Угаљ

Угаљ је црна или црно-смеђа седиментна стена органског порекла која има способност горења, па се користи као фосилно гориво које се вади из земље рударским методама. Састоји се примарно од угљеника и угљоводоника, али и других супстанци. Веома је важно гориво и извор електричне енергије. На пример, у САД сагоревањем угља се добија половина потребне електричне енергије, док у Србији учествује у укупној потрошњи преко 50%, док у производњи струје енергетски учествује са преко 85% (у термоелектранама). У финалној потрошњи угаљ (уз кокс и сушени лигнит) учествује са 14%. Производња угља бољих квалитета у Србији је ниска и са трендом даљег опадања.

Класификација угља

Постоје разне методе за класификацију према пореклу, намени, старости, топлотној моћи и другим особинама угља.

Према класификацији Економске комисије ОУН за Европу постоји само подела на камени и мрки угаљ. Камени угаљ има горња топлотну моћ, без пепела, од 23,87 МЈ/кг и више. Испод те границе су врсте мрког угља, где се лигнит такође рачуна у ту групу. Међутим у неким приказима се одвојено приказује и лигнит где се граница топлотне моћи угља вреднује да је 12,5 МЈ/кг.

Лигнит се одликује очуваном дрвенастом структуром, бледо су мрке или прљаво жуте боје. Садржај угљеника је 60 до 65%, изузетно до 70%, водоника до 5,5% у сувој материји, кисеоника 25 до 30%, пепела 7 до 14% и влаге 40 до 50%. Топлотна вредност износи од 6 до 12,5 МЈ/кг, уз известан садржај сумпора.

Мрки угаљ се одликује слабије одржаном дрвенастом структуром, мрке је до црне боје. Садржај угљеника је 65 до 80%, водоника 3 до 5%, кисеоника 18 до 25%, пепела до 25%, испарљивих материја од 45 до 54%. Топлотна вредност износи од 12,6 до 23,8 МЈ/кг. Од каменог угља се разликује, што поред хумусних супстанци садржи и извесну количину хумусних киселина.

Камени угаљ се дели на више подгрупа. Критеријум за класификацију је количина испарљивих супстанци. Антрацит има 4 до 7% испарљивих супстанци, полуантрацит 8 до 12%, мршави камени угаљ 12 до 18%, масни камени угаљ 18 до 35%, гасни камени угаљ 33 до 38% и гаснопламени камени угаљ са 37 до 45% испарљивих супстанци. Садрже угљеника 80 до 98%, пепела 0,5 до 40%, кисеоника око 5%, водоника око 5%, а топлотна моћ се креће од 25 до 36 МЈ/кг.

Настанак угља

Процес настанка угља није у потпуности објашњен. Конвенционална теорија процес настанка дели на две фазе:

припремна фаза или фаза хумификације

У овој фази се врши акумулација, измена и трансформација органске супстанце у тресет, односно сапропел. Ово се остварује на површини земље у воденој средини, под дејством микробиотичког фактора и у анаеробним условима. Фаза траје десетинама хиљада година.

фаза угљенификације (карбонизације)

Ова фаза обухвата процесе у којима се тресет, односно сапропел, путем дијагенезе и метаморфизма претварају у лигнит, мрки угаљ, камени угаљ и антрацит. Ова фаза се одвија у деловима земљине коре где постоје анаеробни услови и адекватан притисак и температура. У овом процесу се остварује повећање процента угљеника у органској супстанци, уз смањивање процента кисеоника, водоника и азота.

Нова открића о настанку угља

Нова истраживања су показала да за настанак угља нису потребни милиони година деловања топлоте и притиска, као што се претпостављало. Последњих година, неколико лабораторија је открило начин како да се угаљ или угљевите супстанце направи брзо, за сат или највише неколико дана. Овакви процеси чак не захтевају велики притисак, али је висока температура неопходна (у идеалном случају, веома топла вода). Тада се загревање мора извршити тако, да се органски материјал изолује од кисеоника, како се не би запалио. Процес захтева топлоту да би био започет, али када се једанпут стартује, процес производи сопствену топлоту и притисак.

Оваквој хемијској реакцији потребан је катализатор, који је потребан да би се реакција брзо одвијала. Тај катализатор је извесни тип глине, обично добијен од вулканског пепела. Интересантно је да скоро сва лежишта угља имају испод себе такав слој глине. Танки вулкански слојеви глине, које неки називају „раздељци“, су такође пронађени у угљу, и често материјал вулканског порекла сам излази из органског материјала, и формира „замке“ у којима је угаљ формиран.

Ови глинени раздељци су сами по себи врло интересантни. Много пута ови танки, равни слојеви прекривају хиљаде квадратних километара површина. Насупрот овим, слични пространи танки слојеви не постоје у модерним тресетним мочварама, где су површине сасвим таласасте, са многим косим каналима и местима локалних узвишења. Не постоји тако нешто у тресетним мочварама као што је равна површина. Изгледа да би се тресет пре морао акумулирати рапидно под одговарајућим условима, а такви одговарајући услови се не јављају у тресетним мочварама.

18. маја 1980. експлозија планине Света Хелена опустошила је 400 km² шуме, северно од ове планине. За кратко време, преко милион стабала је пливало у језеру Спирит, опкољено великом количином органског материјала и вулканског пепела. За само неколико година, органски талог, сачињен углавном од коре дрвећа и распаднутог материјала дрвећа, заједно са вулканским пепелом, акумулирао се на дну језера. Овај „тресет“ је имао умногоме исти састав и геометрију као угаљ. Многи делови коре су се нагомилавали једни преко других међусобним тарењем пливајућих стабала и тоњењем на дно. Од тада се зна да је тврди, црни појас у угљу у ствари „мумифицирана кора“, и тресет у Спирит језеру изгледа као веома погодан за настанак угља.

Оно што је још интересантније јесте, да је много пливајућих стабала тонуло у воду, и када су падали на дно, корен као крајњи део стабла се први укопавао у органски муљ и распаднуту кору дрвећа на дну језера. Како се настављала акумулација органског материјала, и како су се одвијали вулкански и ерозиони процеси, нагомилавали су се вулкански пепео и остали седименти у језеро. Ако би се седиментација наставила.

Не само да овај тресет личи на савремене слојеве угља по особинама и геометрији, него је и глина вулканског порекла обилно присутна. Ако би дошло до поновне ерупције из ове планине, слој врелог материјала, који би се наталожио преко слојева тресета, учинио би да брзо дође до претварања у угаљ, који би личио на слојеве битуминозног угља којег налазимо данас у Кучеву и Кучајни.

Резерве угља

Највеће резерве угља су на северној хемисфери првенствено између 35 и 50 степени северне географске ширине. Резерве угља су добро истражене, поготово у развијеним земљама. Са тренутном годишњом потрошњом од око 3,7 милијарди тона годишње (каменог и мрког угља) и 0,9 милијарди тона лигнита има довољно угља за неколико стотина година експлоатације.

Доказане резерве угља
врста угља	милијарди тона
Камени угаљ	510
Мрки угаљ	279
Лигнит	196
Укупно	987

Расподела резерви овог енергента је неравномерна. Свега 6 земаља располаже са 75% свих светских резерви. У последњих неколико година су додатна истраживања још увећала износе резерви.

Топ-листа земаља са највећим резервама угља
Земља	%
САД	25
Русија	16
Кина	12
Аустралија	9
Индија	7,5
Немачка	6

Потрошња

Према постојећим подацима је последњих година од укупне количине ископаног угља 76% искоришћено за производњу електричне енергије.

У структури укупне потрошње енергије угаљ је са 24,9 % у 1973. години варирао на 23,5 % у 1999. години. У производњи електричне енергије угаљ учествује са око 40%. Овај однос се није значајније мењао последњих 30 година и сада износи око 4800 TWh годишње.

Види још

Спољашње везе

МСНБЦ извештај о утицају на здравље у САД од загађења узрокованих угљем (језик: енглески)
Чиста технологија угља (језик: енглески)
Коришћење угљеног гаса у горивим ћелијама (језик: енглески)
Напредне методе коришћења угља (језик: енглески)
Који фактори утичу на квалитет угља ^{[непоуздан извор?]}