A fosszilis tüzelőanyagok csoportján belül találunk szenet. A faszén olyan tüzelőanyag, amelyet a talajból nyernek a növényi maradványok felhalmozódásából. Az ember által használt fosszilis tüzelőanyagok egyik legrégebbi típusának tartják. Bár jelenleg még energiatermelésre és származékok előállítására használják az iparban, az általa termelt szennyezés miatt néhol csökkent a felhasználása.
Fontos azonban megérteni, hogy nem minden szén egyforma. Vannak különböző típusú szén amelyeket különböző célokra használnak. Ebben a cikkben megvizsgáljuk a faszén főbb típusait, jellemzőit, valamint az iparban és a háztartásban leggyakrabban használt felhasználási módokat.
A szén mint fosszilis tüzelőanyag
A szén olyan erőforrás, amely bővelkedik a bolygón, de a A kitermelés nehéz és költséges folyamat.. Ez a tény hozzájárul ahhoz, hogy a tartalékok kimerülésével azok megszerzése egyre bonyolultabbá és költségesebbé válik. Az egyes faszénfajták összetételétől függően eltérő fűtőértékkel rendelkeznek, ami közvetlenül befolyásolja a felhasználást.
A szén egy fekete üledékes kőzetből származik, amely nagy mennyiségű víz és növényi maradványok kombinációja eredményeként képződik. Ez a folyamat az úgynevezett szénsavasodás, évezredek óta tartó jelenség. Ez az egyik oka annak, hogy a szenet a kategóriába sorolják nem megújuló energia, mivel regenerálódása rendkívül lassú a kivonási és fogyasztási sebességhez képest.
Összetételében nagy mennyiségű szenet találunk, ami égéskor hőtermelő képességét adja. Ez teszi az egyik leggyakrabban használt fosszilis tüzelőanyaggá világszerte. Kitermelését a világ szénbányáiban végzik.. Sajnos a szén elégetése nagy mennyiségű szennyező kibocsátással jár, beleértve a szén-dioxidot (CO2), ami hozzájárul a globális felmelegedéshez.
A szénfajták eredete és jellemzői
A szén körülbelül 360 millió évvel ezelőtt kezdett kialakulni a karbon időszakában. Ebben a szakaszban a szárazföldi növényzet nagy területeit betemették üledékrétegek alá. Évmilliók során az a nyomás és hő, aminek ezek a növényi maradványok ki voltak téve, faszénné alakult át. Ez a folyamat olyan hosszú, hogy a szén nem megújuló erőforrásnak számít.
A növényekben a fotoszintézis folyamata lehetővé teszi, hogy energiát szén formájában tároljanak. Amikor a növények és a fák elpusztulnak és lebomlanak a talajrétegek alatt, ez az energia a növényi maradványokba kerül. A bomlás előrehaladtával ezek a növények több szenet bocsátanak ki, ami lassan széntartalmú üledékeket képez, amelyek aztán faszénné alakulnak.
A szén jellemzői attól függenek nyomás és hőmérséklet értékek amelynek az átalakulása során a növényi anyag ki volt téve. Ezért többféle szénfajtát találunk, amelyeket tisztasági foka, keménysége és széntartalma különböztet meg. Az olyan területek, mint a mocsarak és más elöntött területek ideális élőhelyei a szén kialakulásának, mivel ott nagy mennyiségű bomló növényi anyag halmozódik fel.
Széntípusok
A szénnek számos fajtája létezik, amelyek mindegyike más-más tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek meghatározzák az ipari és energetikai felhasználást. Az alábbiakban bemutatjuk a fő típusokat:
1. Tőzeg
A tőzeg a szén korai formája, és a legalacsonyabb széntartalmú, kb 55% szén összetételében. Ez az oka annak, hogy ez az a típusú szén a alacsonyabb fűtőérték. Színe zöldes vagy barna, és jó mennyiségű nedvességet tartalmaz. Bár üzemanyagként való felhasználása alacsony hozama miatt korlátozott, a kertészetben szubsztrátumként vagy műtrágyaként használják.
A tőzeg elégetésekor nagy mennyiségű füstöt és hamut bocsát ki, így nem hatékony és tiszta tüzelőanyag. Főleg kisebb háztartási feladatokra és kertészkedésre használják, de nem alkalmas nagyüzemi áramtermelésre.
2. Barnaszén
A lignit közepes minőségű szénfajta. Tőzeg préseléséből keletkezik, és 60-75% szenet tartalmaz. Fekete és vastag textúrájú. Az övé fűtőértéke magasabb, mint a tőzeg, de még mindig viszonylag alacsony a többi szénfajtához képest.
Főleg a lignitet használják erőművek kezdetleges az energiatermeléshez. Ezen túlmenően azonban nincs alkalmazása, alacsony energiasűrűsége és magas páratartalma miatt.
3. Szén
A kőszén, más néven kőszén, egyfajta szén, amely lignit összenyomásából keletkezik. 75% és 85% közötti szenet tartalmaz, ami nagyobb fűtőértéket biztosít, ideális elektromos áram előállítására hőerőművek. Ez a fajta szén átlátszatlan fekete színű és fényes, zsíros textúrájú.
A szenet a hőerőművekben való felhasználása mellett koksz előállítására is használják, amelyet az acéliparban használnak fel. Valójában a koksz kémiai redukáló tulajdonságai miatt elengedhetetlen a vaskohászatban és más ipari alkalmazásokban.
4. Antracit
Az antracit a legjobb minőségű és legmagasabb széntartalmú szénfajta, amely elérheti akár 95%. Fényes fekete és nagyon kemény textúrájú. Magas energiasűrűsége miatt ezt a fajta szenet ipari kazánokban és beltéri kazánokban használják háztartási fűtés.
Az antracit elégetésekor kevés hamut termel, és a kövületek közül a legtisztább szénnek tartják. Magas ára azonban sok esetben más olcsóbb tüzelőanyaghoz, például a földgázhoz vezetett. Mindazonáltal értékes anyag marad azokban az alkalmazásokban, ahol nagy fűtőértékre van szükség.
A szén és származékai felhasználása
A szenet a történelem során különféle célokra használták. Fő felhasználási területei közé tartozik a következő:
- Elektromos geneártor: Még sok országban is a szén az elektromos energia fő forrása. A hőerőművek szenet égetve melegítik a vizet és gőzt állítanak elő, amely meghajtja a turbinákat és villamos energiát termel.
- Acélipar: A vas- és acélipar a széntől, különösen a koksztól függ az acél előállításához.
- Háztartási felhasználás: Egyes vidéki területeken még mindig szenet használnak tüzelőanyagként.
- Ipari származékok: A szén száraz desztillációjával olyan termékeket nyernek, mint a széngáz, a kátrány és a koksz, amelyek mindegyike nélkülözhetetlen a vegyiparban.
A szén környezeti hatása
Történelmi és mai jelentősége ellenére a szén felhasználása súlyos környezeti következményekkel jár. A szén elégetése a légszennyezés egyik fő forrása, mivel üvegházhatású gázokat termel, mint pl szén-dioxid (CO2) és a kén-oxid (SO2), amely hozzájárul a savas esőkhöz és a globális felmelegedéshez.
Valójában a szén bányászatát és égetését a világ egyik fő szén-dioxid-forrásaként azonosították, ami aggályokat vet fel a jövőbeni felhasználásával kapcsolatban. Ezenkívül a szénbányászat erős hatást gyakorol a tájra, a biológiai sokféleségre és a talajvízre.
Ennek a helyzetnek ígéretes alternatívája a szén-dioxid-leválasztás és -tárolás (CCS), egy olyan technológia, amely lehetővé teszi a CO2-kibocsátás megkötését és tárolását földalatti kőzetképződményekben, vagy ipari folyamatokban való újrafelhasználását. Ez a technológia azonban még fejlesztés alatt áll, és nem valósították meg nagy léptékben.
A szén jövője az energia kontextusában
Tekintettel az üvegházhatást okozó gázok kibocsátásának csökkentése iránti növekvő érdeklődésre, több ország is lépéseket tesz szénfüggőségének csökkentése érdekében. A megújuló energiaforrások, mint a nap-, szél- és geotermikus energia, kezdik felváltani a szenet, mint a világ fő energiaforrásait.
Bár a szén továbbra is fontos energiaforrás, különösen a fejlődő országokban, felhasználása valószínűleg csökkenni fog a következő évtizedekben, ahogy a tiszta, fenntartható energiamegoldások hozzáférhetőbbé és megfizethetőbbé válnak. Különböző kormányok már olyan politikákat hajtanak végre, amelyek fokozatosan felhagynak a szénnel, és megújuló forrásokba fektetnek be.
Röviden, míg a szén kulcsszerepet játszott a világ iparosodásában, környezeti hatásai és az éghajlati vészhelyzet késztette a tisztább és fenntarthatóbb alternatívák keresését. Használata és kiaknázása azonban továbbra is létfontosságú bizonyos iparágakban és országokban. Ezért a szén jövőjét valószínűleg a tisztább és hatékonyabb technológiák felé történő fokozatos átállás, valamint a szelektívebb alkalmazása fogja jellemezni azokban az alkalmazásokban, ahol nincs azonnali helyettesítő.