Cărbune

Cărbunele este o rocă dură care poate fi arsă ca un combustibil fosil solid. Este format în principal din carbon, dar conține și hidrogen, sulf, oxigen și azot. Este o rocă sedimentară formată din turbă, prin presiunea rocilor așezate ulterior deasupra.

Turba și, prin urmare, cărbunele, se formează din rămășițele unor plante care au trăit cu milioane de ani în urmă în zonele umede tropicale, cum ar fi cele de la sfârșitul perioadei Carboniferului (Pennsylvaniei). De asemenea, lemnul încălzit într-un spațiu lipsit de aer poate produce cărbune, care este asemănător cărbunelui.

Cărbunele poate fi ars pentru energie sau căldură. Aproximativ două treimi din cărbunele exploatat în prezent este ars în centralele electrice pentru a produce electricitate. La fel ca și în cazul petrolului, atunci când cărbunele este ars, carbonul său se unește cu oxigenul din aer și produce o cantitate mare de dioxid de carbon, ceea ce provoacă schimbări climatice. Din această cauză și din cauza poluării atmosferice cauzate de cărbune, majoritatea țărilor se orientează către noi surse de energie, cum ar fi energia solară. Însă, în unele părți ale lumii, cum ar fi China, se construiesc în continuare noi centrale electrice pe cărbune.

Cărbunele poate fi prăjit (încălzit la temperaturi foarte ridicate într-un loc unde nu există oxigen) pentru a produce cocs. Cocsul poate fi utilizat în topire pentru a reduce metalele din minereurile lor.

O bucată de cărbune bituminos

O bucată de cărbune antracit de înaltă calitate

Istoric

Cărbunele a fost cel mai important combustibil al Revoluției Industriale. În secolul XX, cărbunele a reprezentat o parte importantă a transportului feroviar de marfă în Regatul Unit, constituind cea mai mare parte a volumului de marfă al mai multor companii. La începutul secolului XXI, majoritatea centralelor electrice pe cărbune din Regatul Unit și din alte câteva țări au fost închise pentru a reduce emisiile de gaze cu efect de seră.

Câmpurile carbonifere britanice în secolul al XIX-lea.

Diferite tipuri de cărbune și modul în care acestea se formează

În condiții adecvate, materialul vegetal este transformat pas cu pas în

Turba nu este încă cărbune.
Lignitul (cărbune brun) este cel mai murdar cărbune, cu o concentrație de aproximativ 60%-70% de carbon, și este utilizat ca și combustibil pentru producerea de energie electrică. Jetul este o formă compactă de lignit care este uneori lustruit și a fost folosit mult timp ca piatră ornamentală.
Cărbunele sub-bituminos este utilizat ca și combustibil pentru producerea de energie electrică cu abur. De asemenea, este o sursă de hidrocarburi aromatice ușoare pentru industria de sinteză chimică.
Cărbunele bituminos este o rocă densă, de culoare neagră, dar uneori și maro închis. Este un cărbune relativ moale, care se sparge și arde ușor și rapid. Este utilizat ca și combustibil în centralele electrice, precum și pentru aplicații de energie termică și electrică în industria prelucrătoare, pentru fierărie și pentru producerea de cocs.
Cărbunele pentru aburi a fost folosit pe scară largă ca și combustibil pentru locomotivele cu aburi. În această utilizare specializată, este uneori cunoscut sub numele de cărbune marin în SUA. Cărbunele cu abur de mici dimensiuni (dry small steam nuts sau DSSN) a fost utilizat ca și combustibil pentru încălzirea apei menajere.
Antraitul este un cărbune negru, mai dur și mai lucios. Arde mai mult timp și este utilizat în principal pentru încălzirea spațiilor rezidențiale și comerciale.
Grafitul este dificil de ars și nu este utilizat în mod obișnuit ca și combustibil. Este încă folosit în creioane, amestecat cu argilă. Atunci când este pulverizat, poate fi folosit ca lubrifiant.

Se crede în mod obișnuit că diamantul este rezultatul final al acestui proces, dar acest lucru nu este adevărat. Diamantul este carbon, dar nu este format din cărbune.

Cărbunele conține impurități. Impuritățile specifice determină utilizarea. Cărbunele cocsificabil are puține cenușă, sulf sau fosfor. Acestea ar strica fierul obținut în furnal.

Strat de cărbune bituminos la malul mării în Noua Scoția

Probleme de mediu

Cărbunele, atunci când este ars, emite cu aproape o treime mai mult dioxid de carbon pe unitate de energie decât petrolul și cu 80% mai mult decât gazele naturale. Aproape jumătate din dioxidul de carbon provenit de la oameni se datorează arderii cărbunelui, astfel încât acesta este cea mai mare cauză a încălzirii globale. Cărbunele contribuie la ploile acide și la smog, în special atunci când este ars fără epuratoare. Arderea cărbunelui eliberează substanțe chimice toxice, inclusiv funingine, mercur și monoxid de carbon, care contribuie la apariția unor boli precum cancerul și astmul, atât la oameni, cât și la animalele sălbatice. Exploatarea cărbunelui, în special exploatarea minieră prin îndepărtarea vârfurilor de munte, poate deteriora suprafețe mari de teren și distruge habitatele naturale. Cărbunele de calitate superioară arde mai curat decât cel de calitate inferioară, deși continuă să polueze mai mult decât alți combustibili. Pe lângă poluarea aerului, arderea cărbunelui produce cenușă de cărbune toxică, care poate provoca poluarea apei dacă este eliberată accidental în mediu. Mai multe incendii în minele subterane ard în întreaga lume. Aceste incendii subterane eliberează fum toxic în aer și pot provoca, de asemenea, prăbușirea solului de deasupra. Orașul Centralia, Pennsylvania, a fost evacuat și este acum abandonat din cauza unui incendiu în subteranul unei mine de cărbune.

Decese și îmbolnăviri cauzate de poluare

Este dificil să se ofere cifre exacte privind efectele cărbunelui asupra sănătății. Se susține că, din cauza cărbunelui, în fiecare an, peste 800.000 de persoane mor prematur și milioane de oameni se îmbolnăvesc. Minerii de cărbune se îmbolnăvesc adesea de pneumoconioză (boala plămânilor negri) în urma expunerii la praful de cărbune.

Arderea cărbunelui produce cantități mari de poluare a aerului

Proteste împotriva cărbunelui

Opoziția față de poluarea cu cărbune a fost unul dintre principalele motive pentru care mișcarea ecologică modernă a început în secolul al XIX-lea.

Protest față de daunele provocate de schimbările climatice în Marea Barieră de Corali din Australia

Case din copaci pentru a protesta împotriva tăierii unei părți din pădurea Hambach pentru mina de suprafață Hambach din Germania: după care tăierea a fost suspendată în 2018

Cărbune de vârf

Vârful cărbunelui înseamnă anul în care se extrage sau se arde cel mai mult cărbune. Multe țări au depășit deja anul de vârf al cărbunelui, de exemplu Germania în 1985 și Statele Unite în 2008. În prezent, aceste țări extrag și ard mai puțin cărbune. Dar China exploatează în continuare o mare cantitate de cărbune și ajută câteva țări, precum Pakistanul, să extragă mai mult cărbune și să construiască mai multe centrale electrice pe bază de cărbune. Așadar, este posibil ca anul de vârf al cărbunelui la nivel mondial să fi trecut.

Consumul mondial de cărbune

Energie

În comparație cu alte surse de energie neregenerabilă, cărbunele este ineficient și produce cantități mari de gaze cu efect de seră. Cărbunele se găsește în mod obișnuit și este ieftin.

Cărbunele asigură aproximativ un sfert din necesarul de încălzire la nivel mondial.

Electricitate

Centralele electrice pe bază de cărbune produc 37% din energia electrică din lume.

Industrie

Aproape 70% din producția mondială de oțel depinde de arderea cărbunelui.

Țări

Principalul producător mondial de cărbune este China, care produce aproximativ 4 miliarde de tone în fiecare an, urmată în ordine de India, Statele Unite, Australia, Indonezia și Rusia, cu mai puțin de un miliard de tone fiecare. Cel mai mare exportator este, de departe, Australia, iar cei mai mari importatori sunt China, India și Japonia.

Folclor

În unele culturi, Moș Crăciun aduce cărbuni copiilor neascultători de Crăciun. Această legendă provine din epoca victoriană, când era obișnuit să se ardă cărbune în șemineu, în loc de lemne. Copiii care nu primeau jucării primeau cel puțin cărbune pentru a se încălzi.

Pagini conexe

Mineritul cărbunelui

Întrebări și răspunsuri

Î: Ce este cărbunele?

R: Cărbunele este o rocă dură care poate fi arsă ca și combustibil fosil. Acesta conține în principal carbon, dar și hidrogen, sulf, oxigen și azot.

Î: Cum se formează cărbunele?

R: Cărbunele se formează din rămășițele unor plante care au trăit acum milioane de ani în zonele umede tropicale (mlaștini de cărbune), cum ar fi cele de la sfârșitul perioadei Carboniferului (Pennsylvaniei). Este o rocă sedimentară formată din turbă, prin presiunea rocilor așezate ulterior deasupra. Cărbunele de lemn este obținut prin încălzirea lemnului într-un spațiu fără aer.

Î: Care sunt câteva utilizări ale cărbunelui?

R: Cărbunele poate fi ars pentru energie sau căldură și aproximativ două treimi din cărbunele extras astăzi este ars în centralele electrice pentru a produce electricitate. De asemenea, poate fi prăjit (încălzit la temperaturi foarte ridicate într-un loc unde nu există oxigen) pentru a produce cocs, care poate fi utilizat în topitură pentru a reduce metalele din minereurile lor.

Î: Care sunt efectele negative asociate cu arderea cărbunelui?

R: Atunci când cărbunele este ars, carbonul său se unește cu oxigenul din aer și produce o cantitate mare de dioxid de carbon, ceea ce provoacă schimbări climatice. Mulți oameni mor prematur din cauza bolilor cauzate de poluarea aerului de la arderea cărbunelui.

Î: Renunță țările la utilizarea cărbunelui ca sursă de energie?

R: Da, multe țări se orientează către alte surse de energie, cum ar fi energia solară și eoliană, în loc să se bazeze pe cărbune pentru producția de energie. Cu toate acestea, în unele părți ale lumii, cum ar fi China, încă se construiesc noi centrale electrice pe cărbune.