KATALOG FIRIEM

Uhlie aj napriek tomu, že sa vyskytuje na celej Zemi bolo dlhé desaťročia strategickou priemyselnou surovinou, ktorú s piedestálu zosadil až nástup ropných derivátov a zemného plynu.

Uhlie je čierna alebo hnedočierna (tzv. hnedé uhlie — lignit) horľavá hornina. Získava sa z povrchových alebo hlbinných dolov a používa sa predovšetkým ako palivo. Od dôb priemyselnej revolúcie je uhlie veľmi dôležitou energetickou surovinou. Väčšina svetovej výroby elektrickej energie sa uskutočňuje práve v uhoľných (t.j. tepelných) elektrárňach. Uhlie je zložené predovšetkým z uhlíka, obsahuje však rozmanité zložky vrátane sírnych zlúčenín. Uhlie je celosvetovo najdôležitejší zdroj pre výrobu elektrickej energie (približne 40 %).

Uhlie vzniklo z rastlinných a živočíšnych zvyškov, ktoré boli uložené v anaeróbnom vodnom prostredí, kde nízky obsah kyslíka zabraňoval ich úplnému rozkladu a oxidácii (t.j. hnitiu).

Na konci osemnásteho storočia začalo uhlie raziť cestu masovej industriálnej výrobe. Anglicko využívalo čierne uhlie už od deviateho storočia, kedy začalo rozbiehať hutníctvo železa. Nasledovali továrenské stroje, elektrárne, železničná a lodná doprava.

Uhlie a jeho ďalšie produkty, medzi ktoré môžeme po skvapalnení počítať aj plnohodnotný benzín (Friedrich Bergius, rok 1913), boli súčasťou vozoviek, pneumatík, liečiv, syntetických výrobkov, hnojív, či trhavín. Tak ako pri rope aj v prípade uhlia to boli dlhé roky tisíce a tisíce výrobkov dennej spotreby, ktoré mali svoj pôvod v čiernom uhlí.

Najbohatšie náleziská uhlia sa nachádzali v USA (3,6 biliónov ton), Číne a Rusku. Po ropných krízach v druhej polovici dvadsiateho storočia sa pozornosť obchodných kruhov a národných vlád začala opäť obracať k čiernemu zlatu ako k strategickému primárnemu zdroju energie pre 21. storočie.

Typy uhlia

Antracit — najkvalitnejšie uhlie, používa sa na vykurovanie

lignit — tiež označovaný ako hnedé uhlie je najmenej kvalitný druh uhlia. Používa sa len na parnú výrobu elektrickej energie. Leštený lignit sa od železnej doby používal ako ozdobný kameň.

hnedo-čierne — jeho vlastnosti sú kombináciou vlastností čierneho a hnedého uhlia, použitie má rovnaké ako lignit.

čierne uhlie — je charakteristické vysokou hustotou, jeho farba je obvykle hnedočierna až čierna

Koks - pevný uhlíkový zvyšok odvodený od nízkopopolového nízkosírneho čierneho uhlia, z ktorého sú odstránené prchavé zložky v peci s obmedzeným prístupom kyslíka pri teplotách 1000 °C. Ďalšími produktmi koksovania je kamennouhoľný decht, amoniak, ľahké oleje a svietiplyn.

Petrolejový koks - Pevný zvyšok získaný rafináciou ropy, obsahuje však veľké množstvo nečistôt na to, aby mohol byť použitý v metalurgii. Koks sa používa ako palivo a redukčné činidlo, okrem iného aj vo vysokej peci. Koks pripravený z uhlia je sivý, tvrdý, pórovitý a jeho výhrevnosť je 29,3 MJ/kg. 

Priemyselné využitie 

Uhlie bolo najčastejšie používané tuhé palivo na výrobu tepla spaľovaním. Svetová spotreba uhlia predstavovala až 5 200 miliónov ton ročne. Tri štvrtiny z tohto objemu boli pritom využívané na výrobu elektrickej energie. V oblasti Číny a Indie sa ešte na začiatku 21 storočia pohybovala ročná spotreba na objeme 2 miliardy ton uhlia. V USA sa v tom období spotrebovala ročne jedna miliarda ton uhlia, z toho až 90 % na výrobu elektrickej energie. 

Pri výrobe elektrickej energie sa uhlie rozomleté na prach spaľovalo v špeciálnom horáku, ktorý ohrieval vodu na vodnú paru a tá roztáčala turbíny a generátory.  

Splyňovanie uhlia bolo reakciou na vysoké ceny vykurovacích olejov a zemného plynu. Zvýšený záujem o tzv. BTU konverziu — technológiu splyňovania tuhého paliva, predstavoval možnosť výroby energie, ktorá bola všeobecne čistejšia než energia získaná konvenčne z uhlia. Spôsobil to najmä technologické inovácie a nové plynové turbíny s vyššou účinnosťou než klasické parné turbíny. Vznikajúci oxid uhličitý bolo možné v prípade potreby zachytávať. 

Skvapalňovanie uhlia znamenalo možnosť previesť na kvapalné palivá ako napríklad benzín či nafta niekoľkými rôznymi spôsobmi. Fischerov—Tropschov proces spočíva v syntéze kvapalných uhľovodíkov, bol použitý v nacistickom Nemecku a južnej Afrike, pretože tieto krajiny boli politicky izolované a nemali dostatočné zdroje surovej ropy. Uhlie môže byť skvapalňované na tzv. syngas (syntézny plyn) a syngas skvapalnený Fischerovou—Tropschovou metódou na ľahké uhľovodíky, ktoré sú ďalej spracúvané na benzín a naftu. Syngas môže byť tiež prevedený na metanol, ktorý sa používa ako palivo alebo ako aditívum do palív. Priame skvapalňovanie Bergiusovým procesom (hydrogenačné skvapalňovanie) je možné, ale nie je vo svete zaužívané, len v Nemecku za prvej a druhej svetovej vojny.

Ďalším spôsobom používaným na skvapalňovanie uhlia je nízkoteplotná karbonizácia (LTC). Uhlie je pri LTC karbonizované pri teplotách 450–700 °C (pre porovnanie, pri kokse je to 800–1000 °C). Tieto teploty sú optimálne na výrobu kamennouhoľných dechtov. Na rozdiel od klasického dechtu má väčší obsah ľahkých uhľovodíkov. Kamennouhoľný decht je potom ďalej spracúvaný na palivá. Tento proces vyvinul Lewis Karrick v roku 1920. Všetky tieto procesy uvoľňujú oxid uhličitý. Ak je potrebné ho zachytávať, je to pri použití týchto procesov jednoduchšie než jeho zachytávanie zo spalín produkovaných pri spaľovaní uhlia.

Znečistenie planéty 

Pri spaľovaní uhlia vzniká oxid uhličitý spolu s premenlivých množstvom oxidu siričitého v závislosti od kvality spracovávaného uhlia. Oxid siričitý reaguje s vodou za vzniku kyseliny siričitej. Ak sa dostane do atmosféry, reaguje s vodnou parou a vznikajú kyslé dažde. Emisie z uhoľných elektrární predstavovali najväčší umelý zdroj oxidu uhličitého.

Priemyselne spracované uhlie obsahovalo mnoho toxických prvkov vrátane arzénu a ortuti, ktoré sa pri spaľovaní uvoľňovali do ovzdušia. Uhlie tiež obsahuje stopové množstvo uránu, tória a iných prirodzene sa vyskytujúcich rádioaktívnych nuklidov. 
 

PRIESTOR PRE PLANÉTU ZEM 

Diskusia na konci článku

(Diskusný príspevok bude následne skopírovaný aj do Diskusného fóra na stránke facebook – Priestor)