U skupini fosilnih goriva nalazimo ugljen. Drveni ugljen je gorivo koje se dobiva iz tla nakupljanjem biljnih ostataka. Smatra se jednom od najstarijih vrsta fosilnih goriva koje je čovjek koristio. Iako se trenutno još uvijek koristi za proizvodnju energije i proizvodnju derivata u industriji, njegova je upotreba na nekim mjestima smanjena zbog zagađenja koje stvara.
Međutim, važno je razumjeti da nije sav ugljen isti. Postoje različite vrste ugljena koji se koriste u različite svrhe. U ovom ćemo članku istražiti glavne vrste drvenog ugljena, njihove karakteristike i najčešće uporabe u industriji i kućanstvu.
Ugljen kao fosilno gorivo
Ugljen je resurs kojeg ima u izobilju na planeti, ali Ekstrakcija je težak i skup proces.. Ova činjenica pridonosi činjenici da, kako se rezerve troše, njihovo dobivanje postaje sve kompliciranije i skuplje. Ovisno o sastavu, svaka vrsta drvenog ugljena ima različitu kaloričnu vrijednost, što izravno utječe na njegovu upotrebu.
Ugljen potječe iz crne sedimentne stijene koja je nastala kao rezultat spoja velike količine vode i biljnih ostataka. Ovaj proces je poznat kao karbonizacija, fenomen koji traje milijunima godina. To je jedan od razloga zašto je ugljen klasificiran kao neobnovljiva energija, budući da je njegova regeneracija iznimno spora u usporedbi s brzinom kojom se ekstrahira i troši.
U njegovom sastavu nalazimo veliku količinu ugljika, što mu daje sposobnost stvaranja topline kada izgara. To ga čini jednim od najčešće korištenih fosilnih goriva u svijetu. Njegova ekstrakcija provodi se u rudnicima ugljena diljem svijeta.. Nažalost, izgaranje ugljena stvara veliku količinu zagađujućih emisija, uključujući ugljični dioksid (CO2), koji doprinosi globalnom zatopljenju.
Podrijetlo i karakteristike vrsta ugljena
Ugljen se počeo formirati prije otprilike 360 milijuna godina u razdoblju karbona. Tijekom ove faze, velika područja kopnene vegetacije bila su zakopana pod slojevima sedimenta. Tijekom milijuna godina, pritisak i toplina kojima su ti biljni ostaci bili podvrgnuti uzrokovali su njihovu transformaciju u drveni ugljen. Ovaj proces je toliko dug da se ugljen smatra neobnovljivim resursom.
U biljkama proces fotosinteze omogućuje pohranu energije u obliku ugljika. Kada biljke i drveće umru i raspadnu se ispod slojeva tla, ta energija ostaje zarobljena unutar biljnih ostataka. Kako razgradnja napreduje, ove biljke oslobađaju više ugljika, koji polako stvara ugljične sedimente koji se zatim pretvaraju u drveni ugljen.
Karakteristike ugljena ovise o vrijednosti tlaka i temperature kojima je biljni materijal bio podvrgnut tijekom svoje transformacije. Stoga nalazimo nekoliko vrsta ugljena koji se razlikuju po stupnju čistoće, tvrdoći i sadržaju ugljika. Područja poput močvara i drugih poplavljenih područja idealna su staništa za nastanak drvenog ugljena jer se tamo nakupljaju velike količine raspadajuće biljne tvari.
Vrste ugljena
Postoji nekoliko vrsta ugljena, od kojih svaki ima različite karakteristike koje određuju njegovu upotrebu u industriji i energetici. U nastavku objašnjavamo glavne vrste:
1. Treset
Treset je rani oblik ugljena i ima najniži sadržaj ugljika, s oko a 55% ugljika u svom sastavu. To je razlog zašto je to vrsta ugljena s niža kalorična vrijednost. Boja mu je zelenkasta ili smeđa i sadrži dosta vlage. Iako je njegova upotreba kao goriva ograničena zbog niskog prinosa, koristi se u vrtlarstvu kao supstrat ili gnojivo.
Treset, kada sagorijeva, oslobađa veliku količinu dima i pepela, što ga čini neučinkovitom i čistom opcijom kao gorivom. Uglavnom se koristi za manje kućanske poslove i vrtlarstvo, ali nije prikladan za veliku proizvodnju električne energije.
2. Mrki ugljen
Lignit je vrsta ugljena srednje kvalitete. Nastaje kompresijom treseta i sadrži između 60% i 75% ugljika. Crne je boje i ima gustu teksturu. Njegovo kalorična vrijednost veća je od one kod treseta, ali je još uvijek relativno niska u usporedbi s drugim vrstama ugljena.
Lignit se uglavnom koristi u elektrane rudimentaran za stvaranje energije. Međutim, nema druge primjene osim ove zbog niske gustoće energije i visoke vlažnosti.
3. Ugljen
Tvrdi ugljen, poznat i kao kameni ugljen, je vrsta ugljena koja nastaje kompresijom lignita. Sadrži između 75% i 85% ugljika, što mu daje veću kalorijsku vrijednost, idealno za proizvodnju električne energije u termoelektrane. Ova vrsta drvenog ugljena ima neprozirnu crnu boju i sjajnu, masnu teksturu.
Osim za termoelektrane, ugljen se koristi i za proizvodnju koksa koji se koristi u industriji čelika. Zapravo, koks je bitan u topljenju željeza i drugim industrijskim primjenama zbog svojih svojstava kemijskog reduktora.
4. Antracit
Antracit je najkvalitetniji ugljen s najvećim postotkom ugljika koji može doseći i do 95%. Sjajno je crn i ima vrlo tvrdu teksturu. Zbog svoje velike energetske gustoće, ova vrsta ugljena se koristi u industrijskim kotlovima i u kućno grijanje.
Antracit stvara malo pepela kada se spaljuje i smatra se najčišćim ugljenom među fosilima. Međutim, njegova visoka cijena dovela je do toga da ga u mnogim slučajevima zamijene druga jeftinija goriva, poput prirodnog plina. Međutim, ostaje vrijedan materijal u primjenama gdje je potrebna visoka ogrjevna vrijednost.
Upotreba ugljena i njegovih derivata
Ugljen se kroz povijest koristio u razne svrhe. Među njegovim glavnim upotrebama su sljedeće:
- Proizvodnja električne energije: Čak iu mnogim zemljama ugljen je glavni izvor električne energije. Termoelektrane izgaraju ugljen za zagrijavanje vode i proizvodnju pare, koja pokreće turbine i proizvodi električnu energiju.
- Industrija čelika: Industrija željeza i čelika ovisi o ugljenu, posebice koksu, za proizvodnju čelika.
- Kućna upotreba: U nekim se ruralnim područjima ugljen još uvijek koristi kao gorivo za grijanje.
- Industrijske izvedenice: Suhom destilacijom ugljena dobivaju se proizvodi kao što su ugljeni plin, katran i koks, koji su svi neophodni u kemijskoj industriji.
Utjecaj ugljena na okoliš
Unatoč svojoj povijesnoj i sadašnjoj važnosti, korištenje ugljena ima ozbiljne posljedice za okoliš. Spaljivanje ugljena je jedan od glavnih izvora onečišćenja zraka, jer stvara stakleničke plinove kao što su ugljični dioksid (CO2) i sumporni oksid (SO2), koji doprinosi kiselim kišama i globalnom zatopljenju.
Zapravo, rudarenje i izgaranje ugljena identificirani su kao jedan od glavnih izvora ugljičnog dioksida u svijetu, što izaziva zabrinutost oko njegove buduće upotrebe. Nadalje, rudarstvo ugljena ima snažan utjecaj na krajolik, biološku raznolikost i podzemne vode.
Obećavajuća alternativa ovoj situaciji je hvatanje i skladištenje ugljika (CCS), tehnologija koja omogućuje hvatanje i skladištenje emisija CO2 u podzemnim formacijama stijena ili ponovno korištenje u industrijskim procesima. Međutim, ova je tehnologija još uvijek u razvoju i nije implementirana u velikoj mjeri.
Budućnost ugljena u energetskom kontekstu
S obzirom na sve veći interes za smanjenje emisija stakleničkih plinova, nekoliko zemalja poduzima korake kako bi smanjile svoju ovisnost o ugljenu. Obnovljivi izvori energije poput sunca, vjetra i geotermalne energije počinju zamjenjivati ugljen kao glavne izvore energije u svijetu.
Iako je ugljen i dalje važan izvor energije, osobito u zemljama u razvoju, njegova će se uporaba vjerojatno smanjiti u nadolazećim desetljećima kako čista, održiva energetska rješenja budu postajala dostupnija i pristupačnija. Razne vlade već provode politiku postupnog napuštanja ugljena i ulaganja u obnovljive izvore.
Ukratko, dok je ugljen igrao ključnu ulogu u industrijalizaciji svijeta, njegov utjecaj na okoliš i klimatske krize potaknuli su potragu za čišćim i održivijim alternativama. Međutim, njegova uporaba i iskorištavanje i dalje su vitalni u određenim industrijama i zemljama. Stoga će budućnost ugljena vjerojatno biti obilježena postupnim prijelazom prema čišćim i učinkovitijim tehnologijama te njegovom selektivnijom primjenom u primjenama gdje nema neposrednih zamjena.