Oamenii ard cărbune de mii de ani; De la Revoluția Industrială, cărbunele a devenit o sursă majoră de electricitate și încălzire globală. Dar de unde vine cărbunele? Studiind modul în care se formează cărbunele, oamenii de știință pot afla atât despre trecutul profund, cât și la ce să se aștepte atunci când diferiți cărbuni ard.
Cărbunele se formează atunci când plantele de mlaștină sunt îngropate, compactate și încălzite pentru a deveni rocă sedimentară într-un proces numit coalificare. „Foarte fundamental, cărbunele sunt plante fosilizate”, James Hower (se deschide într-o filă nouă), un petrolog la Universitatea din Kentucky, a declarat pentru Live Science. Crearea acestor plante fosile implică „o mulțime de accidente de geologie”, a spus el.
Formarea cărbunelui începe cu plantele vii. „În timp ce copacul este încă în viață, poate fi deteriorat de ardere sau poate fi invadat de insecte”, a spus Hower. „Toate aceste lucruri vor apărea în dosarul cărbunelui”. Urmele de polen, frunze, rădăcini și chiar excremente de insecte în cărbune, a spus Hower, pot fi folosite pentru a reconstruiește ecosistemele antice. daune provocate de incendiu (se deschide într-o filă nouă)de exemplu, oferă indicii despre climele antice.
Apoi, plantele mor. „Dacă se păstrează cărbunele, asta vă spune ceva despre mediul general”, a spus Hower. Este puțin probabil ca plantele de pe versanții munților sau din deșerturi să devină cărbune, deoarece aceste medii nu sunt propice formării turbei.
„Din toți cărbunii pe care îi vedem acolo, un procent foarte, foarte mare provine din mlaștini”, a spus Hower.
Legate de: De ce există atât de mult petrol în Arctica?
Într-adevăr, atunci când plantele mor în zonele umede, ele sunt acoperite cu apă și protejate de oxigen. Drept urmare, nu se descompun la fel de repede ca pe pământ uscat. În schimb, plantele se acumulează în straturi de turbă pe fundul îmbibat al mlaștinii. Această turbă, care este uneori un precursor al cărbunelui, are o istorie îndelungată: găzduiește insecte, ciuperci, bacterii și chiar rădăcinile copacilor care îngropau. ajuta la rupere (se deschide într-o filă nouă) plantelor într-un proces numit peatificare. „Orice strat pe care îl vedem într-un cărbune ar putea fi produsul a zeci, sute sau mii de ani”, a spus Hower.
Mineralele care se infiltrează în turbă din apă sau se formează prin reacții chimice sunt, de asemenea, captate în cărbune. Cărbune de argilă refractar (se deschide într-o filă nouă) în estul Kentucky, a spus Hower, conține elemente de pământ rare de la o erupție vulcanică de acum milioane de ani; Departamentul de Energie al SUA este finanțare acum (se deschide într-o filă nouă) tehnologii pentru extragerea acestor elemente din deșeurile de cărbune pentru a fi utilizate în panouri solare, turbine eoliene și baterii.
Dar și mineralele din cărbune pun probleme. Turba expusă la apa de mare, de exemplu, conţine adesea (se deschide într-o filă nouă) mai mult sulf. Arderea cărbunelui cu sulf are un cost uman suplimentar; în timp ce exploatarea cărbunelui și fumul de cărbune sunt ambele în general periculoase (se deschide într-o filă nouă)cărbunii cu conținut ridicat de sulf pot fi mai sensibili la se aprinde spontan (se deschide într-o filă nouă) în mine și pot fi și ele în legătură cu (se deschide într-o filă nouă) boala de inima.
Nu toată turba se transformă în cărbune; unele se erodează sau se usucă. Pentru a începe procesul de coaliare, turba trebuie acoperită cu ceva anorganic, cum ar fi nămol dintr-o deltă mare a râului. „Râul merge înainte și înapoi de-a lungul a milioane de ani, ajunge să fie sistemul tău de depunere”, a spus Hower, referindu-se la straturile de sedimente acumulate.
De-a lungul timpului geologic, turba este îngropată și mai mult. Munții erodează și umplu văile râurilor; pe el cresc păduri. De milioane de ani, noi munți se ridică. Pe parcursul acestor milenii, turba se descompune și se transformă treptat în cărbune datorită a două elemente: presiunea si caldura (se deschide într-o filă nouă). Majoritatea cărbunilor au o vechime între 60 și 300 de milioane de ani.
Presiunea face turba mai compactă. Căldură se reorganizeaza (se deschide într-o filă nouă) molecule recunoscute în plante – precum glucidele sau celuloza – și eliberată (se deschide într-o filă nouă) oxigen și hidrogen, lăsând în urmă carbon și alte elemente.
Cărbunii îngropați foarte adânc experimentează temperaturi mai ridicate, deoarece sunt mai aproape de miezul pământului. Dar căldură geotermală (se deschide într-o filă nouă) se poate ridica și la suprafața Pământului prin vulcani, izvoare termale și gheizere. Cantitatea de presiune și căldură determină în general rangul cărbunelui: o măsură a progresului cărbunelui în călătoria sa de la turba udă la roca solidă.
Lignitul este cel mai de jos rang al cărbunelui; ligniții și cărbunii subbituminoși mai conțin părți de plante recunoscute. Cărbunii bituminoși și subbituminoși au fost compactați și încălziți până la întărire. Cărbunele antracit, cel mai rar și cel mai înalt rang, este neted și strălucitor; a fost încălzit până când a devenit fluid într-un proces numit metamorfism. Pentru a ajunge la rangul antracit, a spus Hower, tot ce este nevoie este să atingeți o temperatură ridicată pentru scurt timp – chiar și o oră va fi suficientă.
Antracitul ard fără a produce funingine; au fost folosite istoric de navele de cărbune care încercau evita sa fii reperat (se deschide într-o filă nouă) în timp de război. Ligniții și cărbunii bituminoși sunt utilizați în principal pentru producerea de energie electrică. Eliberarea de lignit și cărbuni subbituminoși un pic mai mult (se deschide într-o filă nouă) dioxid de carbon decât cărbunii bituminoși atunci când ard.
Aceste diferențe sunt, totuși, minime atunci când cărbunele este comparat cu alte surse de electricitate care au un impact mai mic asupra încălzirii globale. În general, cărbunele produce de două ori mai mult dioxid de carbon pe kilowatt-oră decât gazul natural și de 90 de ori mai mult decât energia eoliană, conform studiului. Departamentul de Energie al SUA (se deschide într-o filă nouă).
„Emisiile de la cărbune și procesele industriale legate de cărbune nu au fost în mod clar bune pentru climă”, a spus Hower. „Aceasta este realitatea în care trăim”.
