В групата на изкопаемите горива намираме въглища. Дървените въглища са гориво, което се получава от почвата от натрупването на растителни остатъци. Счита се за един от най-старите видове изкопаеми горива, използвани от човека. Въпреки че в момента все още се използва за генериране на енергия и производство на производни в промишлеността, употребата му е намалена на някои места поради замърсяването, което генерира.
Важно е обаче да се разбере, че не всички въглища са еднакви. Има различни видове въглища които се използват за различни цели. В тази статия ще разгледаме основните видове дървени въглища, техните характеристики и най-честите употреби в индустрията и бита.
Въглищата като изкопаемо гориво
Въглищата са ресурс, който е в изобилие на планетата, но Добивът е труден и скъп процес.. Този факт допринася за факта, че с изчерпването на запасите получаването им става все по-сложно и скъпо. В зависимост от състава си, всеки вид въглен има различна калоричност, което пряко влияе върху употребата му.
Въглищата произхождат от черна седиментна скала, която се образува в резултат на комбинацията от големи количества вода и растителни останки. Този процес е известен като карбонизация, феномен, който продължава от милиони години. Това е една от причините въглищата да се класифицират като невъзобновяема енергия, тъй като регенерацията му е изключително бавна в сравнение със скоростта, с която се извлича и консумира.
В състава му откриваме голямо количество въглерод, което му придава способността да генерира топлина при изгаряне. Това го прави едно от най-използваните изкопаеми горива в света. Добивът му се извършва във въглищни мини по света.. За съжаление, изгарянето на въглища генерира голямо количество замърсяващи емисии, включително въглероден диоксид (CO2), който допринася за глобалното затопляне.
Произход и характеристики на видовете въглища
Въглищата са започнали да се образуват преди около 360 милиона години по време на карбонския период. По време на този етап големи площи от земна растителност са били погребани под слоеве седимент. В течение на милиони години налягането и топлината, на които са били подложени тези растителни останки, са довели до превръщането им в дървени въглища. Този процес е толкова дълъг, че въглищата се считат за невъзобновяем ресурс.
В растенията процесът на фотосинтеза им позволява да съхраняват енергия под формата на въглерод. Когато растенията и дърветата умират и се разлагат под слоеве почва, тази енергия се улавя в растителните останки. С напредването на разлагането тези растения отделят повече въглерод, който бавно образува въглеродни утайки, които след това се трансформират в въглен.
Характеристиките на въглищата зависят от стойности на налягане и температура на които е бил подложен растителният материал по време на своята трансформация. Следователно намираме няколко вида въглища, които се отличават по степен на чистота, твърдост и въглеродно съдържание. Области като блата и други наводнени зони са идеални местообитания за образуване на дървени въглища, тъй като там се натрупват големи количества разлагаща се растителна материя.
Видове въглища
Има няколко вида въглища, всеки с различни характеристики, които определят използването му в промишлеността и енергетиката. По-долу обясняваме основните видове:
1. Торф
Торфът е ранна форма на въглища и има най-ниско съдържание на въглерод, с около a 55% въглерод в състава си. Това е причината да е типът въглища с по-ниска калоричност. Цветът му е зеленикав или кафяв и съдържа добро количество влага. Въпреки че използването му като гориво е ограничено поради ниския му добив, то се използва в градинарството като субстрат или тор.
Торфът, когато се изгаря, отделя голямо количество дим и пепел, което го прави неефективна и чиста опция като гориво. Използва се главно за дребни домакински задачи и градинарство, но не е подходящ за мащабно производство на електроенергия.
2. Кафяви въглища
Лигнитът е вид въглища със средно качество. Образува се от пресоването на торф и съдържа между 60% и 75% въглерод. Той е черен и има плътна текстура. Неговата калоричност е по-висока от тази на торфа, но все още е относително ниска в сравнение с други видове въглища.
Лигнитните въглища се използват главно в електроцентрали елементарен за генериране на енергия. Въпреки това, той няма други приложения извън това поради ниската си енергийна плътност и висока влажност.
3. Въглища
Каменните въглища, известни също като каменни въглища, са вид въглища, които се образуват от компресирането на лигнит. Съдържа между 75% и 85% въглерод, което му придава по-висока калоричност, идеален за генериране на електричество в топлоелектрически централи. Този вид въглен има непрозрачен черен цвят и лъскава, мазна текстура.
В допълнение към използването им в топлоелектрически централи, въглищата се използват и за производството на кокс, който се използва в стоманодобивната промишленост. Всъщност коксът е от съществено значение при топенето на желязо и други индустриални приложения поради свойствата си на химически редуктор.
4. Антрацит
Антрацитът е видът въглища с най-добро качество и най-висок процент въглерод, който може да достигне до 95%. Той е лъскаво черен и има много твърда текстура. Поради високата си енергийна плътност, този вид въглища се използват в промишлени котли и в битово отопление.
Антрацитът произвежда малко пепел при изгаряне и се счита за най-чистите въглища сред вкаменелостите. Високата му цена обаче доведе до други по-евтини горива, като природния газ, които го замениха в много случаи. Въпреки това, той остава ценен материал в приложения, където е необходима висока топлинна стойност.
Използване на въглища и техните производни
Въглищата са били използвани през цялата история за различни цели. Сред основните му приложения са следните:
- Производство на електроенергия: Дори в много страни въглищата са основният източник на електрическа енергия. Топлоелектрическите централи изгарят въглища, за да затоплят вода и да генерират пара, която задвижва турбини и генерира електричество.
- Стоманена промишленост: Промишлеността за производство на желязо и стомана зависи от въглищата, особено кокса, за производството на стомана.
- Домашна употреба: В някои селски райони въглищата все още се използват като гориво за отопление.
- Индустриални деривати: Чрез сухата дестилация на въглища се получават продукти като въглищен газ, катран и кокс, всички от които са от съществено значение в химическата промишленост.
Въздействие на въглищата върху околната среда
Въпреки историческото и сегашното си значение, използването на въглища има сериозни последици за околната среда. Изгарянето на въглища е един от основните източници на замърсяване на въздуха, тъй като генерира парникови газове като напр въглероден диоксид (CO2) и серен оксид (SO2), което допринася за киселинните дъждове и глобалното затопляне.
Всъщност добивът и изгарянето на въглища е идентифициран като един от основните източници на въглероден диоксид в света, което поражда опасения относно бъдещата му употреба. Освен това въгледобивът има силно въздействие върху ландшафта, биоразнообразието и подземните води.
Обещаваща алтернатива на тази ситуация е улавянето и съхранението на въглероден диоксид (CCS), технология, която позволява емисиите на CO2 да бъдат уловени и съхранявани в подземни скални образувания или повторно използвани в промишлени процеси. Тази технология обаче все още е в процес на разработка и не е приложена в голям мащаб.
Бъдещето на въглищата в енергийния контекст
Като се има предвид нарастващият интерес към намаляване на емисиите на парникови газове, няколко държави предприемат стъпки за намаляване на зависимостта си от въглищата. Възобновяемите енергийни източници като слънчева, вятърна и геотермална започват да изместват въглищата като основни енергийни източници в света.
Въпреки че въглищата остават важен източник на енергия, особено в развиващите се страни, тяхното използване вероятно ще намалее през следващите десетилетия, тъй като чистите, устойчиви енергийни решения стават по-достъпни и достъпни. Различни правителства вече прилагат политики за постепенно изоставяне на въглищата и инвестиране във възобновяеми източници.
Накратко, докато въглищата са изиграли решаваща роля в индустриализацията на света, тяхното въздействие върху околната среда и извънредната климатична ситуация са тласнали търсенето на по-чисти и по-устойчиви алтернативи. Въпреки това използването и експлоатацията му остават жизненоважни в определени отрасли и страни. Следователно бъдещето на въглищата вероятно ще бъде белязано от постепенен преход към по-чисти и по-ефективни технологии и тяхното по-селективно използване в приложения, където няма незабавни заместители.