زغال سنگ چیست؟

زغال سنگ چیست؟

زغال سنگ چگونه به وجود می‌آید؟

فرآیند تشکیل زغال سنگ بسیار طولانی و شگفت‌انگیز است. این داستان از میلیون‌ها سال پیش، در دوره‌ای که زمین پوشیده از جنگل‌های عظیم و باتلاق‌ها بود، آغاز می‌شود. وقتی گیاهان بزرگ آن زمان می‌مردند، به جای تجزیه کامل در هوا، در زیر آب باتلاق‌ها دفن می‌شدند. کمبود اکسیژن در این محیط‌ها مانع از پوسیدگی کامل گیاهان می‌شد. با گذشت زمان، لایه‌های جدیدی از گل و لای روی این بقایای گیاهی انباشته می‌شد و فشار و حرارت زیادی به آن‌ها وارد می‌کرد. این فرآیند، که کربونیزاسیون^۲ نام دارد، به تدریج مواد گیاهی را به زغال سنگ تبدیل کرد.

برای درک بهتر، فرض کنید یک تکه چوب را برای مدت بسیار بسیار طولانی زیر یک کوه سنگ قرار داده‌اید. فشار سنگ‌ها و گرمای زمین به تدریج آن چوب را به ماده‌ای متراکم و پرانرژی تبدیل می‌کند. این فرآیند به چهار مرحله اصلی تقسیم می‌شود که در جدول زیر مشاهده می‌کنید:

انواع مختلف زغال سنگ و ویژگی‌های آنها

همانطور که در جدول بالا دیدیم، زغال سنگ‌ها بسته به میزان فشار و گرمایی که دیده‌اند، به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند. لیگنیت کمترین ارزش حرارتی را دارد و بیشتر شبیه چوب فشرده است. زغال سنگ بیتومینه رایج‌ترین نوعی است که در نیروگاه‌های برق از آن استفاده می‌شود. آنتراسیت نیز که سخت‌تر و براق‌تر است، برای مصارف خاصی مانند گرمایش خانه‌ها و در صنایع فلزکاری به کار می‌رود. هر چه مقدار کربن در زغال سنگ بیشتر باشد، انرژی بیشتری در هنگام سوختن آزاد می‌کند و دود کمتری تولید می‌نماید.

زغال سنگ در زندگی ما چه نقشی دارد؟

شاید به نظر برسد زغال سنگ ماده‌ای قدیمی است، اما هنوز هم نقش بسیار مهمی در زندگی روزمره ما ایفا می‌کند. مهم‌ترین کاربرد آن، تولید برق است. در بسیاری از نیروگاه‌ها، زغال سنگ می‌سوزد و آب را به بخار داغ تبدیل می‌کند. این بخار، توربین‌های عظیمی را به حرکت درمی‌آورد و در نهایت ژنراتور^۷ها برق تولید می‌کنند. به زبان ساده، وقتی شما چراغ اتاق خود را روشن می‌کنید، ممکن است بخشی از آن برق از سوزاندن زغال سنگ به دست آمده باشد.

کاربرد دیگر و بسیار مهم زغال سنگ، در صنعت فولادسازی است. برای ساخت فولاد از آهن استفاده می‌شود. زغال سنگ در کوره‌های بلند، نقش یک سوخت و یک عامل کاهنده^۸ را بازی می‌کند تا آهن از سنگ آهن استخراج شود. بدون زغال سنگ، تولید بسیاری از محصولات فلزی مانند خودرو، قطار و ساختمان‌های بلند بسیار مشکل و پرهزینه می‌شد. فرمول ساده‌شده این واکنش شیمیایی به این صورت است:

آیا استفاده از زغال سنگ معایبی هم دارد؟

بله، با وجود کاربردهای فراوان، استفاده از زغال سنگ مشکلات بزرگی نیز برای محیط زیست و سلامتی ما ایجاد می‌کند. هنگامی که زغال سنگ می‌سوزد، گازهای مضری مانند دی‌اکسید کربن ($CO_2$) و دی‌اکسید گوگرد ($SO_2$) را در هوا پخش می‌کند. دی‌اکسید کربن یکی از گازهای اصلی گلخانه‌ای^۹ است که باعث گرم شدن کره زمین می‌شود. دی‌اکسید گوگرد نیز می‌تواند باعث ایجاد باران اسیدی شود که به جنگل‌ها، ساختمان‌ها و سلامت موجودات زنده آسیب می‌زند. به همین دلیل است که دانشمندان در تلاش هستند تا منابع انرژی پاک‌تر مانند انرژی خورشیدی و بادی را جایگزین زغال سنگ کنند.

پرسش‌های مهم درباره زغال سنگ

پاورقی

^۱سوخت فسیلی (Fossil Fuel): به سوخت‌هایی گفته می‌شود که از بقایای جانداران قدیمی در لایه‌های زمین تشکیل شده‌اند، مانند نفت، گاز طبیعی و زغال سنگ.

^۲کربونیزاسیون (Carbonization): فرآیندی که در آن مواد آلی تحت تاثیر فشار و حرارت بالا، به کربن تقریباً خالص تبدیل می‌شوند.

^۳پیت (Peat): ماده‌ای نارس و اولیه که در ابتدای مسیر تشکیل زغال سنگ قرار دارد.

^۴لیگنیت (Lignite): نوعی زغال سنگ قهوه‌ای رنگ و با کیفیت پایین.

^۵زغال سنگ بیتومینه (Bituminous Coal): رایج‌ترین نوع زغال سنگ که در صنعت به طور گسترده استفاده می‌شود.

^۶آنتراسیت (Anthracite): باکیفیت‌ترین و سخت‌ترین نوع زغال سنگ با بیشترین میزان کربن.

^۷ژنراتور (Generator): وسیله‌ای که انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی (برق) تبدیل می‌کند.

^۸عامل کاهنده (Reducing Agent): ماده‌ای که در یک واکنش شیمیایی، اکسیژن را از ماده دیگر جدا می‌کند.

^۹گاز گلخانه‌ای (Greenhouse Gas): گازی در جو زمین که گرما را به دام می‌اندازد و باعث گرمایش جهانی می‌شود، مانند دی‌اکسید کربن.