Ugljen je fosilno gorivo , ključno za proizvodnju električne energije, proizvodnju čelika i razne industrijske procese. Ova lekcija istražuje stvaranje ugljena, vrste, upotrebu i utjecaj na okoliš.
Ugljen je nastao od ostataka biljaka koje su živjele u močvarama prije milijune godina. S vremenom su slojevi biljnog materijala bili prekriveni blatom i vodom, zarobivši ovaj organski materijal pod visokim pritiskom i temperaturom. Ovaj proces, poznat kao koalifikacija , pretvara biljni materijal u ugljen putem biokemijskih i fizičkih promjena. Glavne faze ugljenifikacije uključuju treset, lignit, bitumen i antracit, što predstavlja povećanje razine sadržaja ugljika i energetskog potencijala.
Ugljen ima različite primjene, ponajviše u proizvodnji električne energije i kao sirovina u industrijskim procesima. U elektranama se ugljen sagorijeva kako bi se zagrijala voda u kotlovima, stvarajući paru. Para pokreće turbine spojene na generatore, proizvodeći električnu energiju. Ugljen je također bitan u industriji čelika, gdje djeluje i kao gorivo i redukcijsko sredstvo u proizvodnji željeza iz željezne rude u visokim pećima.
Korištenje ugljena ima značajne implikacije za okoliš. Spaljivanjem ugljena oslobađaju se zagađivači, uključujući sumporni dioksid ( \(SO_2\) ), dušikovi oksidi ( \(NO_x\) ) i čestice, što pridonosi zagađenju zraka i zdravstvenim problemima. Nusprodukt izgaranja ugljena koji najviše zabrinjava je ugljični dioksid ( \(CO_2\) ), staklenički plin odgovoran za globalno zagrijavanje i klimatske promjene. Mjere za ublažavanje ovih utjecaja uključuju korištenje čistih tehnologija ugljena, čiji je cilj smanjenje štetnih emisija, te prelazak na obnovljive izvore energije.
Karakteristike ugljena variraju ovisno o vrsti. Na primjer, lignit sadrži više vlage i manje ugljika od antracita, što utječe na njegov energetski sadržaj i način izgaranja. Ta se svojstva mogu kvantitativno procijeniti u laboratorijskim uvjetima, mjerenjem parametara kao što su sadržaj vlage, hlapljive tvari, vezani ugljik i kalorična vrijednost (energetski potencijal).
Eksploatacija ugljena uključuje vađenje ugljena iz zemlje putem površinske (otvorene jame) ili podzemne eksploatacije. Podzemno rudarenje, iako je skuplje i opasnije, potrebno je kada su slojevi ugljena preduboki za površinsko rudarenje. Značajne sigurnosne mjere neophodne su u rudarstvu ugljena kako bi se spriječile nezgode, uključujući praćenje plina (metana) i upravljanje ugljenom prašinom, opasnošću od izgaranja.
Unatoč njegovim obilnim rezervama i trenutnoj ulozi u globalnoj proizvodnji energije, budućnost ugljena suočava se s izazovima zabrinutosti za okoliš i brzog razvoja obnovljivih izvora energije. Zemlje diljem svijeta rade na uspostavljanju ravnoteže između gospodarskih prednosti ugljena i potrebe za smanjenjem emisije ugljika i borbom protiv klimatskih promjena. To uključuje ulaganje u učinkovitije tehnologije ugljena i postupni prijelaz na održive energetske sustave.
Ugljen, kao fosilno gorivo, bio je kamen temeljac industrijskog razvoja i proizvodnje energije. Njegov nastanak, vrste i primjene naglašavaju složenost i svestranost ovog prirodnog resursa. Međutim, utjecaj korištenja ugljena na okoliš zahtijeva pažljivo preispitivanje naše ovisnosti o fosilnim gorivima. Napredak tehnologije i pomak prema obnovljivim izvorima energije ključni su za održivu budućnost.
