Ugalj

Iz Vikipedije, slobodne enciklopedije
Skoči na: navigacija, pretraga
Ugalj

Ugalj je crna ili crno-smeđa sedimentna stena organskog porekla koja ima sposobnost gorenja, pa se koristi kao fosilno gorivo koje se vadi iz zemlje rudarskim metodama. Sastoji se primarno od ugljenika i ugljovodonika, ali i drugih supstanci. Veoma je važno gorivo i izvor električne energije. Na primer, u SAD sagorevanjem uglja se dobija polovina potrebne električne energije, dok u Srbiji učestvuje u ukupnoj potrošnji preko 50%, dok u proizvodnji struje energetski učestvuje sa preko 85% (u termoelektranama). U finalnoj potrošnji ugalj (uz koks i sušeni lignit) učestvuje sa 14%. Proizvodnja uglja boljih kvaliteta u Srbiji je niska i sa trendom daljeg opadanja.

Klasifikacija uglja[uredi]

Postoje razne metode za klasifikaciju prema poreklu, nameni, starosti, toplotnoj moći i drugim osobinama uglja.

Prema klasifikaciji Ekonomske komisije OUN za Evropu postoji samo podela na kameni i mrki ugalj. Kameni ugalj ima gornja toplotnu moć, bez pepela, od 23,87 MJ/kg i više. Ispod te granice su vrste mrkog uglja, gde se lignit takođe računa u tu grupu. Međutim u nekim prikazima se odvojeno prikazuje i lignit gde se granica toplotne moći uglja vrednuje da je 12,5 MJ/kg.

Lignit se odlikuje očuvanom drvenastom strukturom, bledo su mrke ili prljavo žute boje. Sadržaj ugljenika je 60 do 65%, izuzetno do 70%, vodonika do 5,5% u suvoj materiji, kiseonika 25 do 30%, pepela 7 do 14% i vlage 40 do 50%. Toplotna vrednost iznosi od 6 do 12,5 MJ/kg, uz izvestan sadržaj sumpora.

Mrki ugalj se odlikuje slabije održanom drvenastom strukturom, mrke je do crne boje. Sadržaj ugljenika je 65 do 80%, vodonika 3 do 5%, kiseonika 18 do 25%, pepela do 25%, isparljivih materija od 45 do 54%. Toplotna vrednost iznosi od 12,6 do 23,8 MJ/kg. Od kamenog uglja se razlikuje, što pored humusnih supstanci sadrži i izvesnu količinu humusnih kiselina.

Kameni ugalj se deli na više podgrupa. Kriterijum za klasifikaciju je količina isparljivih supstanci. Antracit ima 4 do 7% isparljivih supstanci, poluantracit 8 do 12%, mršavi kameni ugalj 12 do 18%, masni kameni ugalj 18 do 35%, gasni kameni ugalj 33 do 38% i gasnoplameni kameni ugalj sa 37 do 45% isparljivih supstanci. Sadrže ugljenika 80 do 98%, pepela 0,5 do 40%, kiseonika oko 5%, vodonika oko 5%, a toplotna moć se kreće od 25 do 36 MJ/kg.

Nastanak uglja[uredi]

Proces nastanka uglja nije u potpunosti objašnjen. Konvencionalna teorija proces nastanka deli na dve faze:

U ovoj fazi se vrši akumulacija, izmena i transformacija organske supstance u treset, odnosno sapropel. Ovo se ostvaruje na površini zemlje u vodenoj sredini, pod dejstvom mikrobiotičkog faktora i u anaerobnim uslovima. Faza traje desetinama hiljada godina.
Ova faza obuhvata procese u kojima se treset, odnosno sapropel, putem dijageneze i metamorfizma pretvaraju u lignit, mrki ugalj, kameni ugalj i antracit. Ova faza se odvija u delovima zemljine kore gde postoje anaerobni uslovi i adekvatan pritisak i temperatura. U ovom procesu se ostvaruje povećanje procenta ugljenika u organskoj supstanci, uz smanjivanje procenta kiseonika, vodonika i azota.

Nova otkrića o nastanku uglja[uredi]

Nova istraživanja su pokazala da za nastanak uglja nisu potrebni milioni godina delovanja toplote i pritiska, kao što se pretpostavljalo. Poslednjih godina, nekoliko laboratorija je otkrilo način kako da se ugalj ili ugljevite supstance napravi brzo, za sat ili najviše nekoliko dana. Ovakvi procesi čak ne zahtevaju veliki pritisak, ali je visoka temperatura neophodna (u idealnom slučaju, veoma topla voda). Tada se zagrevanje mora izvršiti tako, da se organski materijal izoluje od kiseonika, kako se ne bi zapalio. Proces zahteva toplotu da bi bio započet, ali kada se jedanput startuje, proces proizvodi sopstvenu toplotu i pritisak.

Ovakvoj hemijskoj reakciji potreban je katalizator, koji je potreban da bi se reakcija brzo odvijala. Taj katalizator je izvesni tip gline, obično dobijen od vulkanskog pepela. Interesantno je da skoro sva ležišta uglja imaju ispod sebe takav sloj gline. Tanki vulkanski slojevi gline, koje neki nazivaju „razdeljci“, su takođe pronađeni u uglju, i često materijal vulkanskog porekla sam izlazi iz organskog materijala, i formira „zamke“ u kojima je ugalj formiran.

Ovi glineni razdeljci su sami po sebi vrlo interesantni. Mnogo puta ovi tanki, ravni slojevi prekrivaju hiljade kvadratnih kilometara površina. Nasuprot ovim, slični prostrani tanki slojevi ne postoje u modernim tresetnim močvarama, gde su površine sasvim talasaste, sa mnogim kosim kanalima i mestima lokalnih uzvišenja. Ne postoji tako nešto u tresetnim močvarama kao što je ravna površina. Izgleda da bi se treset pre morao akumulirati rapidno pod odgovarajućim uslovima, a takvi odgovarajući uslovi se ne javljaju u tresetnim močvarama.

18. maja 1980. eksplozija planine Sveta Helena opustošila je 400 km² šume, severno od ove planine. Za kratko vreme, preko milion stabala je plivalo u jezeru Spirit, opkoljeno velikom količinom organskog materijala i vulkanskog pepela. Za samo nekoliko godina, organski talog, sačinjen uglavnom od kore drveća i raspadnutog materijala drveća, zajedno sa vulkanskim pepelom, akumulirao se na dnu jezera. Ovaj „treset“ je imao umnogome isti sastav i geometriju kao ugalj. Mnogi delovi kore su se nagomilavali jedni preko drugih međusobnim tarenjem plivajućih stabala i tonjenjem na dno. Od tada se zna da je tvrdi, crni pojas u uglju u stvari „mumificirana kora“, i treset u Spirit jezeru izgleda kao veoma pogodan za nastanak uglja.

Ono što je još interesantnije jeste, da je mnogo plivajućih stabala tonulo u vodu, i kada su padali na dno, koren kao krajnji deo stabla se prvi ukopavao u organski mulj i raspadnutu koru drveća na dnu jezera. Kako se nastavljala akumulacija organskog materijala, i kako su se odvijali vulkanski i erozioni procesi, nagomilavali su se vulkanski pepeo i ostali sedimenti u jezero. Ako bi se sedimentacija nastavila.

Ne samo da ovaj treset liči na savremene slojeve uglja po osobinama i geometriji, nego je i glina vulkanskog porekla obilno prisutna. Ako bi došlo do ponovne erupcije iz ove planine, sloj vrelog materijala, koji bi se nataložio preko slojeva treseta, učinio bi da brzo dođe do pretvaranja u ugalj, koji bi ličio na slojeve bituminoznog uglja kojeg nalazimo danas u Kučevu i Kučajni.

Rezerve uglja[uredi]

Najveće rezerve uglja su na severnoj hemisferi prvenstveno između 35 i 50 stepeni severne geografske širine. Rezerve uglja su dobro istražene, pogotovo u razvijenim zemljama. Sa trenutnom godišnjom potrošnjom od oko 3,7 milijardi tona godišnje (kamenog i mrkog uglja) i 0,9 milijardi tona lignita ima dovoljno uglja za nekoliko stotina godina eksploatacije.

Dokazane rezerve uglja
vrsta uglja milijardi tona
Kameni ugalj 510
Mrki ugalj 279
Lignit 196
Ukupno 987

Raspodela rezervi ovog energenta je neravnomerna. Svega 6 zemalja raspolaže sa 75% svih svetskih rezervi. U poslednjih nekoliko godina su dodatna istraživanja još uvećala iznose rezervi.

Top-lista zemalja sa najvećim rezervama uglja
Zemlja  %
SAD 25
Rusija 16
Kina 12
Australija 9
Indija 7,5
Nemačka 6

Potrošnja[uredi]

Prema postojećim podacima je poslednjih godina od ukupne količine iskopanog uglja 76% iskorišćeno za proizvodnju električne energije.

U strukturi ukupne potrošnje energije ugalj je sa 24,9 % u 1973. godini varirao na 23,5 % u 1999. godini. U proizvodnji električne energije ugalj učestvuje sa oko 40%. Ovaj odnos se nije značajnije menjao poslednjih 30 godina i sada iznosi oko 4800 TWh godišnje.

Vidi još[uredi]

Spoljašnje veze[uredi]

Vikiostava
Vikimedijina ostava ima još multimedijalnih datoteka vezanih za: Ugalj