Kivihiili

Historia

Hiili oli teollisen vallankumouksen tärkein polttoaine. Hiili oli merkittävä osa rautateiden tavaraliikennettä Yhdistyneessä kuningaskunnassa 1900-luvulla, ja se muodosti suurimman osan useiden yhtiöiden tavaraliikenteestä. 2000-luvun alussa useimmat hiilivoimalat Yhdistyneessä kuningaskunnassa ja useissa muissa maissa suljettiin kasvihuonekaasupäästöjen vähentämiseksi.

Britannian hiilikentät 1800-luvulla.

Erilaiset hiililajit ja niiden muodostuminen

Sopivissa olosuhteissa kasvimateriaali muuttuu askel askeleelta seuraavasti

1. Turve ei ole vielä hiiltä.
2. Ligniitti (ruskohiili) on likaisin hiili, jonka hiilipitoisuus on noin 60-70 prosenttia, ja sitä käytetään polttoaineena sähköntuotannossa. Jet on ruskohiilen tiivis muoto, joka on joskus kiillotettu ja jota on pitkään käytetty koristekivenä.
3. Subbitumista hiiltä käytetään polttoaineena höyrysähköntuotannossa. Se on myös kemianteollisuuden kevyiden aromaattisten hiilivetyjen lähde.
4. Bitumihiili on tiivis kiviaines, joka on mustaa, mutta joskus myös tummanruskeaa. Se on suhteellisen pehmeää hiiltä, joka rikkoutuu ja palaa helposti ja nopeasti. Sitä käytetään polttoaineena voimalaitoksissa, lämpö- ja energiasovelluksissa teollisuudessa, sepänteollisuudessa ja koksin valmistuksessa.
5. Höyryhiiltä käytettiin aikoinaan laajalti höyryvetureiden polttoaineena. Tässä erikoiskäytössä sitä kutsutaan Yhdysvalloissa joskus merihiileksi. Pientä höyryhiiltä (dry small steam nuts tai DSSN) käytettiin talousveden lämmityksen polttoaineena.
6. Antrasiitti on kovempaa, kiiltävää, mustaa kivihiiltä. Se palaa pidempään, ja sitä käytetään pääasiassa asuin- ja liiketilojen lämmitykseen.
7. Grafiittia on vaikea polttaa, eikä sitä käytetä yleisesti polttoaineena. Sitä käytetään edelleen lyijykynissä saven kanssa sekoitettuna. Jauhettuna sitä voidaan käyttää voiteluaineena.

Timantin uskotaan yleisesti olevan tämän prosessin lopputulos, mutta tämä ei pidä paikkaansa. Timantti on hiiltä, mutta sitä ei muodosteta hiilestä.

Kivihiili sisältää epäpuhtauksia. Epäpuhtaudet määräävät käytön. Koksihiilessä on vähän tuhkaa, rikkiä tai fosforia. Ne pilaavat masuunissa valmistetun raudan.

Kivihiilikerros meren rannalla Nova Scotiassa.

Ympäristöongelmat

Kivihiiltä poltettaessa vapautuu lähes kolmanneksen enemmän hiilidioksidia energiayksikköä kohti kuin öljyä ja 80 prosenttia enemmän kuin maakaasua. Lähes puolet ihmisten hiilidioksidipäästöistä johtuu hiilen poltosta, joten se on suurin yksittäinen syy ilmaston lämpenemiseen. Kivihiili aiheuttaa happamia sateita ja savusumua erityisesti silloin, kun sitä poltetaan ilman pesureita. Hiilen poltosta vapautuu myrkyllisiä kemikaaleja, kuten nokea, elohopeaa ja hiilimonoksidia, jotka aiheuttavat syövän ja astman kaltaisia sairauksia sekä ihmisillä että luonnonvaraisilla eläimillä. Hiilikaivostoiminta, erityisesti vuoristokaivostoiminta, voi vahingoittaa laajoja maa-alueita ja tuhota luonnollisia elinympäristöjä. Korkeampilaatuiset kivihiililaadut palavat puhtaammin kuin alempiarvoiset, mutta ne saastuttavat silti enemmän kuin muut polttoaineet. Ilmansaasteiden lisäksi kivihiilen poltossa syntyy myrkyllistä kivihiilituhkaa, joka voi aiheuttaa vesien pilaantumista, jos sitä pääsee vahingossa ympäristöön. Eri puolilla maailmaa on useita maanalaisia kaivospaloja. Näistä maanalaisista tulipaloista vapautuu myrkyllistä savua ilmaan, ja ne voivat myös romahduttaa maanpinnan. Centralian kaupunki Pennsylvaniassa evakuoitiin ja on nyt hylätty maanalaisen hiilikaivospalon vuoksi.

Saasteiden aiheuttamat kuolemantapaukset ja sairaudet

Hiilen terveysvaikutuksista on vaikea antaa tarkkoja lukuja. Väitetään, että vuosittain yli 800 000 ihmistä kuolee ennenaikaisesti ja miljoonat ihmiset sairastuvat hiilen takia. Hiilikaivostyöläiset sairastuvat usein pneumokonioosiin (mustiin keuhkoihin) hiilipölylle altistumisen seurauksena.

Kivihiilen polttaminen tuottaa suuria määriä ilmansaasteita

Mielenosoitukset hiiltä vastaan

Hiilen saastuttamisen vastustaminen oli yksi tärkeimmistä syistä, miksi nykyaikainen ympäristöliike sai alkunsa 1800-luvulla.

Puutaloja, joilla protestoitiin Hambachin metsän osan kaatamista Hambachin pintakaivosta varten Saksassa: sen jälkeen hakkuut keskeytettiin vuonna 2018.


Australian ilmastonmuutoksen aiheuttamien vahinkojen vastustaminen Suurelle valliriutalle Australiassa

Huippuhiili

Hiilihuippu tarkoittaa vuotta, jolloin eniten hiiltä louhitaan tai poltetaan. Monet maat ovat jo ohittaneet hiilihuippuvuotensa, esimerkiksi Saksa vuonna 1985 ja Yhdysvallat vuonna 2008. Nyt nämä maat louhivat ja polttavat vähemmän hiiltä. Kiina kuitenkin louhii edelleen paljon hiiltä ja auttaa muutamia maita, kuten Pakistania, louhimaan lisää hiiltä ja rakentamaan lisää hiilivoimaloita. Maailman hiilihuippuvuosi on siis ehkä jo ohi.

Maailman hiilen kulutus

Energia

Muihin uusiutumattomiin energialähteisiin verrattuna hiili on tehotonta ja tuottaa suuria määriä kasvihuonekaasuja. Hiiltä on yleisesti saatavilla ja se on halpaa.

• Kivihiili tuottaa noin neljänneksen maailman lämmöntarpeesta.

Sähkö

• Hiilivoimalat tuottavat 37 prosenttia maailman sähköstä.

Teollisuus

• Lähes 70 prosenttia maailman terästuotannosta on riippuvainen hiilen poltosta.

Maat

Maailman suurin kivihiilen tuottaja on Kiina, joka tuottaa vuosittain noin 4 miljardia tonnia hiiltä. Seuraavina ovat Intia, Yhdysvallat, Australia, Indonesia ja Venäjä, joista kukin tuottaa alle miljardi tonnia. Ylivoimaisesti suurin viejä on Australia, ja suurimmat tuojat ovat Kiina, Intia ja Japani.

Folklore

Joissakin kulttuureissa joulupukki tuo huonosti käyttäytyville lapsille jouluna hiiltä. Tämä legenda on peräisin viktoriaaniselta ajalta, jolloin oli tavallista polttaa takassa puun sijasta hiiltä. Lapset, jotka eivät saaneet leluja, saivat ainakin hiiltä pysyäkseen lämpimänä.

Aiheeseen liittyvät sivut

• Hiilen louhinta