Harrikatza
Harrikatza, batez ere, karbonoz osaturik dagoen eta landare-jatorria duen arroka sedimentario beltz geruzatua da, ikazte deituriko prozesuaren bidez sortua dena. Duela 500 milioi urte, hasieran urtarrak ziren lehen alga eta landareetako batzuek itsasoko ur epelak utzi zituzten, eta lehorrean bizitzeko gai bihurtu ziren. Ordudanik, denbora geologikoan zehar ia etengabe sortu da harrikatza, baina batez ere Karboniferoan (duela 362,5 eta 290 milioi urte arteko sistema geologikoan) eta hein txikiagoan Kretazeoan (duela 145,6 eta 97 milioi urte arteko sistema geologikoan), eta oso ugaria da munduko ia lurralde guztietan. Garai haietan, eremu kontinentalen kokapenak (eremu ekuatorialaren inguruan kokatuak baitzeuden) eta klima epel eta euritsuak ekarri zuten kontinente gehienak landare eta baso tropikal ugariz estaliak egotea. Dagoeneko suntsitu diren beste landare batzuekin batera, gaur egungo koniferoen, ekisetaleen eta iratzeen antzeko landareak erraz eta erruz hazi ziren aintzira, zingira, ibai eta delta inguruetan. Hildakoan, materia organikoa urpean (ingurune erreduzitzailean) metatu eta bakterio anaerobioen eraginez deskonposatzen hasi ziren, oxigenoa eta hidrogenoa askatuz eta karbono-proportzioa handituz. Ondorioz, aintzira, ibai, delta eta antzeko ingurune sedimentarioetan karbono ugari zuten zohikatzaren moduko sedimentu itzelak metatu ziren. Gerora, sedimentu horiek beste batzuek estali zituzten eta lurperatuz joan ziren. Lurpean, bizidunen eragina 10 m-ko sakoneraraino iristen da gehienera jota, eta sakonera handiagoan aldaketa fisiko-kimikoak eragiten dituen faktore nagusia tenperatura da. Gradiente geotermikoak eta sumendietako beroak eraginda, sakondu ahala tenperatura igo egiten da. Presio litostatikoak, plaka tektonikoen talken eraginez sortutako presioak eta lurperatze-denborak ere zerikusia izan dute harrikatz-moten sorreran.
Sailkapena eta ikazte-prozesua
Erregai fosilen errekuntzatik lortutako energia-kantitatea baldintzatzen duen ezaugarri nagusia berotze-ahalmena da. Berotze-ahalmena, berriz, oso lotuta dago erregaiaren osaera kimikoarekin, karbono-kantitatearekin hain zuzen ere. Erregai solido, likido eta gaseoso arruntenen batez besteko gehienezko berotze-ahalmenak honako hauek dira (MJ/kg-tan): harrikatz bituminosoak eta antrazitak 28-35 bitartean, kokeak 29, petrolioak 48, gas naturalak 32-89 bitartean, eta koke-labeetan harrikatzaren destilazioz lortutako gasak 20.
Harrikatzak karbono eta gai lurrunkorren edukieraren arabera sailkatzen dira. Goranzko bilakatze-mailaren arabera, harrikatz-mota hauek bereiz daitezke: lignitoa (< % 70 karbono), harrikatz bituminosoa (% 70-90 karbono), antrazita (% 90-98 karbono) eta grafitoa (ia % 100 karbono). Zenbaitek zohikatza (< % 60 karbono) ere harrikatzen artean sailkatzen dute. Karbonoa ez ezik, harrikatzek hidrokarburo lurrunkor arinagoak, sufrea eta nitrogenoa ere badituzte. Horietako batzuk errauts gisa gelditzen dira harrikatza erre ondoren.
Zohikatza: zohikaztegietako eta beste ur-ingurune batzuetako ur azidoetan metatutako landareak usteltzean gertatzen den ikazte-prozesuaren ondorioz sortutako harrikatza da. Ikazte-prozesuan bilakatze-maila apalena izan duen harrikatz-mota da. Solido arrea da, hezetasun handikoa, eta harrikatzetan berotze-ahalmen txikiena du. Gaur egun, mundu osoan daude zohikaztegiak; AEBko iparraldean, Kanadan, Errusian, Eskandinavian, Ingalaterran eta Irlandan, adibidez, zohikaztegien eremu zabalak daude. Etxeetako erregaitzat ez ezik, oso ur-xurgatzaile ona denez, lorezaintzan ere erabiltzen da. Baina zohikaztegiak gehiegi ustiatzeak zenbait animalia eta ekosistema desagerraraz ditzakeenez, talde kontserbazionistak zohikatzaren ordezko materialak erabiltzearen alde agertu dira, hala nola kokoen eta kakaoaren azala eta konposta.
Lignitoa: zohikatzak baino karbono-eduki handiagoa du. Industrianerabiltzen den kalitate txikieneko harrikatz-mota da. Ugariagoa da Kretazeo eta Tertziario garaiko arroka sedimentarioetan, zaharragoak diren eta, oro har, ikazte-maila altuagoa duten Karboniferoko arroketan baino. Oraindik ere ur-kantitate handia izaten duenez (gutxi gorabehera % 40), karbono-edukia erlatiboki txikia denez (% 40-70) eta gai lurrunkor ugari dituenez (~ % 20), airean erraz desegiten da. 17,2 MJ/kg-ko berotze-ahalmena du. Oso ugaria da Europako mendebaldeko herrialdeetan eta Espainian, batez ere Teruelen eta Llobregat ibaiaren arroan.
Harrikatz bituminosoa: karbono-edukia lignitoarena baino handiagoa da, % 70 inguru. Beraz, berotze-ahalmena ere handiagoa du. Industrian gehien erabiltzen den harrikatz-mota da.
Antrazita: karbono gehien (~ % 90-98) duen eta gai lurrunkor gutxien (~ % 3,6) duen harrikatz-mota da, denetan trinkoena eta berotze-ahalmen handiena duena. Ikazte-prozesuaren bilakatze-maila gorenekoa da, hau da, tenperatura eta presio handienak edota lurperatze-denbora luzeena jasan dituen harrikatz-mota. Oro har, ugariagoa izaten da Karbonifero garaiko sedimentuetan, Kretazeoko sedimentu berriagoetan baino. Industrian erregai gisa eta karbonoa lortzeko erabiltzen da batez ere. Erretzen hasteko tenperatura altuak behar dituen arren, erretakoan energia-kantitate handia askatzen du eta oso ke edota bestelako kutsatzaile gutxi. Ekoizle nagusiak Txina, lehengo Sobietar Batasuna, Ipar Korea, Hego Korea, Espainia, Alemania eta Estatu Batuak dira.
Grafitoa eta diamantea:ia karbono hutsa dira. Kondizio metamorfikoetan, aparteko presio eta tenperatura handiek karbono-atomoen paketamendu bereziak sorrarazten dituzte (hexagonala grafitoan eta kubikoa diamantean). Horrenbestez, mineral hauen ezaugarri fisiko zein kimikoak beren aitzindari diren harrikatzenak ez bezalakoak dira, eta industrian helburu desberdinetarako erabiltzen dira.
harrikatz-motak (Iturria: IEA, International Energy Agency)
Erabilera
Egur-ikatza izan da gizakiak lehenengo eta luzaroen erabili duen ikatz-mota. Edonon zuen eskuragarri basoetako egurra. Antzina, beste energia-iturri fosil batzuk ere erabili ziren: azaleratzen ziren asfalto, harrikatz, petrolio eta zohikatza, lekuan-lekuan. Ikatza, energia-iturri gisa ez ezik, lehenengo gizakien marrazkietarako zein idatzietarako pigmentuak eta sutautsa egiteko eta bihotzerrea sendatzeko botikatzat ere erabili izan zen.
Erdi Aroan, egurra erabiltzen zen mea metalikoetatik metalak bereizteko labeetarako beharrezkoa zen egur-ikatza ekoizteko. Hori dela eta, basoak moztu eta desagertuz zihoazen heinean, egur-ikatza egiteko egurra ere urrituz zihoan. Ondorioz, Industria Iraultzaren hasierarekin batera, burdingintzan, egur-ikatzaren partez, harrikatzetik eratorritako kokea erabiltzen hasi zen. Lurrun-makinetan ere erabiltzen hasia zen harrikatza, eta Industria Iraultza gertatu bitartean energia-iturri nagusia bihurtu zen, zibilizazio industrialaren eta bizimodu modernoaren oinarri energetikoa, beraz.
Harrikatz-mota guztiak dira erabilgarri. Duela zenbait mende hasi ziren etxeetan zein atari zabalean sua egiteko zohikatza erabiltzen. Gaur egun, labeetan eta beheko suetan erretzeko erabiltzen da. Burdingintzan kokea erabiltzen da, burdin mea erreduzitzeko. Kokea da kalitate handieneko harrikatz bituminosoak eta antrazitak koke-labeetan karbonizatuz lortzen den eta ia karbonoz soilik osaturiko erregai solidoa. Harrikatzetik kokea lortzeko prozesu-multzoak azpiproduktu ugari sortzen ditu, hala nola harrikatz-gasa edo koke-gasa etaharrikatz-mundruna. XIX. mendean eta II. Mundu Gerrara bitartean, gasifikazio- eta likidotze-prozesuen bidez, gas erregaiak eta hidrokarburo-nahasteak (petrolio sintetikoa), hurrenez hurren, lortzeko ere erabili zen harrikatza.
harrikatz-meategia
Geroago, XX. mendean, gas naturalaren eta petrolioaren kostua txikitzeak eta haien erabilgarritasuna handitzeak harrikatza eta harrikatzetik lortutako gas erregaien eta bestelako produktuen gainbehera ekarri zuen. Mundu osoan harrikatzetik lortutako energia asko urritu zen. Hala ere, 1973ko krisialdiak eta ondorengo beste zenbait krisialdik (Iran eta Iraken arteko gudak, Kuwaiteko inbasioak…) petrolioaren prezioa goititu zuten, eta, ondorioz, zentral termikoek eta energia asko kontsumitzen duten industriak harrikatza erabiltzen hasi dira berriro ere, eta galdutako merkatua apur bat suspertzen hasi da. 80ko hamarkadaz geroztik, herrialde industrializatuek harrikatzaren gasifikazio-prozesu eta teknologia berri garbien erabilera bultzatu dute. Hego Afrikan, esaterako, harrikatza likidotuz lortutako produktuek petrolio-behar guztiak asetzen dituzte.
Gaur egun, harrikatz gehiena zentral termikoetan erretzen da, elektrizitatea sortzeko turbina-sorgailu multzoari eragiten dion ur-lurruna lortzeko. Beste parte handi bat hainbat prozesu industrialetan, zementu-fabriketan eta abarretan beroa lortzeko erabiltzen da, eta, batez ere, metalurgian altzairua, aluminioa eta bestelako metalak lortzeko erabiltzen den kokea edota grafitozko elektrodoak egiteko.
Egungo teknologia eta material berrien etengabeko aurrerapenak harrikatz-merkatuaren zabalkundea dakar. Adibidez, etorkizunean garrantzi handia izango duten zenbait material eta industria berriren lehengai bihurtu da harrikatza, eta, esate baterako, ikatz aktibatua edo koloratzaileak egiteko, elektrizitate-eroale berrien garapenean, hainbat material plastiko eta karbono-zuntzak egiteko eta abarretarako erabiltzen da.
Harrikatzaren industria
Teknologia zahar eta berriak
XVIII. mendetik XX. mendearen hasierara arte, baina batez ere Industria Iraultzan, harrikatz-eskari handia izan zen metalurgiaren eta, oro har, industriaren lehengai- eta energia-premiak asetzeko. Garai hartan, antrazita eta, batez ere, harrikatz bituminosoa erabiltzen ziren labe garaietan eta industrian erregai nagusia zen kokea egiteko. Kokeak, oso berotze-ahalmen handia izateaz gain, ez du ia gai lurrunkorrik eta, beraz, errekuntza erlatiboki garbia da.
Hasiera batean, kokea harrikatza errez lortzen zen. Harrikatza pilatu eta partzialki erretzen zen, koke-kantitate txikiak eskuratuz. Gerora, 1763an, koke-labe estuez osatutako multzo edo bateriak asmatu ziren. Haietan harrikatza sartu, airea kendu eta 48-72 orduz 600-800 °C-ra berotzen zen. Sartutako harrikatz-pisuaren < % 65eko koke-errendimendua lortzen zen. Kokeaz gain, prozesu horretan beste bi gai eratzen ziren: harrikatz-gasa edo koke-gasa eta harrikatz-mundruna.Hasiera batean, lehenengoa erre eta bigarrena itsasora botatzen zen, baina prozesuari errentagarritasun handiagoa atera nahian, batez ere gasa berreskuratzeko ahaleginak egin ziren eta koke-labe hobeak garatu ziren: harrikatza erre gabe, destilatuz baizik, % 100eko koke-errendimendua eta gas-kantitate handiagoa lortu ziren. Gas hori batez ere hiriak argiztatzeko erabili zen, eta horregatik argitze-gas ere esan zitzaion. Britainia Handia lehenengo (XVIII. mendearen bukaeran), Alemania mende bat geroago eta, XX. mendearen hasieran, Estatu Batuak izan ziren harrikatz-gasarenekoizle nagusiak. 1792 eta 1949 bitartean, harrikatz-gasarenindustria garrantzitsua sortu eta garatu zen, baina, azkenik, petrolio-gasen eta gas naturalaren nagusigoaren ondorioz, erabiltzeari utzi zitzaion.
Harrikatz-gasarenindustria garatuaz batera, harrikatzaren destilazioaren beste produktua, harrikatz-mundruna, zertarako erabili aurkitu da. Hasieran, burdingintzarako kokea ekoizten zuten industrietan soilik, eta, gerora, harrikatz-gasa ekoizten zuten lantegietan ere, azpiproduktua zen. Baliorik ez zuelakoan, zuzenean itsasora botatzen zen. Gerora, kalitate gutxiko erregai-nahasteetan eta ontzioletan ontziak iragazgaizteko erabili zen. XIX. mendearen erdialdean, errepideak egiteko eta kreosota (zuraren kontserbatzailea) lortzeko erabiltzen hasi zen. 1857. urtean, harrikatz-mundrunarendestilazioz ur-gasa ekoizten hasi zen. Gas hori harrikatz-gasa baino txarragoa zen kalitatez, baina, merkeagoa zenez, batez ere XX. mendearen hasieran helburu beretako erabili zen. Destilazio horren azpiproduktutzat balio handiko bentzenoa ere sortzen zenez, ekonomikoki bideragarria zen.
Baina 1949. urtean, gas naturalaren agerpenak harrikatz-gas eta ur-gasaren gainbehera ekarri zuen, ia erabat desagertzeraino. Horrekin batera, hobekuntza handiak egin ziren altzairuaren produkzioan eta, ondorioz, kokearen beharrak gutxitu. Petrolio-findegietan lortutako produktuak harrikatzaren destilazioz lortutakoen lekua hartuz joan ziren, kostuak baxuagoak izaki. Harrikatzaren erabilerak behea jo zuen.
Ordutik gaurdaino, harrikatzaren erabilera berriak aurkitu dira, zementu-fabriketan esaterako, eta teknologia berriak garatu ere egin dira, harrikatzaren gasifikazio- eta likidotze-prozesuak, etab. (Ik. harrikatzaren gasifikazio; harrikatzaren likidotze). Baina geroz eta zorrotzagoa den ingurumen-legedia betetzeko, harrikatzaren erabilerari lotutako kutsadura-arazoak konpondu nahian egin dira ahalegin handienak.
Oro har, gaur egungo harrikatz-teknologia berri garbiak ohiko prozesuak baino garbiagoak (sufre- eta nitrogeno-oxido gutxiago aireratzen dira) eta energia-errendimendu handiagokoak dira. Teknologia berri eta garbi mota asko dago, baina gehienek errekuntzaren aurretik, bitartean edo ostean harrikatzaren oinarrizko egitura eraldatzean dute oinarri. Teknologia horietako batzuk komertzialki bideragarriak izatera irits daitezke XXI. mendearen hasieran. 80ko hamarkadan, harrikatzaren teknologia berri garbiak bultzatzeko asmoz, zenbait estatutako gobernuak elkarlanean hasi ziren industria pribatuarekin. Teknologia horien artean, harrikatza garbitzeko metodo aurreratuak, ohantze fluidizatuko errekuntza, IGCC eta errekuntza-gasen desulfurazio-metodo aurreratuak aipatu daitezke (Ik. harrikatz-teknologia garbi).
Ekoizleak, erreserbak eta erabilera energetikoa
Munduko ia herrialde guztietan daude harrikatz-hobiak, baina gaur egun komertzialki ustiatzen diren hobi garrantzitsuenak Europan, Asian, Australian eta Ipar Amerikan dira.
Britainia Handian, XX. mendera arte munduko harrikatz-ekoizle handiena izan zen herrialdean, Eskoziako hegoaldean, Ingalaterran eta Galesen daude hobi garrantzitsuenak. Europako mendebaldean Frantzian, Alsazia inguruan, Belgikan eta Alemaniako Sarre eta Rhur ibarretan daude harrikatz-hobi nagusiak. Sobietar Batasun ohiko hobi nagusiak Donets arrokoak, Dnieper eta Don ibaien artekoak dira. Siberia mendebaldean ere, Kuznetsk arroan, harrikatz-hobi handiak ustiatu izan dira. Munduko handienen artean dauden Txinako ipar-mendebaldeko harrikatz-hobiak, berriz, oso gutxi ustiatu ziren XX. mendera arte.
Oso zaila da mundu zabaleko harrikatz-erreserben zenbatekoa kalkulatzea. Munduko Energia Kontseiluaren arabera, teknikoki eta ekonomikoki eskuragarriak ziren antrazita, harrikatz bituminoso eta lignitoaren erreserbak 847,5 milioi tona ingurukoak ziren 2007an. Harrikatz-erreserba horrek, egungo produkzioa kontuan hartuz, hurrengo 150 urteetarako eskaria aseko luke. Petrolio- eta gas-erreserbek, aldiz, hurrengo 46 eta 59 urteetarako eskaria besterik ez lukete aseko, hurrenez hurren. Harrikatz-erreserba eskuragarri horretatik, AEBk % 29, Errusiar Federakundeak % 18, Txinak % 13, Australiak % 9 eta Indiak % 7 dute.
1990eko hamarkadako munduko harrikatz-ekoizpena Europako Batasunak eta Errusiak meatzaritzan izandako krisialdiaren erakusle da, harrikatzaren ekoizpena jaitsi egin baitzen herrialde horietan. Ordudanik, mundu mailako ekoizpena handitzen ari da, eta etorkizunean ere handitzen jarraitzea espero da. Txinan, harrikatzaren ekoizpena % 67 hazi da, garapen industrialaren ondoriozko barne-eskariari aurre egiteko. 2005. urtean, 5.901.485 milioi tona harrikatz ekoitzi ziren munduan; horietatik, Txinak 2.190.000 milioi tona ekoitzi zituen, AEBk 1.038.590 eta Indiak 428.430.
Euskal Autonomia Erkidegoari dagokionez, 1998. urtean 295.700 tona harrikatz kontsumitu ziren. Kutsatzaile-kantitate txikia duen harrikatza behar denez, atzerritik inportatzen da; izan ere, bertako harrikatz gehienek kutsatzaile dezente dituzte (sufrea besteak beste), eta, gehienetan, merkeagoa da atzerritik harrikatz ‘garbia’ ekartzea, hemengoa garbitzea baino. Kontsumitutako harrikatz horretatik, 152.000 t (% 51,4) zentral termikoetan erabili ziren; 110.000 t (% 37,1), koke-fabriketan; 24.500 t (% 8,2), zementu-fabriketan; 6.400 t (% 2,1) gainerako industrietan, eta 2.800 t (% 0,9), etxebizitzetako beharretarako. Etxeko jardueretarako antrazita erabili zen, eta beste guztia harrikatz bituminosoa zen.
EAEn dagoen koke-fabrika bakarrean, 111.000 t koke lortu ziren; horietatik, 57.000 t esportatu, eta beste 54.000 tonak EAEko koke-beharrak asetzeko erabili ziren. Euskal Herrian harrikatza kontsumitzen duen zentral termiko bakarrak, aldiz, EAEko energia elektrikoaren ekoizpenaren % 5,3 sortu zuen, bertako zentral termikoetan ekoitzitako energia elektrikoaren % 16,7.
Harrikatza eta ingurumena
Harrikatzaren kostua baxua eta erreserbak izugarri handiak izan arren, kontsumoa ez da azken urteotan uste bezainbeste handitu. Izan ere, harrikatzaren kontsumoak petrolioarenak baino ingurumen-arazo gehiago dakartza berekin. Lurpeko harrikatz-meatzaritzak osasun-arazoak sortzen dizkie meatzariei (silikosia…); sarritan, meatzeen gaineko lurrak hondoratu egiten dira edota inguruko akuiferoak kutsatu egiten dira. Atari zabalean egindako erauzte-lanetan ere paisaia leheneratzeko lan handia egin behar da, paisaia berreskuratu eta lurra berriro ere emankor izan dadin. Gainera, harrikatzen errekuntzan askatutako zenbait substantziak ondorio kaltegarriak eragin ditzakete ingurumenean. Harrikatza erretzean askatzen diren konposatu kimikoetako bat da karbono dioxidoa. Zientzialari askoren ustetan, harrikatza, petrolioa eta beste erregai fosil batzuen erabilera handitzeak atmosferako karbono dioxidoaren edukia gehitu du, eta, ondorioz, berotegi-efektua dela eta, Lurraren klima eta itsas mailaren aldaketen eragile izan daitezke. Bestalde, harrikatza erretzean aireratzen diren beste ezpurutasunen artean ere sufre- eta nitrogeno-oxidoak daude, munduko leku askotako lakuak eta basoak kaltetzen ari den euri azidoa eragiten dutenak.
1990eko hamarkadan, berotegi-efektuaren ondoriozko Lurraren balizko berotze globala eragotzi nahian, erregai fosilen errekuntzaren ondorioz atmosferara askatutako karbono dioxido eta beste gai kutsatzaileen kantitatea mugatzeko neurriak hartzeko konpromisoa hartu zuten zenbait herrialdetako gobernuek. Gai horrek konponbide garestia du, eta hori nork ordaindu behar duen erabakitzeko orduan sortzen da arazoa. Herrialde industrializatuen artean, herrialde garatuek garapen-bidean daudenei eskatzen dizkiete kontuak, eta, alderantziz, garapen-bidean daudenek neurriak aurrera eramateko laguntza ekonomikoa eta haiek ere neurriak errespetatzea eskatzen diete herrialde garatuei. Horrek guztiak harrikatzaren kontsumoa espero baino polikiago igotzea dakar. Hala ere, harrikatz-erreserba izugarri handiek, harrikatzaren errekuntza-teknologia garbiagoen garapenak eta harrikatzaren gasifikazio zein likidotzean emandako aurrerapausoek pentsarazten dute datozen urteetan harrikatzaren merkatua handitu egingo dela.
harrikatzaren erreserbak (2007ko datuak)
harrikatzaren eskaria (2007ko datuak)
harrikatzaren ekoizpena (2007ko datuak)
Eneko Iriarte Avilés (Burgoeseko Unibertsitatea)