en hidrocarburos aromáticos policíclicos y resinas, con resultados de investigación publicados en la revista Materials.

Esta tecnología puede convertir hasta el 97,5% del carbón en materias primas valiosas, minimizando la cantidad de residuos y reduciendo significativamente el contenido de benzo[a]pireno, una sustancia carcinógena. Esto abre nuevas perspectivas para la industria del carbón, proporcionando una alternativa más ecológica al quemado tradicional, y los materiales obtenidos pueden usarse para producir fibras de carbono, coque de electrodos y otros productos de alta tecnología.

En años recientes, la industria petrolera global enfrenta el problema de un aumento en la proporción de crudos pesados y altos en azufre, que son costosos de procesar y refinar. Al mismo tiempo, debido a la disminución en la demanda de coque metalúrgico, la producción de alquitrán de hulla ha disminuido, y su seguridad ambiental es cuestionable debido a su alto contenido de compuestos carcinógenos como el benzo[a]pireno. En este contexto, la producción de materiales de carbono modernos ha aumentado la demanda de nuevas materias primas, y el procesamiento químico del carbón se ha convertido en una solución prometedora.

La tecnología de procesamiento de carbón propuesta por el equipo internacional de investigación puede convertirlo en productos líquidos valiosos y resinas. El proceso de procesamiento implica disolver el carbón en un líquido especial extraído del carbón o el petróleo, y los expertos probaron el efecto de alquitrán de hulla, diésel de petróleo y sus mezclas como solventes. Cuando se calienta a aproximadamente 380°C y bajo la acción del solvente, el carbón se descompone, y el producto final es un concentrado de hidrocarburos aromáticos policíclicos con un rendimiento de hasta el 97,5%.

Los científicos señalan que el solvente afecta las propiedades del producto final, con la principal diferencia en el grado de aromaticidad; un mayor grado de aromaticidad significa mayor resistencia al calor y estabilidad química de los materiales obtenidos, crucial para la producción de materiales compuestos de carbono. Los materiales preparados con alquitrán de hulla tienen el mayor grado de aromaticidad, siendo especialmente valiosos para la industria química.

La principal ventaja de esta tecnología es la reducción del contenido de compuestos nocivos en las sustancias obtenidas, particularmente la concentración de benzo[a]pireno (uno de los carcinógenos más peligrosos) es significativamente menor que en el asfalto de alquitrán de hulla tradicional. El estudio también encontró que extender el tiempo de disolución del carbón puede reducir aún más el contenido de carcinógenos, haciendo que la nueva tecnología no solo sea efectiva, sino también más segura desde una perspectiva ambiental.

Este resultado de desarrollo mejora la eficiencia de utilización del carbón, proporcionando una alternativa al quemado de carbón. Al convertir el carbón en compuestos valiosos, los residuos son mínimos; independientemente del solvente elegido, la cantidad de residuos no excede el 8%, reduciendo significativamente los residuos no utilizados y los niveles de emisión de sustancias nocivas al medio ambiente.

Estos desarrollos pueden sentar las bases para parques de investigación y producción planificados en la región, y la combinación de investigación básica e empresas industriales acelerará la implementación de tecnologías de procesamiento de carbón.

Uno de los autores del estudio, jefe de investigador del Instituto de Química y Tecnología Química del Instituto Siberiano de la Academia de Ciencias de Rusia, Doctor en Ciencias Químicas, Peter Kuznetsov, dijo: “Las sustancias obtenidas en el procesamiento de carbón a baja temperatura pueden servir como base para fabricar materiales de carbono de alta tecnología modernos con menor carcinogenicidad. Contienen menos sustancias nocivas y tienen una estructura adecuada para diversas aplicaciones industriales. Dependiendo del solvente, se pueden controlar las propiedades de las materias primas obtenidas. Por ejemplo, los productos con solvente de resina de coque son muy adecuados para producir coque acicular —un material importante para electrodos de carbono de alta resistencia, baterías y energía nuclear—. Mientras que los productos con solvente de petróleo pueden usarse para producir fibras de carbono. Nuestra tecnología no requiere catalizadores ni hidrógeno, opera en condiciones suaves y puede procesar casi completamente el carbón. Esto la hace prometedora para reemplazar parcialmente materias primas petroleras y desarrollar formas más ecológicas de producción de materiales de carbono”.

El estudio fue financiado por el Fondo Ruso de Ciencia Básica (número de subvención 24-43-03001) y el Fondo Nacional de Ciencia y Tecnología de Mongolia, y los materiales relacionados se elaboraron bajo el marco de “Década de Ciencia y Tecnología” del Ministerio de Educación y Ciencia de Rusia mediante subvenciones.