Cărbunele este o roca foarte neobisnuita,din doua motive. In primul rând ,este formata din materii organice ţesuturi odinioară vii, si in al doilea rând spre deosebire de alte roci, arde si degaja căldura.
Cărbunele a reprezentat primul combustibil utilizat in timpul revoluţiei industriale si a jucat un rol foarte însemnat in dezvoltarea marilor tari industrializate.Carbunele conţine carbon, care-i si conferă acea culoare neagra,caracteristica,si gaze inflamabile cum ar fi hidrogen, azot si oxigen.
Cea mai mare parte a cărbunelui s-a format in urma cu aproximativ 360-286 de milioane de ani,
intr-o perioada numita de geologi era carbonifera tocmai din cauza cantitatilor imense de cărbune care s-au format atunci. Acesta a luat naştere din pădurile tropicale preistorice, ce creşteau pe pământurile mlastinoase. Padurile se compuneau din arbori foarte diferiţi de cei care trăiesc in zilele noastre. Cea mai mare parte a lor erau arbori-feriga giganti.Existau,de asemenea, si arbori de coada calului giganţi, dar si multe alte plante mai mici. După moarte, ferigile uriaşe celelalte plante cădeau in apele mlastinoase. Aceste ape erau foarte sărace in oxigenul care favorizează acţiunea bacteriei ce produce putrefacţia, astfel încât arborii-feriga au putrezit foarte încet si s-au transformat in turba, primul stadiu de formare al cărbunelui. In timpul formarii turbei apare o degajare de gaz de mlaştina numit gaz metan. Pentru a se transforma in cărbune , turba trebuie sa fie presata. Un strat de turba cu o grosime de 10 si 15 metri va forma un strat de cărbune de doar un metru grosime. Primul stadiu al comprimării a avut loc in mlaştinile primitive, o data cu depunerea unor straturi succesive de vegetaţie intrata in putrefacţie, comprimând straturile inferioare sub greutatea lor. In perioada carbonifera scoarţa Pamatului a suferit o serie de transformari. In timpul uneia dintre aceste perioade, turba a fost acoperita cu nisip si mal. Straturile de pamant si turba au fost îngropate sub mari pentru ca mai apoi sa revină din nou la suprafata.. In timp se formau noi mlaştini
si noi straturi de turba. Acest proces numit sedimentare ciclica s-a produs de mai multe ori.
In regiunile carbonifere exista un număr de zăcăminte situate unul deasupra celuilalt, cuprinsa intre straturi de roca sedimentara. Unele straturi de cărbune au o grosime de doar cativa milimetri, altele au grosimi de cativa metri.
Exista trei categorii de cărbune .Tipurile acestora depind de gradul in care cărbunele s-a modificat in timp. Lignitul numit si cărbune brun după culoarea lui, este cel mai puţin modificat si are cel mai mic conţinut de carbon de aproximativ 30%. In timpul arderii acesta degaja mult fum si relativ putina căldura.
Huila este cea mai răspândita si degaja cea mai multa caldura.Acest cărbune are de obicei straturi alternante întunecoase si lucioase. Benzile lucioase erau la baza material lemnos, iar straturile întunecoase s-au format din ramasitele plantelor mai mici. Huila conţine si un alt compus, mai puţin dur, asemănător cu mangalul :acesta face cărbunele sa murdărească in timpul manipulării.
Cărbunele superior este antracitul. Se compune din 98% carbon si este foarte greu de extras , dar este curat la manipulare. Arde cu o flacăra foarte mare si fierbinte, degaja puţin fum, insa este foarte greu de aprins.
Cărbunele este utilizat cel mai des ca si combustibil. Pana nu de mult, o cantitate mare de cărbune era arsa pentru încălzirea locuintelor. In zilele noastre este ars pentru a genera electricitate sau in procese industriale. Înainte de exploatarea pe scara larga a gazelor naturale, unele tari isi produceau întreaga cantitate de gaze din cărbune.
Tarile fara resurse de gaze naturale, recurg inca la acest procedeu. Producerea gazelor din cărbune este asociata cu producerea cocsului, un combustibil esenţial in producerea si topire metalelor. Producerea cocsului cărbunele este ars in cuptoare etanşe. Cărbunele nu arde din cauza oxigenului, dar odată cu căldura se degaja amoniac, gudroane, gaze
si uleiuri uşor volatile lăsând in urma un reziduu dur. Acesta este cocsul. Carbunele este si materia prima pentru procesele chimice. Amoniacul, gudroanele si uleiurile uşor volatile rezultate din cocsificare sunt utilizate pentru realizarea altor produse cum ar fi: vopsele pentru tesaturi, antiseptice, medicamente, parfumuri, fertilizatori, pesticide, insecticide, sau chiar lac de unghii. Din cărbune se poate produce chiar si zaharina.
Cărbunele este zacamantul cel mai bogat de combustibil fosil. Rezervele mondiale cunoscute sunt estimate a fi suficiente pentru 200 de ani, la o rata de consum cu cea actuala, si mulţi experţi sunt de părere ca exista cam de 15 ori mai mult cărbune rămas nedescoperit. Trei tari deţin doua treimi din rezervele mondiale descoperite. SUA are 30%, Rusia si statele aliate cam 25%, iar China 10%.Restul rezervelor de cărbune sunt situate in Australia, Canada, India , Germania, Polinia, Africa de Sud si Marea Britanie. In America de Sud doar patru tari Argentina, Brazilia, Chile si Columbia deţin zăcăminte bogate de cărbune. Cea mai mare parte a cărbunelui este îngropat adânc sub pădurile tropicale unde este greu de exploatat. Dintre cele 52 de tari africane, doar opt exploatează:
Africa de Sud si Zimbabwe, cu cele mai mari zăcăminte, Algeria, Maroc, Mozambic, Nigeria, Tanzania si Zair.
Uneori pe pantele dealurilor si pe malul râurilor apar aflorimente de carbune.Poate ca astfel a fost descoperit de chinezi cu 3000 de ani in urma.O data descoperit, zacamantul a fost exploatat in adâncime. Astăzi, prospecţiunea cărbunelui reprezintă una din activitatile de baza ale geologilor. Ei cunosc din experienţa, genul de teren sub care s-ar putea ascunde cărbune, mai ales in zonele cu roci din perioada carbonifera. Fotogrfiile din avion sau chiar din satelit ajuta mult la identificarea acestor zone. Următorul pas la fel ca in prospecţiunea petrolului, se refera la cercetarea seismica a zonei.Utilizand explozivi si alte mijloace, geologii transmit in interiorul Pamatului unde de soc. Instrumente ultrasensibile, numite geofoane, sesizează ecourile undelor de soc ce sunt reflectate de
diferitele straturi de roci. Ele reflecta undele de soc in mod diferit, cu puteri diferite, si prin analiza caracteristicilor reflexiei se poate determina structura rocilor si adâncimea la care se gasesc. Pentru a descoperi zăcămintele actuale de cărbune si a estima adâncimea la care se găsesc se executa forări si se extrag mostre. Probele de roca sunt apoi analizate si examinate. O alta metoda, deseori utilizata pentru explorarea straturilor din subteran, este cea a sondării. Iniţial ea s-a utilizat la prospectarea petrolului si a gazelor naturale.
Prin sondare in interiorul unui put sunt coborâte diverse dispozitive pentru a testa natura rocilor.
Sonda este coborâta in interiorul puţului si apoi ridicata înapoi la o viteza controlata.
Instrumentele sensibile din interiorul sondei măsoară porozitatea si radioactivitatea rocilor, detectează fisurile ( rupturile dintre diferitele straturi de roci ) si rezistenta electrica a rocilor, adică modul in care ele conduc sau nu electricitatea.
Grosimea unui zacamant de cărbune poate varia de la cativa centimetri la cativa metri.
Indiferent de grosime, exista doua feluri de extracţie: mineritul de suprafaţa si cel subteran. Mineritul de suprafaţa se practica atunci când zacamantul de cărbune este aproape de suprafaţa solului. Este răspândit in Australia si SUA si folosit la exploatarea lignitului in Europa de Est. In majoritatea minelor de suprafaţa din Marea Britanie se extrage cărbunele aflat pana la 33 metri sub pamant. In alte regiuni adâncimea poate fi mai mare. Cea mai adânca mina de suprafaţa este in Germania, la 325 metri adancime. Mineritul de suprafaţa provoacă mizerie. Arii extinse sunt excavate si peisajul devine urat. Munca
incepe cu brăzdare solului si a rocilor care sunt apoi depozitate la marginea exploatării.
Ele servesc si ca ecrane protectoare pentru reducerea zgomotului.
Cărbunele este apoi scos cu excavaoare imense. Cel mai mare excavator din Marea Britanie este cel cu cupa ,,Big Geordie’’ cu capacitatea de 3000 de tone. Cupa poate ridica doua autoturisme si excavaza, la o singura ridicare, aproape 100 tone de material.
In alte tari se utilizează chiar excavatoare mai mari ,,Big Muskie” cel care operează instatul Ohio din SUA, are o capacitate a cupei de 10000 de tone. Cel mai mare excavator are o capacitate de 13000 de tone si se afla la mina de lignit din Hambach, in Germania. După extragerea întregii cantitati de cărbune, se trece la refacerea peisajului.
Principala metoda de minerit utilizata in Marea Britanie si in Europa Continentala este cea a mineritului in subteran. Aceasta produce 40% din totalul de cărbune extras in SUA si mai mult de jumătate din cărbunele Australiei. Multe zăcăminte de cărbune sunt situate la mare adâncime. Cea mai adânca mina din Marea Britanie se afla la peste 1300m sub pamant. Pentru a ajunge asemenea adâncimi se sapa puţuri verticale. Minerii coboară cu lifturile si cărbunele este adus la suprafaţa la fel. Uneori galeriile subterane se pot extinde pe orizontala pe mai mulţi kilometri si transportul este asigurat cu trenuri elctrice. Unde zăcămintele pot fi atinse de pe panta dealurilor, se sapa galerii principale de patrundere. Minerii coboară in aceste galerii cu trenuri electrice, iar cărbunele este adus la suprafaţa pe benzile rulante ale conveioarelor. Exista doua tehnologii principale de minerit subteran. Vechea tehnologie, utilizata inca pe scara larga in SUA, este cea in
abataje. Aceasta tehnologie presupune săparea galeriilor prin cărbune, lăsând piloni de cărbune pentru susţinerea tavanului. Prin utilizarea acestei metode nu se poate extrage decât o parte a zacamantului de cărbune.
Cealaltă metoda este mineritul in fatada. Este cea mai utilizata in Europa si castiga tot mai mult teren in SUA. Se sapa doua galerii paralele la o distanta de aproximativ 20m una de alta. Echipamente speciale taie zacamantul dintre cele doua. Pe măsura ce echipamentul înaintează, galeriile ramase in urma sunt lăsate sa se surpe. Prin aceasta tehnologie se poate extrage aproximativ 90% din cărbune.
Arderea cărbunelui produce fum ce conţine compuşi sulfurati. Acestia provoacă ploi acide care distrug vegetaţia, ucide peştii si alte creaturi marine, provocând si deteriorarea clădirilor construite din cărămizi si piatra. In urma arderii cărbunelui rezulta dioxid de carbon care este un factor responsabil de una dintre marile probleme ecolegice contemporane, numita efect de sera.
Consumul energetic mondial
Titei 34%
Cărbune 26%
Gaze naturale 17%
Biogaz 14,2%
Hidroenergie 5,5%
Energie nucleara 3,3%
