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Using Artificial Intelligence (AI) on ASTM standards and related intellectual property is prohibited. Violations will result in suspension of access.
By Kathy Hunt
Jul 29, 2025
Por miles de años, ha sido fuente de calor y energía para actividades, tales como bañarse, cocinar, forjar y fundir. En China noroccidental, con excavaciones arqueológicas, se ha descubierto que ha habido uso a larga escala de esta roca orgánica hace más de 3,600 años, mientras que fragmentos antiguos sugieren que se quemaba de manera intermitente hace más de 10.000 años. Abundante y constante, el carbón alimentó la revolución industrial del siglo XIX en el Reino Unido, Europa continental y los Estados Unidos, lo que permitió el cambio de las economías y sociedades agrícolas a las fabriles.
Junto con estos propósitos prácticos, esta sustancia combustible ha encendido la imaginación, ya que ha sido fuente de inspiración en obras, películas, libros, pinturas y canciones. Adoptado por unos y criticado por otros, su uso e impacto en el medio ambiente y la humanidad han sido objeto de debate durante décadas. ¿Qué combustible fósil podría tener una historia mundial tan larga y compleja? El carbón.
En la Edad moderna, varios inventos aumentaron la necesidad mundial de carbón. Uno de ellos fue la máquina de vapor. Introducida en 1712, la máquina de vapor alimentada con carbón fue un componente integral de trenes, barcos, fundiciones y minas durante siglos.
La producción de acero y el uso del coque también contribuyeron a la necesidad de carbón.
El coque es la sustancia de carbón poroso creada por la destilación destructiva del carbón. Esto ocurre cuando el carbón se calienta a entre 1.000 y 1.200 grados Celsius en un recipiente sin oxígeno. Como arde a más temperatura que el carbón, el coque se utiliza para fundir mineral de hierro. También actúa como agente reductor en la extracción de metales.
Históricamente, los países ricos en carbón respondían a la creciente necesidad de carbón y coque. A principios del siglo XVIII, el Reino Unido extraía unos tres millones de toneladasde carbón. Un siglo después, esa cifra se disparó hasta los 30 millones de toneladas. Debido a su dependencia de la madera para la calefacción y a la escasez de fábricas consumidoras de energía, Estados Unidos no empezó a extraer carbón en serio hasta mediados del siglo XIX.
Sin embargo, una vez que empezó, alcanzó rápidamente la producción de otros países.
En 1850, Estados Unidos producía ocho millones de toneladas de carbón. En 1870, su producción se había quintuplicado hasta alcanzar los 40 millones de toneladas.
El aumento de la oferta de carbón se tradujo en una mayor cantidad de aplicaciones del carbón, como la iluminación con lámparas de gas en pueblos y ciudades. En 1882, Reino Unido puso en marcha la primera central eléctrica de carbón del mundo; cerró la última central de este tipo en octubre de 2024, lo que la convirtió en la primera gran economía en abandonar la energía del carbón. Estados Unidos también abrió su primera central eléctrica de carbón en 1882, en Nueva York. A diferencia del Reino Unido, en 2024 Estados Unidos aún tenía 204 centrales de carbón operativas.
Con el predominio de este combustible fósil surgió la necesidad de garantizar la seguridad y el rendimiento no solo del carbón, sino también del coque y de los combustibles resultantes de la combinación de carbón o coque con otras sustancias. En 1904, ASTM International creó el comité sobre carbón y coque (D05). El actual presidente del D05, Stephen Smith, señala que el comité de carbón y coque fue el segundo comité de ASTM que se originó a partir del comité de acero, acero inoxidable y aleaciones relacionadas (A01).
"Imagínese que estamos en 1898. Los ferrocarriles se expanden hacia el oeste, y los trenes se construyen a presiones de vapor cada vez mayores, a velocidades cada vez más altas. El acero utilizado en los rieles por los que circulaban los trenes no estaba estandarizado. En los lugares donde los rieles estaban blandos, los trenes podían salirse de las vías", afirma Smith, consultor de Coalsmith Consultants y químico jefe jubilado de la Autoridad del Valle de Tennessee. "Se necesitaban estándares para el acero, así que la ASTM formó su primer comité. ¿Y qué se usa para fabricar acero? Carbón y coque. Así que se formó otro comité".
El comité actual de carbón y coque se originó a partir de tres grupos relacionados: el comité J, sobre especificaciones estandarizadas para el coque de fundición; el comité O, sobre especificaciones estandarizadas para el carbón; y el comité original E04, conocido entonces como comité de muestreo y análisis del carbón (el E04 colaboraba con la American Chemical Society en el muestreo y análisis del carbón). En 1921, los tres comités se unieron en el D05.
Uno de las primeros estándares del comité fue la clasificación de carbones por rango (D388). Estableció categorías de carbón basadas en el grado de metamorfismo, o alteración progresiva, del carbón durante el tiempo que estuvo enterrado. Publicado en 1934, el estándar abarca una serie de características físicas y químicas que ayudan a predecir el comportamiento del carbón en la minería, la preparación y el uso. El antiguo miembro Lou Janke explica que el estándar ayudó a establecer oportunidades económicas para el carbón e "impulsó una base exhaustiva y fiable para la clasificación de las reservas de carbón".
El método de prueba estándar para la capacidad de molienda del carbón por el método Hardgrove-Machine (D409) es otro estándar venerable. Este método de prueba, que data de 1951, permite medir la molturabilidad de una determinada calidad de carbón en relación con una calidad estándar. Se puede usar para evaluar el rendimiento o el aporte energético, o ambos, necesarios para moler o pulverizar carbón. Esto puede afectar a una serie de procesos como la combustión, la fabricación de coque, la licuefacción y la gasificación del carbón. La Organización Internacional de Estandarización (ISO) cita el estándar D409 como referencia normativa para el estándar ISO 5074 sobre carbón duro: determinación del índice de molturabilidad Hardgrove.
El estándar de molturabilidad exige que los usuarios dispongan de un material de referencia, una muestra de carbón preparada, para calibrar sus equipos. En el pasado, la Universidad Estatal de Pensilvania, dependiente del Departamento de Energía de EE. UU., producía los materiales de referencia, tarea que ha asumido recientemente Quality Assurance Resources (QAR), una división de Standard Labs.
Periódicamente, las organizaciones mencionarán los estándares ASTM citadas como referencias normativas, como es el caso de D409/ISO 5074. Otras veces, ASTM hace referencia a los estándares de otras organizaciones, como en el caso de la práctica estándar para la recolección y preparación de muestras de coque para análisis de laboratorio (D346) y el muestreo manual de carbón y coque (ISO 18283).
"En ISO, el subcomité de muestreo SC4 trabajó mucho en el estándar de muestreo manual para carbón y coque, ISO 18283. ASTM tenía un estándar muy antiguo de muestreo de coque [D346]", dice Paul Reagan, presidente del subcomité del Comité asesor de EE. UU. para ISO/TC 27 sobre carbón y coque (D05.27) y enlace con el Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI) para ISO. "Cuando se sometió a revisión, y puesto que el estándar 18283 había pasado por todo este trabajo, ASTM correspondió al hacer una referencia normativa a ISO 18283".
Recientemente, se votaron y aprobaron las revisiones del estándar D346. Enumeraron los estándares ISO 18283 e ISO 13909 (muestreo mecánico) como los documentos rectores que especifican los requisitos para el muestreo y la preparación del coque metalúrgico.
"[La referencia normativa] va en ambos sentidos, y eso es lo que consideramos que debe ocurrir exactamente", dice Reagan. "Quien sea que tenga el mejor estándar a juzgar por los expertos, ése es el estándar que debe utilizarse".
En ocasiones, estándares de otra organización pueden influir en los estándares, pero no sustituirlos. Actualizada en 2024, la práctica estándar para la determinación del gas en el carbón, método de desorción directa (D7569), estaba basada en un método de ensayo de la Oficina de Minas de EE. UU. de principios de la década de 1980, explica el expresidente del comité Ron Graham.
"Este método es útil para conocer la cantidad de metano que podría liberar una capa de carbón, ya sea durante el proceso de extracción, la extracción de metano previa a la extracción o independientemente de la extracción", afirma.
Los tiempos y las tecnologías parecen cambiar rápidamente. Aun así, el comité del carbón y coque se mantuvo actualizado mediante la redacción de nuevos estándares y la revisión de los antiguos para reflejar los avances y las preocupaciones actuales.
"Uno de los puntos de convertgencia se produjo en la década de 1980 con la automatización de la instrumentación", afirma Janke. "El D05 reconoció que la disponibilidad de instrumentación automatizada con funcionamiento informatizado y la capacidad de tratamiento de datos podría abordar la necesidad de métodos de prueba rápidos y fiables para el cribado de carbones para uso final. Estas alternativas a los estándares clásicos que habían servido a la industria del carbón durante tantos años introdujeron mejoras significativas en la fiabilidad y la productividad de las mediciones".
Introducido a principios de la década de 1980, el método de prueba estándar para el azufre en la muestra de análisis de carbón y coque mediante combustión en horno tubular a alta temperatura (D4239) fue el primer método de prueba automatizado. Janke afirma que el estándar desempeñó un papel clave en el apoyo a los requisitos reglamentarios sobre emisiones de SOx (óxidos de azufre). Cuando los óxidos de azufre reaccionan con el dióxido de nitrógeno (NO2), se produce ácido sulfúrico, compuesto que contribuye a la lluvia ácida, a la contaminación atmosférica y al cambio climático.
El vicepresidente Jay Albert afirma que, en los últimos 20 años, la atención del comité del carbón y coque se desplazó de la mera utilización del carbón para producir electricidad a los aspectos medioambientales de su uso. "Con ese fin, en 2020, publicamos un estándar relacionado con la prueba del yeso (sulfato de calcio) utilizado para desulfurar los gases de combustión de las centrales eléctricas", explica Albert, director técnico de PARR Instrument Company y presidente del subcomité de métodos de análisis (D05.21).
"Probamos el material para evaluar diversas propiedades y, luego, lo utilizamos para fabricar paneles de construcción de yeso".
El estándar al que se refiere es el método de prueba para el análisis de sólidos de desulfuración de gases de combustión mediante análisis macro termogravimétrico (D8339).
"Básicamente, se desarrolló un nuevo método para analizar los sólidos de la desulfuración de gases de combustión (FGD, por sus siglas en inglés), mediante un analizador de carbón de uso común. Los sólidos de FGD utilizados para los paneles no pueden tener mucha evolución de dióxido de carbono", añade Smith.
El subcomité de elementos principales en cenizas y elementos traza del carbón (D05.29) tiene dos estándares relativos a las emisiones de mercurio. Se trata de los métodos de prueba estándar para determinar el mercurio total en el carbón y en los residuos de combustión de carbón mediante extracción ácida u oxidación húmeda/absorción atómica por vapor frío (D6414); y el método de prueba estándar para determinar el mercurio total en el carbón y los residuos de combustión de carbón mediante análisis de combustión directa (D6722). Estos estándares, junto con el método de prueba estándar para la determinación del cloro en el carbón mediante microcoulombimetría de hidrólisis oxidativa (D6721), pasaron de su creación a su aceptación en menos de dos años, afirma Janke.
Actualmente, el subcomité está trabajando en otro estándar sobre cloro, el nuevo método de prueba para la determinación del cloro total en el carbón mediante fluorescencia de rayos X (WK85129).
"Conocer el cloro en el carbón es importante para determinar otros aspectos de su calidad", afirma Albert. "El cloro influye en cómo se dispersan otros contaminantes, como el mercurio, procedentes de la combustión del carbón".
Smith señala que antes de este elemento de trabajo, la medición del cloro del carbón entero mediante fluorescencia de rayos X (XRF) nunca había sido objeto de un Estudio Interlaboratorio (ILS, por sus siglas en inglés) para determinar la precisión de la medición del cloro en el carbón mediante XRF. Ahora, el grupo de trabajo está finalizando el estudio interlaboratorio y también tiene previsto incluir el azufre en la declaración de precisión y sesgo del nuevo estándar XRF.
Según la Administración de Información Energética de EE. UU. (EIA), las reservas de carbón recuperables en Estados Unidos podrían durar unos 422 años. Sin embargo, en los últimos tiempos, la producción de carbón en Estados Unidos disminuyó dramáticamente. En 2008, alcanzó un máximo de 1.171,5 millones de toneladas cortas, pero se redujo a menos de la mitad, 578 millones de toneladas cortas, en 2023, según la EIA. El año siguiente, se produjo un nuevo descenso de la producción, estimada en 512 millones de toneladas cortas. La normativa medioambiental y las fuentes de energía más baratas, como el gas natural, suelen citarse como razones del declive del carbón.
No obstante, los políticos y otros funcionarios sostienen que la industria del carbón del país se recuperará. Señalan las enormes reservas de carbón de Estados Unidos, la reciente flexibilización de la normativa medioambiental para las centrales de carbón, incluida una prórroga del plazo para cumplir los estándares de la EPA sobre mercur io y tóxicos atmosféricos, y la abrumadora demanda de energía. También indican la presencia de elementos de tierras raras y minerales críticos en el carbón. Son esenciales para la tecnología y la producción de energía.
"Solo hay disponible una cierta cantidad de elementos de tierras raras y minerales críticos, y se ha convertido en una crisis existencial para la economía estadounidense. Necesitan tener acceso a estas cosas", afirma Janke. "El carbón contiene casi todos los elementos naturales de la tabla periódica, por lo que puede contener elementos de tierras raras, posiblemente en concentraciones que se podrían extraer".
Por este motivo, el comité revisó los métodos de prueba estándar para la determinación de elementos traza en carbón, coque y residuos de combustión procedentes de procesos de utilización del carbón mediante espectrometría de emisión atómica por plasma acoplado inductivamente, espectrometría de masas por plasma acoplado inductivamente y horno de grafito (D6357) para incluir la determinación de elementos de tierras raras. Entre los minerales críticos se encuentran: cerio, disprosio, erbio, europio, gadolinio, holmio, lantano, lutecio, neodimio, praseodimio, samario, escandio, terbio, tulio, iterbio e itrio.
En el estándar se describen métodos de prueba específicos para la determinación de elementos de tierras raras en carbón y residuos de combustión de carbón. Pero por ahora, la viabilidad de los elementos de tierras raras sigue siendo incierta.
"Se ha hablado mucho de las tierras raras", afirma Reagan. "Aún se está por determinar si realmente existen cantidades comercialmente recuperables en el carbón".
"Son tiempos difíciles para la industria del carbón y el coque y para quienes pretenden mantener la relevancia de las industrias del carbón y el coque", afirma Graham. "Se está llevando a cabo un cambio de la producción de energía de una base de hidrocarburos a fuentes renovables, independientemente de las filosofías o creencias individuales o corporativas". Graham recibió varios premios de la ASTM, entre ellos el Premio al liderazgo Ted Linde y Premio al mérito.
"La Tierra tiene recursos limitados. Cada tonelada de carbón que se quema para producir energía y dióxido de carbono elimina ese recurso para la generación de nuevas tecnologías y productos que hoy ni siquiera podemos imaginar. Pero incluso entonces, los métodos de prueba del D05 serán necesarios para respaldar estas nuevas tecnologías y productos", afirma.
El comité de carbón y coque siempre da la bienvenida a nuevos miembros para que se unan al debate y apoyen la creación y revisión de estándares. "Una de las grandes virtudes de ASTM es que cualquier persona del mundo puede unirse, participar, votar y ser tomada en serio", afirma Reagan.
Janke está de acuerdo. "ASTM reúne a todo el mundo desde el punto de vista nacional e internacional y hace que funcione. Los fundamentos políticos de los miembros no importan: si son conservadores o liberales, republicanos o demócratas. Todos aceptan a los demás en igualdad de condiciones. Todo el mundo espera y recibe el mismo trato. Es un concepto fundamental de ASTM", afirma.
Si desea obtener más información sobre el comité de carbón y coque, comuníquese con la gerente de personal Melissa Marcinowski.
July / August 2025