Aula11_RE_RNR_carvãoAPena_2020

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Carvão Mineral 
 
 
Fonte de energia não renovável, mas convencional 
14/01/2016, Revisado em 
2019 
Recursos Energéticos, Assane Pena; UNILICUNGO 1 
(gás comprimido) 
(gás do xisto) 
Carvão Mineral 
 
 
Fonte de energia não renovável, mas convencional 
14/01/2016, Revisado em 
2019 
Recursos Energéticos, Assane Pena; UNILICUNGO 2 
Terminologia das Fontes Energéticas 
(gás comprimido) 
(gás do xisto) (gás do xisto) 
(gás comprimido) 
Carvão Mineral 
Fonte de Energia 
 
 
 
 
Não Renovável 
As reservas se encontram na 
Natureza em quantidades 
limitadas e cuja utilização leva 
ao esgotamento das reservas. 
Isto porque o processo de 
formação desta fonte de 
energia é muito lento quando 
comparado com o ritmo de 
consumo que o ser humano 
faz dele. 
 
 
 
 
 
 
 
Convencional 
Pois o seu uso está 
generalizado, existindo uma 
grande dependência, 
principalmente económico 
dos países não produtores. 
É caracterizada pelo 
baixo custo, grande 
impacto ambiental e 
tecnologia difundida. 
 
14/01/2016, Revisado em 
2019 
Recursos Energéticos, Assane Pena; 
UNILICUNGO 
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O que é carvão? 
O carvão é uma substância de cor negra, muito rica 
em carbono, utilizado como combustível e que pode 
ser de origem vegetal, resultante da combustão 
incompleta da lenha, ou mineral, que se forma a 
partir da decomposição da matéria orgânica (restos 
de árvores e outras plantas) em rochas sedimentares. 
 Definição do carvão 
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14/01/2016, Revisado em 
2019 
Na sua composição também encontramos (O), (N), (S) 
associados a elementos rochosos (arenito, siltito, 
folhelhos e diatomictitos) e minerais, como a pirite. 
 
Recursos Energéticos, Assane Pena; UNILICUNGO 
Carvão Mineral 
• A norma ISO 11760 (2005) - Classificação dos Carvões, 
adopta a seguinte definição para o carvão: como sendo 
“rocha sedimentar carbonosa, fundamentalmente 
derivada da acumulação e preservação de restos 
vegetais, com matéria mineral associada 
correspondendo a um teor em cinzas inferior ou igual a 
50%, em massa, expresso na base seco” (Lemos de 
Sousa et al., 2012). Esta definição não inclui a turfa 
como carvão, mas sim como matéria-prima para 
formação dos carvões. 
 
• As outras definições referem-se ao carvão mineral 
como rochas essencialmente compostas por matéria 
orgânica fóssil e matéria mineral, que se acumulou em 
bacias sedimentares e sofreu um processo de alteração 
biogeoquímica (Lemos de Sousa, 1999). 
14/01/2016, Revisado em 
2019 
Recursos Energéticos, Assane Pena; 
UNILICUNGO 
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CARVÃO FÓSSIL ou NATURAL: definições 
International Committee for Coal and Organic Petrology (1963) 
“rocha sedimentar combustível, formada a partir de restos vegetais 
que se encontram em diferentes estados de conservação, tendo 
sofrido afundimento, seguido de compactação, em bacias 
originalmente pouco profundas” (definição reproduzida na norma ISO de terminologia ISO 
7404-1:1994). 
American Society for Testing and Materials (ASTM D 021-092a) 
“rocha sedimentar (em sentido geológico) castanha ou negra, 
composta principalmente por restos vegetais consolidados e 
quimicamente alterados” 
Glossary of Geology do American Geological Institute (1987) 
“rocha combustível contendo mais de 50% em peso e mais de 70% 
em volume de matéria carbonada, incluindo a humidade intrínseca” 
HI: “humidade no carvão em camada” 
International Standard Organization (ISO 11760:2005 Classificação dos carvões) 
“rocha sedimentar carbonada, fundamentalmente derivada de restos 
vegetais, com matéria mineral associada correspondendo a um teor 
em cinzas inferior ou igual a 50%, em massa, expresso na base seco”. 
definições correctas mas 
genéricas e sem precisão 
científica e tecnológica 
(Lemos de Sousa et al., 2012) 
definição mais precisa, fixa 
limites quantitativos 
relativamente à composição 
(Lemos de Sousa et al., 2012) 
Traduz, em termos práticos e com base em 
ensaios analíticos normalizados e 
correntes, limites quanto às percentagens 
relativas de matéria orgânica e de matéria 
mineral presentes no carvão. 
(Lemos de Sousa et al., 2012) 
CARVÃO MINERAL COMO FONTE DE ENERGIA 
De acordo com Borba (2001), o Carvão Mineral é uma fonte de 
energia devido à: 
Abundância das reservas,embora limitada; 
Distribuição geográfica das reservas; 
Baixos custos e estabilidade nos preços, relativamente a outros 
combustíveis. 
 
O carvão mineral foi a principal fonte de energia utilizada na 
Revolução Industrial e durante os séculos XVIII e XIX. A partir de 1970 
começaram a ser utilizadas novas formas de energia, como o petróleo 
e a eletricidade. 
 
Fontes renováveis, como biomassa, solar e eólica, vieram ocupar uma 
considerável parcela na matriz energética mundial, no entanto o 
Carvão Mineral deverá continuar a ser, por muitas décadas, um dos 
principais combustíveis para a geração de energia eléctrica, 
especialmente nos países em vias de desenvolvimento. 
 
 
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UNILICUNGO 
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2019 
Recursos Energéticos, Assane Pena; 
UNILICUNGO 
Entre os recursos energéticos não renováveis, o Carvão Mineral ocupa a 
primeira colocação em abundância e perspetiva de vida útil, sendo em 
longo prazo a mais importante reserva energética mundial, seguida do 
petróleo e do gás natural (Borba, 2001). 
CARVÃO MINERAL COMO FONTE DE ENERGIA 
Reservas Mundiais e Vida Útil Estimada em 
Anos do Carvão Mineral 
14/01/2016, Revisado em 
2019 
Recursos Energéticos, Assane Pena; 
UNILICUNGO 
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Entre os recursos energéticos não renováveis, o Carvão 
Mineral, também ocupa a primeira colocação em perspetiva 
de vida útil. 
 
Reservas e Produtores Mundiais de Carvão Mineral 
 
País Mtec % 
1º China 1289,6 41,1 
2º Estados Unidos 587,2 18,7 
3º Austrália 215,4 6,9 
4º Índia 181,0 5,8 
5º Africa do Sul 151,8 4,8 
6º Rússia 148,2 4,7 
7º Indonésia 107,5 3,4 
8º Polónia 62,3 2,0 
9º Alemanha 51,5 1,6 
10º Cazaquistão 48,3 1,5 
26º Brasil 2,2 0,1 
Total 3135,6 100 
Tabela. Os Dez maiores produtores de carvão mineral (em Mtec) 
 
10 14/01/2016, Revisado em 
2019 Recursos Energéticos, Assane Pena; UNILICUNGO 
Informação Inerente aos Maiores Consumidores de Carvão 
 Tabela. Os Dez maiores consumidores de carvão mineral (em Mtec) 
 País Mtec % 
1º China 1311,4 41,3 
2º Estados Unidos 573,7 18,1 
3º Austrália 208,0 6,5 
4º Índia 125,3 3,9 
5º Africa do Sul 97,7 3,1 
6º Rússia 94,5 3,0 
7º Indonésia 86,0 2,7 
8º Polónia 59,7 1,9 
9º Alemanha 57,1 1,8 
10º Cazaquistão 53,1 1,7 
26º Brasil 13,6 0,4 
Total 3177,5 100 
11 
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UNILICUNGO 
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PRINCIPAIS BACIAS CARBONIFERAS DE MOCAMBIQUE 
Bacias do Karoo em Moçambique (adaptado de 
Vasconcelos & Pedro, 2004, acrescido por Pena, 2019) 
1. Chicôa-Mecúcoè, (Mucanha Vuzi); 
2. Moatize-Muarazi-Minjova, 
3. N’condedzi-Mutarara, 
4. Sanângoè-Mefídzi, 
5. Canxixe (Canxixe, Maringué), 
6. Mpotepote (Espungabera, Mossurize); 
7. Maniamba (Lago, Niassa) e 
8. Lugenda (Cabo Delgado) 
 
Em todas estas bacias ocorrem 
afloramentos de carvão mais ou menos 
extensos, 
Bacia Carbonífera de Moatize 
• Pertence ao Supergrupo do Karoo. 
• As camadas de carvão pertencem à Formação de Moatize (Pérmico Inferior, PeM); 
• Composta por arenito arcósico branco-acinzentado, arenito fino argiloso ou 
micáceo com fósseis de plantas,e intercalações de argilito negro com camadas de 
carvão . 
(GTK Consortium, 2006) 
Tem 6 camadas de carvão principais, designadas de baixo para cima como: 
• Sousa Pinto, 
• Chipanga, 
• Bananeiras, 
• Intermédia, 
• Grande Falésia e 
• André. 
É consideradaum dos maiores jazigos de 
carvão do mundo, com reservas estimadas 
em pouco mais de 2,5 biliões de toneladas. 
 Acrescido por Pena, 2019 
1.Camada André- topo da série produtiva, constituída 
por bancadas de carvão inteceptadas apenas por dois 
leitos finos de xistos carbonosos, piritosos com com 1 à 2 
m de carvão. 
 
2. Camada Grande Falésia- constituida por xistos 
argilosos e carvões com 12 m de espessura. 
 
3. Camada Intermédia- formada por argilito negro e 
níveis de carvão muito pequeno. 
 
4. Camada Bananeira- a que corresponde a um complexo 
de xistos e carvão, este com fraca espessura e uma 
espessura de 9 m superior e 18 m inferior,ambas 
intercaladas por argilito arenoso. 
 
5. Camada Chipanga- a mais importante da série 
produtiva com uma camada basal de 2.5 à 3.6 de 
carvão, ou seja uma espessura de 36 m. 
 
6. Camada Sousa Pinto - constituída por um complexo 
carbonoso com 14 m de espessura. 
Factores que Contribuem para a Redução, Aumento e 
Estabilidade no Consumo de Carvão Mineral 
• A queima do Carvão Mineral ocasiona a acidificação das chuvas e outros efeitos da poluição 
atmosférica, esses efeitos ambientais contribuíram para a redução de 5% no consumo de 
Carvão Mineral durante a década de 1990 (AIE, 1997). 
 
• Apesar da intensa pressão ambientalista, a posição desse recurso Geológico vem se 
mantendo relativamente inabalável no cenário mundial, isso deve-se, em parte, aos progressos 
tecnológicos ocorridos nas áreas de prevenção e recuperação de danos ambientais durante os 
processos de extração e queima, mas principalmente a tecnologia dos recursos considerados 
limpos aumentarem a sua participação na matriz energética mundial (Borba, 2001, apud 
Meque, 2016). 
 
• Desde o final dos anos 1990, a alta nos preços do petróleo e do gás natural criou uma 
perspetiva favorável ao mercado internacional do carvão, visto que este recurso, além da 
posição que ocupa na economia de alguns países assim como a sua distribuição 
geoestratégica, ainda é um substituto para os demais combustíveis fosseis, tendo importante 
papel moderador nos preços do mercado de recursos energéticos (Borba, 2001). 
14/01/2016, Revisado em 2019 Recursos Energéticos, Assane Pena; UNILICUNGO 16 
Carvão Fossil: Genese, evolução e 
caracterização 
Período 
- Carbónico (23,74 %) 
- Pérmico (16,91%) 
- Cretáceo e principalmente no 
Terciário (54,78%) 
 
• Idade de 
Carvão 
mineral 
1ª Fase: acumulação 
(humificação ou 
turbificação) - forma TURFA 
(decomposição parcial por 
ação das bactérias). 
• Factores: pressão litostática 
• algas e esporos- SAPROPÉLICO 
• restos plantas terrestres-HÚMICO (não 
são sujeito a putrefação). 
2ª Fase: Incarbonização - enriquecimento 
da matéria orgânica em carbono fixo. 
- Humidade - baixa 
- matéria volátil - baixa 
- Resulta a serie de carvão: turfa, lignite, 
hulha (betuminoso) e antracite. 
• Aumento da Pressão 
e temperatura. 
• Diagénese, 
Catagénese, 
Metagénese e 
epimetamórfica. 
Génese de carvão mineral e 
respetivas fases 
 
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14/01/2016, Revisado em 
2019 Recursos Energéticos, Assane Pena; UNILICUNGO 
 
Em geral, as camadas de carvão têm origem em turfa depositada em 
pântanos ou palustres. 
 
BASES GEOLOGICAS DA FORMAÇÃO DO CARVÃO 
O ciclo genético do carvão inicia-se pela acumulação de matéria 
orgânica vegetal em ecossistemas associados a meios 
sedimentares continentais e costeiros, onde o equilíbrio entre a 
produtividade biológica e a destruição da matéria orgânica por 
biodegradação é determinante para a preservação do material 
depositado. 
Atendendo ao regime hidrológico e ao modo como se faz o abastecimento de nutrientes, 
é frequente considerar os seguintes tipos de sistemas: 
(i) ombrotróficos, se o fornecimento de nutrientes depende, exclusivamente, da 
pluviosidade e, 
(ii) minerotróficos, onde os nutrientes são fornecidos por águas provenientes de outras 
fontes, nomeadamente águas freáticas ou de escorrência. 
(iii) Os sistemas pobres em nutrientes são designados por oligotróficos. 
Ecossistemas palustres actuais 
Influência da precipitação e do nível freático no estabelecimento dos ecossistemas palustres (segundo Moore 1987). 
P-precipitação; E – Evaporação 
A turfa é um depósito não consolidado de restos mortos de 
vegetais num ambiente saturado de água tal como uma 
charneca, um pântano ou um paúl. As estruturas da matéria 
vegetal podem ser vistas, e, quando seca, a turfa arde 
livremente. 
A turfa é a matéria-prima do carvão 
1ª Fase-formação de TURFA 
A turfa é composta por restos mortos da própria 
vegetação existente em turfeiras, não 
consolidados e, mais ou menos, fortemente 
decompostos por turbificação (ou humificação) 
em condições essencialmente anaeróbicas e de 
saturação de água (Lemos de Sousa et al., 2012). 
Na turfa podem ainda observar-se as estruturas 
dos vegetais que a constituem, o teor em 
humidade é sempre alto (pelo menos 75%, 
muitas vezes superior a 90%), o teor em carbono 
é de cerca de 50% a 60% e, em oxigénio, de 
cerca de 30% (Lemos de Sousa et al., 2012). 
Os factores de formação de um pântano turfeiro: 
• Desenvolvimento Evolucionário da Flora 
• Clima 
• Requisitos Paleogeográficos e Tectónicos 
• Crescimento da Turfa, Compressão e Tempo de Formação do Carvão 
• Desenvolvimento de Fácies Carboníferos 
• Tipos de Deposição 
• Comunidades Vegetais 
• Meios de Deposição 
• Fornecimento de Nutrientes 
• Valor pH, Actividade Bacteriana, Enxofre 
• Temperatura da Turfa 
• Potencial Redox 
• Diagénese da Turfa ou Turbificação 
• Incarbonização e Betuminização 
• Diagénese de Rochas Minerogénicas 
depende 
 
Por exemplo, o contributo de matéria vegetal para a matéria 
morta: florestas boreais de coníferas: 100-400 g/m2/ano; 
florestas tropicais: 600-1200 g/m2/ano. 
Por exemplo: 
NO ORDOVÍCICO MÉDIO SURGIRAM AS PRIMEIRAS PLANTAS 
TERRESTRES; 
NO DEVÓNICO TARDIO DEU-SE O INÍCIO DO 
DESENVOLVIMENTO DAS GIMNOSPÉRMICAS; 
NO CRETÁCICO INFERIOR DEU-SE O INÍCIO DO 
DESENVOLVIMENTO DAS ANGIOSPÉRMICAS. 
Plantas Evolução Pluviosidade Temperatura 
CLIMA 
 
TOPOGRAFIA 
NUTRIENTES 
TECTÓNICA pH e 
Eh 
VEGETAÇÃO 
 
caracteriza-se por valores médios 
de 
 
depende 
A produção e preservação de grandes 
quantidade de matéria vegetal 
NOS ECOSSISTEMAS 
ORIGEM DOS PANTANOS TURFEIROS 
Carvoes com origem em Gimnospermicas do tipo: 
Ginkgophyta, Cicadineas e Coniferas 
 
Carvoes com origem em Gimnospermicas do tipo: 
Glossopterys, Cordaites, Gangamopterys ( Africa Austral) 
 
Desenvolvimento Evolutivo 
da flora: 
ORIGEM DOS PANTANOS TURFEIROS 
Rapida evolucao da flora - Angiospermicas 
Carbonifero 
PERIODOS DO CARVAO BETUMINOSO 
ORIGEM DOS PANTANOS TURFEIROS CLIMA 
CARBONIFERO PERMICO 
HEMISFERIO 
NORTE 
HEMISFERIO 
SUL 
CLIMAS 
TEMPERADOS OU 
FRIOS E 
HUMIDOS 
CLIMAS 
QUENTES E 
HUMIDOS 
BANDAS FINAS DE CARVAO BRILHANTE, 
A PARTIR DE VEGETACAO ARBUSTIVA 
BANDAS ESPESSAS DE CARVAO BRILHANTE, 
A PARTIR DE TRONCOS DE ARVORES 
CARVOES 
NORTE-ATLANTICOS 
CARVOES 
GONDWANICOS 
ORIGEM DOS PANTANOS TURFEIROS PALEOGEOGRAFIA 
 
DEPOSITOS DE CARVÃO 
Dependendo da posição geográfica no momento da deposição, os depósitos de 
carvão são: 
• Parálicos (carvões parálicos), quando são directa ou indirectamente controlados por 
acção marinha ou, como límnicos, se não têm qualquer relação genética com o mar 
(Diessel 1992). 
• Límnicos (carvões límnicos), devido ao seu contexto deposicional (ambientes 
francamente continentais em bacias intramontanhosas/intracontinentais. 
Segundo Teichmüller (in Taylor et al. 1998), é raro encontrar carvões que manifestem 
um carácter inteiramente parálico ou límnico sendo, no entanto, frequente a 
ocorrência de tipos transicionais. 
 
A distinção entre estes dois tipos de depósitos é estabelecida com base na natureza 
das sequências sedimentaresàs quais se encontram associados, sendo normal 
considerar como parálicos, todos os carvões intercalados em séries sedimentares 
marinhas e, como límnicos, aqueles onde estas sequências não estão presentes. 
ORIGEM DOS PANTANOS TURFEIROS 
 FACTORES ESTRUTURAL E TECTONICA 
podem ser 
produzem produzem produzem 
podem dar origem a podem dar origem a 
sapropélico 
 
Rochas-mãe 
petróleo 
 
gás natural 
 
carvão húmico carvão 
gás natural 
 
plâncton 
 
matéria orgânica vegetal 
 
terrestres 
 
transição 
 
lacustres ou marinhos 
Tipos de ambientes e depósitos 
A FORMAÇÃO DA TURFA - TURBIFICAÇÃO 
(peatification) OU HUMIFICAÇÃO 
Ambientes subaquáticos com elevada produtividade biológica animal e vegetal mas 
intensa biodegradação por oxidação e acção bacteriana, a quantidade de matéria 
orgânica preservada é bastante inferior àquela que poderá ocorrer em sistemas 
deposicionais mais protegidos e com menor quantidade de água, onde a biodegradação é 
menos efectiva (ambientes palustres) são os ambientes mais propícios para a acumulação 
da matéria original dos carvões, em particular dos carvões húmicos 
carvões sapropélicos são gerados, por 
putrefacção, em ambientes subaquáticos com 
vegetação flutuante ou matéria orgânica 
alóctone. 
CARVÃO HÚMICOS E SAPROPÉLICOS 
Diagénese 
2ª FASE-O PROCESSO DE INCARBONIZAÇÃO 
(o exemplo do carvão fóssil) 
TURFA 
LIGNITE 
 
Catagénese 
 
 
ANTRACITE Metagénese 
GRAFITE 
Anquimetamorfismo 
(= metamorfismo 
incipiente, precoce, ou de 
muito baixo grau) 
fase bioquímica 
fase geoquímica 
0,6 Ro 
CARVÃO BETUMINOSO 
 
 
 
 
 
 
 
 
DIAGÉNESE 
(o exemplo do carvão fóssil) 
Diagénese 
TURFA 
LIGNITE 
fase bioquímica 
fase geoquímica 
0,6 % Ro 
CARVÃO BETUMINOSO 
(peatification) OU 
HUMIFICAÇÃO 
Estádio 1 
 TURBIFICAÇÃO 
Estádio 2 
GEOPOLIMERIZAÇÃO 
A formação da turfa (turbificação; peatification) precede a incarbonização e inclui processos químicos, 
físicos e biológicos que ocorrem quase logo após a deposição do material vegetal na turfeira. 
 
Estes processos são influenciados pelo: 
(i) tipo de material vegetal: celulose, hemicelulose, pectina, lignina, taninos, pigmentos, etc.; 
(ii) nutrientes como Ca, P, K, e N que influenciam a actividade bacteriana; 
(iii) acidez, quanto mais ácida é a turfa menor é a actividade bacteriana; 
(iv) temperatura, a temperatura elevada favorece a vida bacteriana e de fungos. 
50 cm 
10 m 
Superfície da turfeira 
“peatigenic layer” Bactérias aeróbicas, actinomicetes e fungos 
Bactérias anaeróbicas 
Desaparecimento de substâncias facilmente 
assimiláveis 
A
ct
iv
id
ad
e
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e 
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go
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as
. 
+ 
- 
Componentes vegetais 
Nutrientes 
Acidez 
Temperatura 
Processos físico-químicos: 
oxidação, fotólise, termólise, etc. 
O processo mais importante que ocorre durante a turbificação é a HUMIFICAÇÃO, i.e. a formação 
de substâncias húmicas sobretudo a partir da lignina e da celulose das paredes celulares das plantas. 
As substâncias húmicas são compostos escuros de composição complexa. Contém os elementos C, O, 
H e N. São caracterizadas pelos núcleos aromáticos e pelos grupos funcionais hidroxilo (-OH) e 
carboxilo (-COOH). À medida que a diagénese prossegue perdem o carácter ácido pela remoção dos 
grupos –OH e –COOH e transformam-se em huminas (insolúveis nos solventes orgânicos habituais). 
degradação microbiológica, 
polimerização e condensação 
CO2, H2O CH4 biogénico 
BIOPOLÍMEROS 
oxidação, fotólise, termólise, 
degradação microbiológica, etc. 
POLICONDENSAÇÃO 
Ácidos fúlvicos 
Ácidos húmicos 
HUMINAS 
INSOLUBILIZAÇÃO 
–OH 
–COOH 
AS CONDIÇÕES NA TURFEIRA 
Dependem de 
tais como 
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v
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Factores ecológicos Factores geológicos 
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tais como 
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Constituem o SISTEMA DEPOSICIONAL e as 
CONDIÇÕES TECTÓNICAS capazes de: 
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manter as características do 
ecossistema durante um longo 
período de tempo; 
impedir a entrada sistemática 
de grandes fluxos de material 
inorgânico; 
permitir o enterramento do 
ecossistema após o período 
normal de desenvolvimento. 
ECOSSISTEMA que permita: 
produzir grande 
quantidade de 
material vegetal ; 
preservar a matéria 
orgânica (sem putrefacção 
nem oxidação excessiva). 
A produção de grandes quantidade de 
matéria vegetal 
 
TOPOGRAFIA 
NUTRIENTES 
TECTÓNICA 
VEGETAÇÃO 
CLIMA 
Depende: 
 
CARVÃO BETUMINOSO 
TURFA 
LIGNITE 
fase bioquímica 
Diagénese 
fase geoquímica 
0,6 Ro 
 TURBIFICAÇÃO 
Estádio 1 
Estádio 2 
DESIDRATAÇÃO 
GEOPOLIMERIZAÇÃO 
Catagénese 
degradação térmica 
• COBERTURA SEDIMENTAR 
• CATÁLIZE MO MINERAIS 
• AFUNDIMENTO 
• COMPACÇÃO 
• EXPULSÃO DE ÁGUA 
• LIBERTAÇÃO DE CO2 
• FORMAÇÃO DE GEOPOLÍMEROS 
• DESAPARECIMENTO DE ESTRUTURAS 
VEGETAIS À VISTA DESARMADA 
FLUIDOS 
MATRIZ MINERAL 
PRESSÃO 
TEMPERATURA-TEMPO 
Processos físico-químicos 
MICROORGANISMOS 
CARVÃO SUB-BETUMINOSO 
FACTORES 
TEMPO 
PRESSÃO 
TEMPERATURA 
CARVÃO 
BETUMINOSO 
C
a
ta
g
én
es
e 
M
et
a
g
én
es
e 
ANTRACITE 
0,6% Ro 
2,0% Ro 
6,0% Ro ou 8,0% Rmax 
SEMIGRAFITE 
GRAFITE 
Metamorfismo 
(propriamente dito) 
A
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(=
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m
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o
 b
a
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o
 g
ra
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) 
Degradação térmica 
craqueamento 
Geração de petróleo 
Geração de gás 
Geração de gás 
seco 
TEMPERATURA, PRESSÃO e TEMPO Factores- 
Representação molecular de: 
(1) Lignite e carvoes castanhos; 
(2) carvão betuminoso; 
(3) antracite. 
(Mathews, J.P., Chaffee, A.L., 2012. The molecular representations 
of coal – A review. Fuel 96, 1-14. 
2 3 
O FACTOR TEMPERATURA 
IMPORTÂNCIA 
O FACTOR TEMPO/TEMPERATURA É RESPONSÁVEL PELO AUMENTO DA AROMATICIDADE, 
CONDENSAÇÃO E PERDA DE MATÉRIAS VOLÁTEIS. 
14/01/2016, Revisado em 
2019 
Recursos Energéticos, Assane Pena; 
UNILICUNGO 
44 
O FACTOR PRESSÃO 
A Pressão é um factor 
fundamental durante a 
diagénese, pois vai forçar a 
saída de água e a diminuição da 
porosidade. 
A Pressão é também considerada um 
factor fundamental no 
desenvolvimento da estrutura 
cristalina grafítica, nomeadamente a 
pressão cisalhante. 
Representação molecular da estrutura da grafite. 
Compressão de uma lignite com 270kg/cm2 
(equivalentes a uma cobertura sedimentar com 
1200 metros de espessura). 
14/01/2016, R
evisad
o
 em
 
2019 
Recursos Energéticos, Assane Pena; 
UNILICUNGO 
45 
BACIA DE MOSCOVO 
BACIA 
DO 
DOURO 
O FACTOR: TEMPO 
Diagrama de Karweill no qual se relaciona tempo de afundimento, temperatura e grau dos carvões (segundo Bostick 
1973; in Lemos de sousa et al., 2012). 
14/01/2016, R
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o
 em
 
2019
 
Recursos Energéticos, Assane Pena; UNILICUNGO 
46 
Três Períodos Geológicos de Formação de 
Grandes Depósitos de Carvão: 
Carbonífero 
Pérmico 
Cretáceo, Pricinpalmente no Terciário 
Reconstrução paleogeográfica global da Terra no período Carbonífero (tardio; Pennsylvaniano") 
há 300 Ma. A Laurásia encontra-se numa posição equatorial. 
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Carbonífero 
Florestas de Licopódios em clima 
tropical 
turfeiras. 
e rápido afundimento das 
Formam-se grandes depósitos de 
carvão na Laurásia. 
Fóssil de Licopódio do 
Período Carbonífero 
Lepidodendron (extrema esquerda, Carbonífero tardio, 
altura 50 m), Sigillaria (esquerda, Carbonífero tardio, 
altura 40 m), Valmeyerodendron (topo meio, 
Carbonífero inicial, 0.6 m), Protolepidodendron (topo 
direita, Devónico médio, 0.2 m), Chaloneria (fundo meio, 
Carbonifero tardio, 2 m), Pleuromeia (fundo direita, 
Triasico, 2 m). 
Pérmico 
Vastas áreas de ecossistemas de clima frio e húmido (e.g., 
tundra, sub-polar) formaram turfeiras com afundimento lento. 
Formaram-se grandes depósitos de carvão no Gonduâna. 
Terciário 
Desenvolvimento das angiospérmicas e grande acumulação e 
preservação de matéria orgânica vegetal. 
Formaram-se depósitos muitos espessos de carvões, e.g., 
carvão da Venezuela e Colômbia. 
Esquerda: paisagem do Terciário na Ásia. 
Direita: (topo) orquídea; (centro) floresta 
de coníferas; (fundo) herbáceas, bamboo. 
TURFA 
TURFEIRA 
LIGNITE 
ANTRACITE 
CARVÃO 
BETUMINOSO 
HUMIFICAÇÃO PERDA DE 
ÁGUA 
DIMINUIÇÃO DA POROSIDADE 
Variação das propriedades na sequência evolutiva dos carvões 
Incarbonização bioquímica e geoquímica 
Incarbonização geoquímica 
 
variações nas propriedades físicas: 
AUMENTO DO PODER REFLECTOR 
DIMINUIÇÃO DA FLUORESCÊNCIA 
AUMENTO DA DUREZA 
VARIAÇÃO DA MICROPOROSIDADE 
FORMAÇÃO DA ESTRUTURA CRISTALINA 
(etc.) 
 
 
variações nas propriedades químicas: 
AUMENTO DO TEOR EM CARBONO 
DIMINUIÇÃO DO TEOR EM MATÉRIAS 
VOLÁTEIS, OXIGÉNIO E HIDROGÉNIO (etc.) 
AUMENTO DA AROMATICIDADE 
 
AUMENTO DO PODER CALORÍFICO 
O ciclo genético do carvão é completado por processos bioquímicos e físico-
químicos mais ou menos complexos ocorridos após a deposição da matéria 
orgânica e designados, genericamente, por incarbonização. 
incarbonização bioquímica, os restos vegetais são degradados por acção 
bacteriana (bactérias aérobias na zona superficial da turfeira e anaeróbias nas 
zonas mais profundas), e acção química (reacções de condensação, polimerização 
e redução), com produção de substâncias húmicas (humificação) que vão, 
progressivamente, sendo gelificadas (gelificação). 
Incarbonização geoquímica, dependem de factores termodinâmicos associados à 
subsidência da bacia os quais, por sua vez, são condicionadas pelo contexto geotectónico 
em que a bacia se insere. O aumento da pressão e da temperatura e o tempo durante o 
qual estes factores actuam, são os principais responsáveis pela evolução pós-deposicional 
da matéria orgânica, imprimindo nesta características que podem ser detectadas através 
de estudos petrográficos e geoquímicos, entre outros. 
incarbonização bioquímica e geoquímica 
SALTOS DE INCARBONIZAÇÃO: 
correspondem alterações mais ou menos 
bruscas das propriedades em relação com 
transformações fundamentais, a saber: 
(Stach et al. 1982; in Lemos de Sousa et al., 2012): 
1º salto de incarbonização – Ocorre quando o grau de um carvão corresponde a cerca 
de 0,6% Ro, coincidindo com a formação da micrinite. 
 
Janela do petróleo 
 
2º salto de incarbonização - Ocorre quando o grau de um carvão corresponde a cerca de 1,3% Ro. 
Marcada redução de oxigénio, sob a forma de CO2 e H2O, e pelo início da perda de hidrogénio sob a forma de metano. 
 
3º salto de incarbonização - Ocorre quando o grau de um carvão corresponde a cerca de 2,5% Ro. 
Coincide com perdas suplementares de hidrogénio sob a forma de metano, correspondendo a uma forte aromatização e 
condensação em anéis dos compostos humínicos. 
 
4º salto de incarbonização - Verifica-se quando o grau de um carvão corresponde a cerca a 3,7% Ro. 
Coincide com nova perda de hidrogénio sob a forma de metano e um incremento dos fenómenos de aromatização e 
condensação. 
depende da evolução pós-deposicional 
Incarbonização 
BIOQUÍMICA GEOQUÍMICA 
nomeadamente 
humificação gelificação 
nomeadamente 
vitrinização 
• destruição da celulose; 
• formação de substâncias 
húmicas a partir da lignina; 
• formação de ácidos gordos a 
partir da celulose. 
depende de 
FACTORES ECOLÓGICOS 
através da acção de 
fungos e bactérias 
ocorre 
 * formação de geles húmicos 
* transformação das paredes 
celulares em geles. 
* precipitação de geles em 
espaços vazios. 
através de reacções 
químicas ocorre 
depende de 
FACTORES GEOLÓGICOS 
• libertação de produtos líquidos e 
gasosos: betumes, H2O, CH4, CO2. 
• aumento da aromatização. 
• aumento do teor em carbono. 
devido ao efeito da 
pressão e temperatura 
Uma vez estabilizada a matéria orgânica por humificação (huminas) ou 
putrefação termina a fase bioquímica da diagénese. Sucedem-se os 
processos geoquímicos relativos ao processo de incarbonização que 
incluem: 
(i) a fase geoquímica da diagénese; 
 
(ii) o anquimetamorfismo: 
(a) a metagénese; 
(b) a catagénese. 
são o produto Os caustobiólitos (matéria orgânica sedimentar fóssil) 
destas fases. 
 
 
Caustobiólitos = Matéria orgânica sedimentar fóssil, Matéria carbonácea 
 
 
. 
“produtos combustíveis dos organismos vivos, ricos em carbono, fluídos ou sólidos, fósseis, 
subfósseis ou formados recentemente após a morte” (Potonié, 1908). 
 
“rochas que contenham quantidades mais ou menosimportantes de compostos 
carbonados de origem orgânica ou, mesmo, carbono puro, desde que este último seja de 
origem orgânica” (International Committee for Coal and Organic Petrology (ICCP,1963) 
SOLÚVEIS 
TRANSIÇÃO 
Caustobiólitos, dividem-se 
com base no critério 
solubilidade/insolubilidade 
nos solventes orgânicos usuais 
 
 
 
 
 
E 
 
 
 
INSOLÚVEIS 
 
cr
it
ér
io
s 
p
et
ro
gr
áf
ic
o
s 
A forma mais comum de 
ocorrência de carbono 
orgânico na Natureza é a 
forma dispersa nas 
rochas sedimentares e 
nos sedimentos. 
CAUSTOBIÓLITOS 
QUEROGÉNEO 
carvão 
0,1 – 0,2 % 
5,0% 
 petróleo 
por pirólise 
(inclui petróleo e 
migrabetume) 
BETUME 
99,8 – 99,9 % 
0,1 % 
Shales ricos 
em MO 
1,0 % 
Rochas sedimentares 
ricas em MO 
98,9 % 
Shales ricos 
em MO 
Xistos 
betuminosos 
99,0 % 1,0 % 
0,0002 % 
GÁS NATURAL 
destes 
MATÉRIA ORGÂNICA CONCENTRADA MATÉRIA ORGANICA DISPERSA 
Carvão fóssil Rochas pelíticas, siliciclásticas, carbonatadas com 
matéria carbonosa (piçarras, folhelhos, shales) 
A maior parte da matéria orgânica (MO) numa rocha representa os restos sólidos, habitualmente 
pretos ou escuros, de animais ou plantas que viveram quando a rocha se depositou. Nalguns casos 
raros esta MO pode estar concentrada (carvões) ou dispersa (rochas pelíticas carbonosas) (Taylor et al., 
1998). 
Nos ambientes terrestres e de transição é 
possível produzir, depositar e preservar 
grandes quantidades de matéria orgânica, 
Nos ambientes aquáticos o fitoplancton é o 
grande responsável pela produção de matéria 
orgânica, resultando em camadas com 
concentração de matéria orgânica fóssil. 
baixa 
resultando em camadas com elevada 
concentração de matéria orgânica fóssil. 
MATÉRIA ORGÂNICA CONCENTRADA MATÉRIA ORGÂNICA DISPERSA 
 
m materiais naturais resultantes da acumulação, 
preservação e evolução de matéria orgânica 
origina origina 
Processos biogénicos e 
geoquímicos 
produtos gerados durante a maturação da 
matéria orgânica e posterior cracking 
(=quebras de cadeia carbonica longa por acção 
de tempertarutra; diferenças de pontos de 
fusão). 
através de processos bioquímicos e 
geoquímicos de incarbonização. 
 
carvão 
 
petróleo 
 
gás 
 
dispersa nos sedimentos 
 
concentrada nos sedimentos 
Combustíveis fósseis 
Querogénio=do inglês kerogen) 
Um outro conceito importante a reter e a relacionar com o de caustobiólito é o de Cerógeneo: 
 
“fracção de matéria orgânica sedimentar insolúvel nos solventes orgânicos usuais”. 
(Durand, 1980 in Lemos de Sousa et al., 2012) 
 
Inclui: 
todos os carvões (húmicos e sapropélicos), turfa, “betumes sólidos” insolúveis e matéria 
orgânica nos sedimentos recentes e nos solos. 
 Fracção INSOLÚVEL (querogénio) 
Fracção SOLÚVEL 
 (betume ou betume dos geoquímicos) 
Matéria orgânica sedimentar 
(geoquímica orgânica 
clássica) 
Cerogéneo dos petrógrafos 
Organólitos / Organoclastos 
(incluindo “betumes sólidos ou dos 
petrógrafos” (protobetumes ou 
migrabetumes solúveis ou insolúveis) e 
microcomponentes amorfos ou figurados) 
Cerogéneo dos geoquímicos 
QUEROGÊNIO/ CEROGÉNEO 
dos geoquímicos 
 
 
(adaptado de Lemos de Sousa et al., 2012: vide p. 
14) 
A classificação química do cerogéneo e, indirectamente, do conjunto das rochas e produtos orgânicos 
naturais, foi estabelecida através das razões atómicas H/C e O/C no Diagrama de van Krevelen no qual 
se distingue claramente o cerogéneo dos tipos I, II e III, mas também reflecte a incarbonização. 
ORGANÓLITOS ou ORGANOCLASTOS 
O cerogéneo tipo IV (ou 
residual) foi incorporado 
posteriormente. 
Main types and evolution paths of kerogen: types I, II and III (from Tissot and 
Welte, 1984; Figure II.4.11, Chapter 5, page 161). 
Razões atómicas H/C e O/C no Diagrama de van Krevelen 
14/01/2016, Revisado em 
2019 
Recursos Energéticos, Assane Pena; 
UNILICUNGO 
65 
Razões atómicas H/C e O/C no Diagrama de van Krevelen 
MATURAÇÃO DOS DIFERENTES TIPOS DE 
QUEROGÊNIO 
1,5 
0,5 
H/C 1,0 
0,05 0,10 0,15
 0,2
0 
O/C 
0 
0,4% 
Ro 
0,5 
1,5 
2,0 
Janela de gera¨‹o de —leo 
TIPO I 
 TIPO I I 
T IPO III 
Janela de geração de óleo 
Tipo I: predominantemente 
formado a partir de algas e 
bactérias, rico em H e pobre em 
O) 
Tipo III: predominantemente 
formado a partir de restos de 
vegetais terrestres carreados 
para a bacia, rico em O e pobre 
em H) 
Tipo II: intermédio (podre em H 
e rico em O do que o Tipo I). 
 
Ro: Poder Reflector da Vitrinite. 
1,0 
RECURSOS ENERGÉTICOS– Maturação e Reflectância da Vitrinite 
J. Pacheco, 2007 
Assane Pena, (2018) 
in L. Menezes 
Pinheiro, 2014 
Extração de carvão mineral 
• Depende da profundidade mineral e tipo de solo. 
 
 
 
 
 
 
67 
14/01/2016, Revisado em 
2019 
Camada não apropriada para 
perfuração 
Céu aberto 
Camadas profundas e veios de 
rochas subterrâneo 
Recursos Energéticos, Assane Pena; 
UNILICUNGO 
Imagens ilustrando modos de extração de carvão mineral 
68 
14/01/2016, Revisado em 
2019 
Recursos Energéticos, Assane Pena; 
UNILICUNGO 
Extração do 
carvão no solo 
Fragmentado e 
armazenado em 
silos 
 
Transportado à 
centrais 
temelétricas 
• é transformado em pó para melhor 
aproveitamento térmico na queima nas 
fornalhas das caldeiras 
Queima e 
libertação de 
calor 
• Transformação 
de calor em 
vapor 
Transferência de 
energia vapor para água 
dos tubos das fornalhas 
• Depende da 
friabilidade do 
material; 
Transformação de energia 
térmica (vapor) em energia 
cinética 
• Movimentação 
das turbinas 
do gerador 
Produção de 
energia elétrica 
 
 Resumo esquemático de extração de carvão a produção de energia 
69 
14/01/2016, Revisado em 
2019 
Recursos Energéticos, Assane Pena; 
UNILICUNGO 
ESTUDO DAS ROCHAS E PRODUTOS 
ORGÂNICOS NATURAIS 
descoberta e desenvolvimento 
histórico da utilização dos 
combustíveis fósseis 
interrogações sobre a origem 
do petróleo, sucede-se à 
petrologia orgânica 
Livro de base: tratado ou livro de texto, aceite pela comunidade científica da especialidade como contendo a doutrina 
básica em relação tanto ao objecto como aos métodos de trabalho e de investigação (Lemos de Sousa et al., 2012) 
tem como livro 
de base tem como livros 
de base 
Lehrbuch der 
Kohlenpetrographie 
(Erich Stach, 1935) 
Petroleum Formation 
and Occurrence 
(Tissot & Welte, 1978, 1984) 
 
Kerogen 
(Durand 1980) 
essencialmente em 
conexão com o 
estudo do carvão 
PETROLOGIA 
ORGÂNICA 
GEOQUÍMICA 
ORGÂNICA 
ligada à pesquisa 
petrolífera 
designa, 
formalmente, o 
“Diagrama de van 
Krevelen” 
diagrama geoquímico, 
base e de síntese, das 
rochas e produtos 
orgânicos naturais 
com o objectivo de 
conhecer as leis do 
METAMORFISMO ORGÂNICO 
Métodos de estudo dos carvões 
• petrográficos 
– composição 
– reflectância 
– fluorescência 
• químicos, físicos e 
físico-químicos 
– análise química imediata e 
elementar 
– formas de enxofre 
– poder calorífico 
– parâmetros estruturais e 
tecnológicos 
Baseados em especificações normativas 
 Internacionais - ISO e CEE-NU 
 Regionais - ASTM (EUA e Canadá) e EN (U.Eur.) 
 Nacionais - NP, DIN, UNE, BS, NF, SABS..... 
√ amostras polidas 
√ imersão em óleo 
√ microscópio de reflexão 
–luz branca (546 nm) 
–luz azul/ultravioleta 
(fluorescência) 
√ organização estrutural - 
espectroscopia micro-Raman e 
difracção de Raios X 
√ grupos funcionais orgânicos 
√ composição e fusibilidade das 
cinzas 
√ moabilidade 
√ propriedades plastométricas e 
dilatométricas