Kohle

Kohle ist ein schwarzes oder bräunlich-schwarzes, festes Sedimentgestein, das durch Carbonisierung von Pflanzenresten (Inkohlung) entstand und zu mehr als 50 Prozent des Gewichtes und mehr als 70 Prozent des Volumens aus Kohlenstoff besteht. Es wird auch "Schwarzes Gold" genannt.

Kohle ist ein Energieträger und wird vom Menschen als fossiler Brennstoff verwendet.

Das Ausgangsmaterial von Kohle ist hauptsächlich pflanzlichen Ursprungs wie beispielsweise Farnen (Baumfarne). Beim Absterben versanken diese Pflanzen im Sumpf. Unter diesen Bedingungen kommt kein Sauerstoff an die Pflanzen und es kann keine Zersetzung durch aerobe Bakterien stattfinden. Es entstand Torf. Bei Meereseinbrüchen wurden diese Sümpfe mit Sedimenten bedeckt. Unter dem wachsenden Druck und erhöhter Temperatur begann der Prozess der Inkohlung. Der Druck presste das Wasser aus dem Torf und es entstand zuerst Braunkohle (der geringe Druck presste nur wenig Wasser aus der Kohle), mit mehr Überlagerungen steigerte sich jedoch der Druck, immer mehr Wasser wurde aus der Kohle heraus gepresst und nach und nach wurde aus der Braunkohle Steinkohle und mit nochmals mehr Druck Anthrazit. Deshalb ist die Qualität, oder der Wassergehalt, der Kohle tief unter der Erde besser, niedriger als an der Oberfläche. Insbesondere während des Karbons (vor etwa 280 bis 345 Millionen Jahren) entstanden mächtige Kohlelagerstätten, die heute zu den weltweit wichtigsten Energielieferanten zählen.

Kohle wird überwiegend als fester Brennstoff benutzt, um Wärme durch Verbrennung zu erzeugen. Dabei entstehen Kohlendioxid, Wasserdampf und andere Gase wie Schwefeldioxid. Um elektrische Energie zu erzeugen, wird mittels der Wärme Wasserdampf erzeugt, der wiederum Turbinen antreibt. Um zu vergleichen, welche Energiemenge mit welcher Kohle gewonnen werden kann, bedient man sich meist der Steinkohleeinheit.

Ungefähr 50% des derzeitigen Strombedarfes in Deutschland wird durch Kohle gewonnen, Steinkohle und Braunkohle sind dabei in etwa gleich stark vertreten. Die derzeit bekannten Lagerstätten, die mit der heutigen Technologie erschlossen werden können, reichen für mindestens 300 Jahre.

Moderne Kohlekraftwerke setzen eine Vielzahl von Techniken ein, um die Schädlichkeit der Abfallprodukte zu beschränken und gleichzeitig die Effizienz des Verbrennungsprozesses zu steigern. In einigen Ländern sind diese Techniken allerdings nicht weit verbreitet, zumal sie die Investitionskosten des Kraftwerks erhöhen.

Ein nicht unbeträchtlicher Teil der Kohle wird zur Reduktion von Erzen, hauptsächlich Eisenerz, in Hochöfen verwendet.

Das bei der Verbrennung entstehende Kohlendioxid gilt als Treibhausgas. Das Schwefeldioxid, das vor allem bei der Verbrennung von Braunkohle entsteht, ist mitverantwortlich für den Sauren Regen. Bei modernen Stein- und Braunkohlenkraftwerken werden die Abgase von Schwefeldioxid, Stickoxiden und Staub gereinigt. Bei der Gewinnung von Braunkohle im Tagebau entstehen ähnlich wie bei weiten, trockenen Äckern in der Landwirtschaft große Staubmengen.

Braunkohle ist die niedrigstwertige Kohle und wird fast ausschließlich als Brennstoff für die Stromerzeugung genutzt. Sie ist bräunlich-schwarz und hat einen hohen Feuchtigkeitsanteil, teilweise bis zu 45 Prozent. Ihr Kohlenstoffgehalt liegt bei 65-70 % in der wasserfreien Kohle. Der Schwefelgehalt beträgt bis zu 3%. Sie wird vor allem im Tagebau abgebaut. In Deutschland gibt es drei große Braunkohle-Reviere, die niederrheinische Bucht, das Mitteldeutsche (siehe auch: Mitteldeutsche Straße der Braunkohle) und das Lausitzer Revier.

Entstehungszeit der Braunkohle ist das Tertiär. Wie bei der Steinkohle spielt auch hier das Holz abgestorbener Bäume eine Rolle, welches unter Druck und Luftabschluss den Prozess der Inkohlung durchlief. Jedoch ist Braunkohle in einem jüngeren Erdzeitalter entstanden, deswegen unterscheidet sie sich qualitativ von der Steinkohle zum Beispiel durch einen höheren Schwefelgehalt und einer groben, lockeren und porösen Grundmasse, in der auch große Einschlüsse (mitunter ganze Baumstämme) zu finden sind.

Bei der Braunkohle unterscheidet man die Glanzbraunkohle, Mattbraunkohle und die Weichbraunkohle. Die Sorten mit einem hohen Anteil flüchtiger Bestandteile lassen sich in einer Kokerei zu Koks verarbeiten. Je nach Stärke des Verfahrens erhält man Schwel- oder Grudekoks

Huflattich und Madaus sind die einzigen Pflanzen die problemlos auf reiner Braunkohle gedeihen können.

Bei der Braunkohlenverfeuerung fällt als Nebenprodukt Braunkohlenflugasche an.

Steinkohle ist ein Sammelbegriff für höherwertige Kohlen. Entstehungszeit der Steinkohle ist das Karbon. Entstanden ist sie aus großen Urwaldbeständen, die im Prozess des Absterben große Mengen Biomasse anhäuften, ähnlich wie in einem Torfmoor zur heutigen Zeit. Diese Ablagerungen wurden teilweise in regelmäßigen Abständen (deswegen gibt es im Steinkohlebergbau meist mehrere Flöze) durch andere Sedimente wie Tone und Sand/Sandsteine abgedeckt. Dadurch wurde das organische Ausgangsmaterial unter Luftabschluss und hohen Drücken solange verdichtet und umgewandelt, bis ein fester Verbund aus Kohlenstoff, Wasser und unbrennbaren Einschlüssen in Form von Asche entstand. Diesen Prozess nennt man "Inkohlung". Steinkohle zeichnet sich durch eine schwarze, feste Grundmasse aus, in welcher mitunter Einschlüsse und Abdrücke prähistorischer Pflanzen zu finden sind.

Fettkohle ist eine dichte Kohle, für gewöhnlich schwarz, manchmal dunkelbraun, oft mit gut erkennbaren hellen und matten Streifen, überwiegend als Brennstoff in der Energieerzeugung genutzt. Ein großer Teil wird auch zur Erzeugung von Wärme in der Industrie oder zur Gewinnung von Koks eingesetzt. Fettkohle ist die häufigste Kohlenart im Ruhrgebiet. Ihr Feuchtigkeitsgehalt liegt für gewöhnlich unter 20 Prozent. Ihr Kohlenstoffgehalt liegt bei ~88 % in der wasserfreien Kohle. Der Schwefelgehalt beträgt bis zu 1%. Ein weiteres Kennzeichen der Fettkohle ist ihr hoher Anteil an flüchtigen Bestandteilen. Deshalb verbrennt Fettkohle mit einer langen, leuchtenden und stark rußenden Flamme.

Am anderen Spektrum der Kohlensorten hinsichtlich des Gehaltes an flüchtigen Bestandteilen befindet sich der Anthrazit als die höchstwertige Kohlesorte. Er wird überwiegend zur privaten und gewerblichen Raumheizung genutzt. Diese Kohlensorte besitzt eine ungewöhnlich große Härte. Der Feuchtigkeitsgehalt von frisch abgebautem Anthrazit ist gewöhnlich unter 15 Prozent. Ihr Kohlenstoffgehalt liegt über 91 % in der wasserfreien Kohle. Der Schwefelgehalt beträgt bis zu 1%. Im Anthrazit sind nur geringe flüchtige Bestandteile gebunden. Deshalb verbrennt diese Kohleart mit einer sehr kurzen und heißen Flamme von bläulicher Farbe. Ruß und sichtbare Rauchgase entstehen nur wenig bei diesem Brennstoff. Die Farbe von Anthrazit ist ein metallisch glänzendes dunkles Grau, woher dieser Brennstoff auch seinen Namen hat (Anthrazit griech. Glanzkohle).

Der Koks ist ein fester, kohlenstoffhaltiger Rückstand, der aus asch- und schwefelarmer Fettkohle gewonnen wird. Dabei werden ihre flüchtigen Bestandteile entfernt, in dem sie in einem Ofen unter Luftausschluss bei mehr als 1400 °C erhitzt wird, so dass der feste Kohlenstoff und die verbleibende Asche verschmelzen. Koks brennt mit einer nahezu unsichtbaren blauen Flamme. Es entstehen dabei keinerlei Ruß oder sichtbares Rauchgas. Koks wird als Brennstoff und als Reduktionsmittel bei der Eisenproduktion in Hochöfen eingesetzt. Er hat eine stumpf-graue Farbe und ist dabei hart und porös.

Bei der Koks-Herstellung fällt als Nebenprodukt Steinkohlenteer an.

Weitere Formen der Steinkohle sind in der Reihenfolge abnehmender flüchtiger Bestandteile Gaskohle, Gasflammkohle, Flammkohle, Esskohle, Magerkohle und als Sonderform Faulschlammkohle.