Landare-jatorriko arroka sedimentario beltz geruzatua da harrikatza, batez ere karbonoz osatua eta ikazte deituriko prozesuaren bidez sortua. Duela 500 milioi urte, hasieran urtarrak ziren lehen alga eta landareetako batzuk itsasoko ur epelak utzi, 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) eta, hein txikiagoan, Kretazeoan (duela 145,6 eta 97 milioi urte), eta oso ugaria da munduko ia lurralde guztietan. Garai horietan, eremu kontinentalen kokapenak (eremu ekuatorialaren inguruan kokatuak baitzeuden) eta klima epel eta euritsuak kontinente gehienak landare eta baso tropikal ugariz estaliak egotea ekarri zuen. Hildakoan, materia organikoa urpean (ingurune erreduzitzailean) metatu, eta bakterio anaerobioen eraginez deskonposatzen hasi zen; hala, oxigenoa eta hidrogenoa askatu eta karbono-proportzioa handitu zen. Ondorioz, aintzira, ibai, delta eta antzeko ingurune sedimentarioetan, karbono ugari zuten zohikatzaren moduko sedimentu kantitate itzelak metatu ziren. Gerora, sedimentu horiek beste batzuek estali zituzten, eta lurperatuz joan ziren. Lurperatu ahala, gradiente geotermikoak eraginda, tenperatura igo egiten da eta presio litostatikoa handitu; hartara, ikazte-prozesurako beharrezko baldintzak sortzen dira.

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 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). Zenbaitzuek zohikatza (< % 60 karbono) ere harrikatzen artean sailkatzen dute. Karbonoa ez ezik, harrikatzek hidrokarburo lurrunkor arinagoak, sufrea eta nitrogenoa ere badituzte. Horietako batzuk harrikatza erretzearen emaitza diren errauts gisa gelditzen dira.

• 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.

• Lignitoa: zohikatzak baino karbono-eduki handiagoa du. Industrian erabiltzen 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 errez desegiten da. 17,2 MJ/kg-ko berotze-ahalmena du.

• 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 gorena 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.

• 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 bere aitzindari diren harrikatzenak ez bezalakoak dira, eta industrian hainbat helburutarako erabiltzen dira.

Harrikatz-motak (iturria: EVE-EEEren Energiaren Hiztegi Entziklopedikoa)

Erabilera

Egur-ikatza izan da gizakiak lehenengo eta luzaroen erabili duen ikatz-mota. Gizakiak 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 ez ezik, lehenengo gizakien marrazkietarako zein idatzietarako pigmentuak eta sutautsa egiteko eta bihotzerrea sendatzeko botikatzat ere erabili izan zen.

Industria Iraultzaren hasierarekin batera, burdingintzan geroz eta urriagoa zen egur-ikatzaren partez, harrikatzetik eratorritako kokea erabiltzen hasi zen. Lurrun-makinetan ere erabiltzen hasia zen harrikatza, eta Industria Iraultza gertatu bitartean energia-iturri nagusi bihurtu zen, zibilizazio industrialaren eta bizimodu modernoaren oinarrizko energia, beraz.

Harrikatz-mota guztiak dira erabilgarri. Zohikatza duela zenbait mende hasi zen erabiltzen etxeetan zein atari zabalean sua egiteko. Gaur egun, labeetan eta beheko suetan erretzeko erabiltzen da eta, oso ur-xurgatzaile ona denez, lorezaintzan ere erabiltzen da. Burdingintzan kokea erabiltzen da, burdin mea erreduzitzeko. Ia karbonoz soilik osaturiko erregai solidoa da kokea, eta kalitate handieneko harrikatz bituminosoak eta antrazitak koke-labeetan ikaztuz lortzen da. Harrikatzetik kokea lortzeko prozesu-multzoak azpiproduktu ugari sortzen ditu, hala nola harrikatz-gasa edo koke-gasa eta harrikatz-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.

Geroago, XX. mendean zehar, gas naturalaren eta petrolioaren kostu txikiagoak eta erabilgarritasunaren handitzeak harrikatza eta harrikatzetik lortutako gas-erregaien eta bestelako produktuen gainbehera ekarri zuen. Hala ere, 1973ko krisialdiak eta ondorengo beste zenbaitek (Iran eta Iraken arteko gudak, Kuwaiteko inbasioak...) petrolioaren prezioa goititu zuten eta, ondorioz, zentral termikoak eta energia asko kontsumitzen duten industriak harrikatza erabiltzen hasi dira berriro ere, eta galdutako merkatua apur bat suspertzen hasi da. Azken hamarkadetan, herrialde industrializatuek harrikatzaren gasifikazio-prozesu eta teknologia berri garbien erabilera bultzatu dute.

Gaur egun, harrikatz gehiena zentral termikoetan erretzen da, elektrizitatea sortzeko erabiltzen den 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.

Bizi dugun 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, hala nola ikatz aktibatua edo koloratzaileak egiteko, elektrizitate-eroale berrien garapenean, hainbat material plastiko eta karbono-zuntzak egiteko eta abarretarako.

Harrikatz-meategia

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 horretan, antrazita eta, batez ere, harrikatz bituminosoa, labe garaietan eta industrian erregai nagusia zen kokea egiteko erabiltzen ziren. 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, eta, hala, koke-kantitate txikiak eskuratzen ziren. Gerora, 1763an, koke-labe estuez osatutako multzo edo bateriak asmatzearekin, harrikatz-pisuaren < % 65eko koke-errendimendua lortu zen. Prozesu horretan, kokeaz gain, beste bi gai eratzen ziren: harrikatz-gasa edo koke-gasa eta harrikatz-mundruna. 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 XVIII.-XX. mendeetan, eta horregatik argitze-gas ere esan zitzaion. 1792 eta 1949 bitartean, harrikatz-gasaren industria garrantzitsua sortu eta garatu zen, baina, azkenik, petrolio-gasen eta gas naturalaren nagusigoaren ondorioz, erabiltzeari utzi zitzaion.

Harrikatz-gasaren industria garatzearekin batera, harrikatzaren destilazioaren beste produktua, harrikatz-mundruna, zertarako erabili aurkitu da. Hasieran, burdingintzarako kokea ekoizten zuten industrietan soilik zen azpiproduktua eta, gerora, harrikatz-gasa ekoizten zuten lantegietan ere bai. Geroago, 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-mundrunaren destilazioz ur-gasa ekoizten hasi zen. Gas hori harrikatz-gasa baino kalitate txarragokoa zen, baina, merkeagoa zenez, helburu beretarako erabili zen batez ere XX. mendearen hasieran. Destilazio horren azpiproduktu gisa 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 gaur egundaino, harrikatzaren erabilera berriak aurkitu dira, zementu-fabriketan, esaterako, eta teknologia berriak garatu ere bai, harrikatzaren gasifikazio- eta likidotze-prozesuak, etab. (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-mota berri eta garbi asko dago, baina gehienek errekuntzaren aurretik, bitartean edo ostean harrikatzaren oinarrizko egitura eraldatzea dute oinarri. Teknologia horietako batzuk XXI. mendean zehar komertzialki bideragarriak izatera irits daitezke. Teknologia horien artean, besteak beste, harrikatza garbitzeko metodo aurreratuak, ohantze fluidizatuko errekuntza, IGCC eta errekuntza-gasen desulfurazio-metodo aurreratuak daude (harrikatz-teknologia garbi).

Ekoizleak, erreserbak eta erabilera energetikoa

Azken hamarkadetako produkzio-igoerari jarraituz, 2006. urterako, munduko harrikatz-ekoizpena 5.370 milioi tona izan zen; horietatik, Txinak % 46,2, ELGA taldeko herrialdeek % 28,1 eta Asiak % 12,4 (IEA, 2007) ekoitzi zuten.

Munduan berreskura daitezkeen harrikatz-erreserbak, mila milioi tonatan (2006ko urtarrilaren 1a)

Harrikatzaren produkzio eta erabileraren gorakada Asiako herrialdeen (batez ere, Txina eta Indiaren) garapen industrialaren eragile izateagatik ari da gertatzen azken urteotan. XX. mendera arte, Britainia Handia munduko harrikatz-ekoizle handiena izan bazen ere, XXI. mende hasieran, Txinako ipar-mendebaldeko harrikatz-hobien ustiapena dela eta, herrialde hori mundu mailako lehen harrikatz-ekoizle eta erabiltzaile bihurtu da.

Energia-iturri garrantzitsuenen artean, azken urteotan harrikatzaren kontsumoa da mundu mailan gehien hazten ari dena. Petrolio- eta gas-erreserben inguruko zalantzak eta murrizteak nagusi diren bitartean, harrikatza oraindik ere munduko erregai ugariena eta zabalduena da. Modu errentagarrian ekoitz daitezkeen erreserba eskuragarriak munduko 70 herrialdetan daude banaturik. Zenbait gobernuren arabera, 930,4 mila milioi tonako harrikatz-erreserba frogatuak daude (baliabide geologikoak are handiagoak dira); beraz, hurrengo hamarkada eta mendeetan, oraindik eskuragarri egongo da harrikatza. Egungo ekoizpen-maila mantenduko balitz, harrikatz-erreserbek gutxienez 150 urte gehiago iraungo lukete.

Munduko harrikatz-kontsumoa herrialde-multzoka (1980-2030)

Harrikatza eta ingurumena

Harrikatzaren kostua baxua eta erreserbak izugarri handiak izan arren, azken urteotako kontsumoa ez da uste bezainbeste handitu. Berotegi-efektuaren eraginez, Lurraren balizko berotze globala eragotzi nahian, zenbait herrialdetako gobernuek konpromisoa hartu zuten erregai fosilen errekuntzaren ondorioz atmosferara askatutako karbono dioxidoaren eta beste gai poluitzaileen kantitatea mugatzeko neurriak hartzeko. Arazo horrek konponbide garestia du, eta hori nork ordaindu behar duen erabakitzeko orduan sortzen dira tirabirak. Herrialde industrializatuen artean, herrialde garatuek garapen-bidean daudenei eskatzen dizkiete kontuak eta, alderantziz. 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.