Kömür Nedir?
Kömür, yakıt için yakılabilen ve elektrik üretmek için kullanılabilen siyah veya kahverengimsi tortul bir kayadır. Çoğunlukla yanma yoluyla salınabilen, enerji içeren karbon ve hidrokarbonlardan oluşur.
Kömür, dünyada elektrik üretmek için en büyük enerji kaynağı ve fosil yakıttır.
Fosil yakıtlar, eski organizmaların kalıntılarından oluşur. Kömürün gelişmesi milyonlarca yıl sürdüğü ve sınırlı miktarda bulunduğu için yenilenemez bir kaynaktır.
Kömürü oluşturacak koşullar yaklaşık 300 milyon yıl önce Karbonifer döneminde gelişmeye başladı. Bu süre zarfında, Dünya geniş, sığ denizler ve sık ormanlarla kaplıydı. Denizler ara sıra ormanlık alanları sular altında bırakıyor, bataklıklı bir sulak alanın dibinde bitkileri ve algleri hapsediyordu. Zamanla, bitkiler (çoğunlukla yosunlar) ve algler, üstlerindeki çamur ve bitki örtüsünün ağırlığı altında gömüldü ve sıkıştırıldı.
Bitki enkazı Dünya yüzeyinin altında daha derine indikçe, artan sıcaklıklar ve daha yüksek basınçla karşılaştı. Çamur ve asitli su, bitki maddesinin oksijenle temasını engelledi. Bu nedenle, bitki maddesi çok yavaş bir oranda ayrıştı ve karbonunun çoğunu (enerji kaynağı) korudu.
Bu gömülü bitki maddesi alanlarına turba bataklıkları denir. Turba bataklıkları, yeraltında metrelerce büyük miktarda karbon depolar. Turba yakıt olarak yakılabilir ve İskoçya, İrlanda ve Rusya gibi ülkelerde önemli bir ısı enerjisi kaynağıdır.
Doğru koşullar altında turba, karbonizasyon adı verilen bir süreçle kömüre dönüşür. Karbonizasyon inanılmaz ısı ve basınç altında gerçekleşir. Yaklaşık 3 metre katmanlı bitki örtüsü, sonunda bir metre kömürün üçte birine sıkışır!
Kömür, “kömür damarları” veya “kömür yatakları” olarak adlandırılan yeraltı oluşumlarında bulunur. Bir kömür damarı 30 metre kadar kalın olabilir ve 1.500 kilometre uzayabilir.
Kömür damarları her kıtada mevcuttur. En büyük kömür rezervleri Amerika Birleşik Devletleri, Rusya, Çin, Avustralya ve Hindistan’dadır.
Kömür Çeşitleri
Kömür, inorganik malzemeden yapılmış mineral kayalardan çok farklıdır. Kırılgan bitki maddesinden yapılır ve yakıt olarak yakılan tanıdık siyah ve parlak madde haline gelmeden önce birçok değişikliğe uğrar.
Milyonlarca yıl boyunca farklı karbonizasyon aşamalarından geçer ve dünyanın farklı yerlerinde gelişimin tüm aşamalarında bulunabilir.
Kömür, zaman içinde ne kadar değiştiğine göre sıralanır. Hilt Yasası, kömür damarı ne kadar derinse, sıralamasının o kadar yüksek olduğunu belirtir. Daha derin derinliklerde, malzeme daha yüksek sıcaklık ve basınçla karşılaşır ve daha fazla bitki artıkları karbona dönüşür. Bu farklılık kömür çeşitlerini ortaya çıkarır.
Turba
Turba kömür değildir, ancak doğru koşullar altında sonunda kömüre dönüşebilir. Az miktarda karbonizasyondan geçen kısmen çürümüş bitki örtüsünün bir birikimidir.
Bununla birlikte, turba, orijinal bitkilerinin içerdiği enerjiyi içerdiğinden, hala kömür “ailesinin” bir parçası olarak kabul edilir. Ayrıca yüksek miktarda uçucu madde ve metan ve cıva gibi yakıldığında çevreye zararlı gazlar içerir.
Turba süngerimsi olmak için yeterli nemi tutar. Suyu emebilir ve daha fazla turba oluşturmak için bataklığı genişletebilir. Bu, onu sele karşı değerli bir çevresel savunma yapar. Turba, suyu ve besinleri tutmasına ve yavaşça salmasına yardımcı olmak için toprağa da entegre edilebilir. Bu nedenle turba ve sözde “turba yosunu” bahçıvanlar için değerlidir.
Turba, kurutulduğu ve ısı için yakıldığı İrlanda, İskoçya ve Finlandiya da dahil olmak üzere birçok ülkede önemli bir enerji kaynağıdır.
Linyit
Linyit kömürü, kömürün en düşük derecesidir. Turba olma noktasını geçmiş olsa da, düşük miktarda enerji içerir – karbon içeriği yaklaşık %25-35’tir. Yaklaşık 250 milyon yıllık nispeten genç kömür yataklarından geliyor.
Kahverengi kömür veya gül goncası kömürü olarak da adlandırılan ufalanan kahverengi bir kaya olan linyit, diğer kömür türlerinden daha fazla nem tutar. Bu, madenciliği, depolamayı ve nakliyeyi pahalı ve tehlikeli hale getirir. Kazara yanmaya karşı hassastır ve yandığında çok yüksek karbon emisyonuna sahiptir. Çoğu linyit kömürü, çıkarıldığı yere çok yakın olan elektrik santrallerinde kullanılır.
Linyit esas olarak yakılır ve elektrik üretmek için kullanılır. Almanya ve Yunanistan’da linyit, kömürden üretilen elektriğin %25-50’sini sağlamaktadır.
Alt Bitümlü Kömür
Alt bitümlü kömür yaklaşık 100 milyon yaşındadır. Linyitten daha fazla karbon içerir, yaklaşık %35-45. Dünyanın birçok yerinde alt bitümlü kömür, linyitle birlikte “kahverengi kömür” olarak kabul edilir. Linyit gibi, alt bitümlü kömür de esas olarak elektrik üretmek için yakıt olarak kullanılır.
ABD dışında Çin, alt bitümlü kömürün önde gelen üreticisidir.
Bitümlü Kömür
Bitümlü kömür daha fazla ısı ve basınç altında oluşur ve 100 milyon ila 300 milyon yaşındadır. Petrolde de bulunan bitüm adı verilen yapışkan, katran benzeri maddeden almıştır. Yaklaşık %45-86 karbon içerir.
Kömür tortul bir kayadır ve bitümlü kömür sıklıkla sıkıştırılmış bitki materyali katmanlarını işaretleyen farklı kıvamda “bantlar” veya şeritler içerir.
Bitümlü kömür üç ana türe ayrılır: demircilik kömürü, kanal kömürü ve koklaşabilir taş kömürü. Demircilik kömürü çok düşük kül içeriğine sahiptir ve metallerin ısıtıldığı ve şekillendirildiği demirhaneler için idealdir.
Kanal kömürü, 19. yüzyılda kömür yağı kaynağı olarak yaygın olarak kullanılmıştır. Kömür yağı, piroliz adı verilen bir işlem olan kontrollü bir oksijen miktarı ile kanal kömürünün ısıtılmasıyla yapılır. Kömür yağı öncelikle sokak lambaları ve diğer aydınlatma için yakıt olarak kullanıldı. Gazyağı kullanımının yaygınlaşması, 20. yüzyılda kömür yağı kullanımını azalttı.
Kok kömürü büyük ölçekli endüstriyel işlemlerde kullanılmaktadır. Kömür koklaştırılır, kayayı oksijen yokluğunda ısıtma işlemi. Bu, nem içeriğini azaltır ve onu daha kararlı bir ürün haline getirir. Çelik endüstrisi koklaşabilir taş kömürüne dayanır.
Antrasit
Antrasit, kömürün en yüksek derecesidir. %97’ye kadar en fazla karbon miktarına sahiptir ve bu nedenle en fazla enerjiyi içerir. Diğer kömür türlerinden daha sert, daha yoğun ve daha parlaktır. Neredeyse tüm su ve karbondioksit dışarı atıldı ve bitümlü kömür veya linyitte bulunan yumuşak veya lifli bölümleri içermiyor.
Antrasit yüksek kaliteli bir kömür olduğu için çok az kurumla temiz bir şekilde yanar. Diğer kömürlerden daha pahalıdır ve santrallerde nadiren kullanılır. Bunun yerine antrasit daha çok soba ve ocaklarda kullanılmaktadır.
Antrasit ayrıca su filtreleme sistemlerinde de kullanılır. Kumdan daha küçük gözeneklere sahiptir, bu nedenle daha fazla zararlı parçacık yakalanır. Bu, suyu içme, sanitasyon ve endüstri için daha güvenli hale getirir.
Çin, antrasit kömür üretiminin neredeyse dörtte üçünü oluşturan antrasit madenciliğine hakimdir. Diğer antrasit madenciliği yapan ülkeler arasında Rusya, Ukrayna, Vietnam ve Amerika Birleşik Devletleri (çoğunlukla Pensilvanya) bulunmaktadır.
Grafit
Grafit bir karbon allotropudur, yani sadece karbon atomlarından oluşan bir maddedir. (Elmas başka bir karbon allotropudur.) Karbonizasyon işleminin son aşamasıdır.
Elektriği iyi iletir ve lityum iyon pillerde yaygın olarak kullanılır. Grafit ayrıca 3.000 °Celsius’a (5.400 °Fahrenheit) kadar sıcaklıklara dayanabilir. Yangına dayanıklı kapı gibi ürünlerde, burun konisi gibi füze parçalarında kullanılabilir. Bununla birlikte, grafitin en bilinen kullanımı, muhtemelen kurşun kalem “kurşunları”dır.
Çin, Hindistan ve Brezilya dünyanın önde gelen grafit üreticileridir.