ถ่านหินเป็น เชื้อเพลิงฟอสซิล ซึ่งมีความสำคัญต่อการผลิตไฟฟ้า การผลิตเหล็ก และกระบวนการทางอุตสาหกรรมต่างๆ บทเรียนนี้จะสำรวจการก่อตัวของถ่านหิน ประเภท การใช้ และผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
ถ่านหินเกิดจากซากพืชที่อาศัยอยู่ในหนองน้ำเมื่อหลายล้านปีก่อน เมื่อเวลาผ่านไป ชั้นของวัสดุจากพืชถูกปกคลุมไปด้วยโคลนและน้ำ กักเก็บสารอินทรีย์นี้ไว้ภายใต้แรงดันและอุณหภูมิสูง กระบวนการนี้เรียกว่า การทำให้เป็นถ่านหิน โดยจะเปลี่ยนวัสดุจากพืชให้เป็นถ่านหินผ่านการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีและกายภาพ ขั้นตอนหลักของการทำให้เป็นถ่านหิน ได้แก่ พีท ลิกไนต์ บิทูมินัส และแอนทราไซต์ ซึ่งแสดงถึงระดับที่เพิ่มขึ้นของปริมาณคาร์บอนและศักยภาพด้านพลังงาน
ถ่านหินมีการใช้งานที่หลากหลาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการผลิตไฟฟ้าและเป็นวัตถุดิบในกระบวนการทางอุตสาหกรรม ใน โรงไฟฟ้า ถ่านหินจะถูกเผาเพื่อให้น้ำร้อนในหม้อต้มน้ำ ทำให้เกิดไอน้ำ ไอน้ำจะเปลี่ยนกังหันที่เชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ถ่านหินยังมีความสำคัญในอุตสาหกรรมเหล็กเช่นกัน โดยทำหน้าที่เป็นทั้งเชื้อเพลิงและตัวรีดิวซ์ในการผลิตเหล็กจากแร่เหล็กในเตาถลุงเหล็ก
การใช้ถ่านหินมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมอย่างมาก การเผาไหม้ถ่านหินจะปล่อยสารมลพิษ รวมถึงซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ( \(SO_2\) ) ไนโตรเจนออกไซด์ ( \(NO_x\) ) และฝุ่นละออง ซึ่งก่อให้เกิดมลพิษทางอากาศและปัญหาสุขภาพ ผลพลอยได้ที่เกี่ยวข้องมากที่สุดจากการเผาไหม้ถ่านหินคือคาร์บอนไดออกไซด์ ( \(CO_2\) ) ซึ่งเป็นก๊าซเรือนกระจกที่ทำให้เกิดภาวะโลกร้อนและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ มาตรการในการบรรเทาผลกระทบเหล่านี้ ได้แก่ การใช้เทคโนโลยีถ่านหินสะอาด ซึ่งมีเป้าหมายเพื่อลดการปล่อยก๊าซที่เป็นอันตราย และการเปลี่ยนไปใช้แหล่งพลังงานหมุนเวียน
ลักษณะของถ่านหินจะแตกต่างกันไปตามประเภทของถ่านหิน ตัวอย่างเช่น ลิกไนต์มีความชื้นมากกว่าและมีคาร์บอนน้อยกว่าแอนทราไซต์ ซึ่งส่งผลต่อปริมาณพลังงานและวิธีการเผาไหม้ คุณสมบัติเหล่านี้สามารถประเมินได้ในเชิงปริมาณในห้องปฏิบัติการ โดยวัดพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น ปริมาณความชื้น สารระเหย คาร์บอนคงที่ และค่าความร้อน (ศักยภาพของพลังงาน)
การทำเหมืองถ่านหินเกี่ยวข้องกับการแยกถ่านหินออกจากพื้นดินผ่านทางพื้นผิว (หลุมเปิด) หรือการขุดใต้ดิน การทำเหมืองใต้ดินแม้ว่าจะมีค่าใช้จ่ายสูงและอันตรายกว่า แต่ก็มีความจำเป็นเมื่อตะเข็บถ่านหินลึกเกินไปสำหรับการทำเหมืองบนพื้นผิว มาตรการความปลอดภัยที่สำคัญถือเป็นสิ่งสำคัญในการทำเหมืองถ่านหินเพื่อป้องกันอุบัติเหตุ รวมถึงการตรวจสอบก๊าซ (มีเทน) และการจัดการฝุ่นถ่านหินอันเนื่องมาจากการเผาไหม้
แม้ว่าจะมีปริมาณสำรองมากมายและมีบทบาทในปัจจุบันในการผลิตพลังงานทั่วโลก แต่อนาคตของถ่านหินต้องเผชิญกับความท้าทายจากความกังวลด้านสิ่งแวดล้อมและการพัฒนาอย่างรวดเร็วของแหล่งพลังงานหมุนเวียน ประเทศต่างๆ ทั่วโลกกำลังทำงานเพื่อสร้างสมดุลระหว่างผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจของถ่านหินกับความจำเป็นในการลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนและต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการลงทุนในเทคโนโลยีถ่านหินที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นและค่อยๆ เปลี่ยนไปสู่ระบบพลังงานที่ยั่งยืน
ถ่านหินในฐานะเชื้อเพลิงฟอสซิลถือเป็นรากฐานสำคัญของการพัฒนาอุตสาหกรรมและการผลิตพลังงาน การก่อตัว ประเภท และการนำไปใช้เน้นย้ำถึงความซับซ้อนและความอเนกประสงค์ของทรัพยากรธรรมชาตินี้ อย่างไรก็ตาม ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากการใช้ถ่านหินจำเป็นต้องมีการประเมินใหม่อย่างรอบคอบเกี่ยวกับการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิล ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและการเปลี่ยนแปลงไปสู่แหล่งพลังงานหมุนเวียนมีความสำคัญต่ออนาคตที่ยั่งยืน
