בתוך קבוצת הדלקים המאובנים אנו מוצאים פחם. פחם הוא דלק שמתקבל מהאדמה מהצטברות של שרידי צמחים. הוא נחשב לאחד מסוגי הדלקים המאובנים העתיקים ביותר המשמשים את האדם. למרות שכיום הוא עדיין משמש להפקת אנרגיה ולהפקת נגזרות בתעשייה, השימוש בו הצטמצם במקומות מסוימים בשל הזיהום שהוא מייצר.
עם זאת, חשוב להבין שלא כל הפחם זהה. יש שונות סוגי פחם המשמשים למטרות שונות. במאמר זה, אנו הולכים לחקור את סוגי הפחם העיקריים, את מאפייניהם ואת השימושים הנפוצים ביותר בתעשייה ובבית.
פחם כדלק מאובנים
פחם הוא משאב שנמצא בשפע על פני כדור הארץ, אבל מיצוי הוא תהליך קשה ויקר.. עובדה זו תורמת לכך שככל שהעתודות מתרוקנות, השגתן הופכת מסובכת ויקרה יותר ויותר. בהתאם להרכבו, לכל סוג של פחם ערך קלורי שונה, המשפיע ישירות על השימוש בו.
מקור הפחם מסלע משקע שחור שנוצר כתוצאה משילוב של כמויות גדולות של מים ושאריות צמחים. תהליך זה ידוע בשם פחמן, תופעה שנמשכת כבר מיליוני שנים. זו אחת הסיבות לכך שפחם מסווג כ אנרגיה לא מתחדשת, שכן התחדשותו איטית ביותר בהשוואה למהירות בה מיצוי וצריכה.
בהרכבו אנו מוצאים כמות גבוהה של פחמן, המקנה לו את יכולתו לייצר חום בעת שריפה. זה הופך אותו לאחד מדלקי המאובנים הנפוצים ביותר בעולם. ההפקה שלו מתבצעת במכרות פחם ברחבי העולם.. לרוע המזל, שריפת פחם מייצרת כמות גדולה של פליטות מזהמות, כולל פחמן דו חמצני (CO2), התורם להתחממות כדור הארץ.
מקור ומאפייני סוגי הפחם
פחם החל להיווצר לפני כ-360 מיליון שנים במהלך תקופת הפחמן. בשלב זה נקברו שטחים נרחבים של צמחייה יבשתית מתחת לשכבות של משקעים. במהלך מיליוני שנים, הלחץ והחום שאליהם היו נתונים שרידי צמחים אלו גרמו להפיכתם לפחם. תהליך זה כל כך ארוך עד שפחם נחשב למשאב שאינו מתחדש.
בצמחים, תהליך הפוטוסינתזה מאפשר להם לאגור אנרגיה בצורה של פחמן. כאשר צמחים ועצים מתים ומתפרקים מתחת לשכבות אדמה, אנרגיה זו כלואה בתוך שאריות הצמח. ככל שהפירוק מתקדם, צמחים אלה משחררים יותר פחמן, אשר יוצר לאט לאט משקעים פחמניים אשר הופכים לאחר מכן לפחם.
המאפיינים של פחם תלויים ב ערכי לחץ וטמפרטורה שאליו היה נתון החומר הצמחי במהלך הפיכתו. לכן, אנו מוצאים מספר סוגי פחם הנבדלים בדרגת הטוהר, הקשיות ותכולת הפחמן שלהם. אזורים כמו ביצות ואזורים מוצפים אחרים הם בתי גידול אידיאליים להיווצרות פחם, שכן שם מתרחשת הצטברות של כמויות גדולות של חומר צמחי מתפרק.
סוגי פחם
ישנם מספר סוגי פחם, שלכל אחד מהם מאפיינים שונים הקובעים את השימוש בו בתעשייה ובאנרגיה. להלן נסביר את הסוגים העיקריים:
1. כבול
כבול הוא צורה מוקדמת של פחם ובעל תכולת הפחמן הנמוכה ביותר, עם בערך א 55% פחמן בהרכבו. זו הסיבה מדוע זה סוג הפחם עם ערך קלורי נמוך יותר. צבעו ירקרק או חום ומכיל כמות טובה של לחות. למרות שהשימוש בו כדלק מוגבל בשל התפוקה הנמוכה שלו, הוא משמש בגינון כמצע או כדשן.
כבול, כאשר נשרף, משחרר כמות גדולה של עשן ואפר, מה שהופך אותו לאופציה לא יעילה ונקייה כדלק. הוא משמש בעיקר למשימות ביתיות קטנות ולגינון, אך אינו מתאים לייצור חשמל בקנה מידה גדול.
2. פחם חום
ליגניט הוא סוג של פחם באיכות בינונית. הוא נוצר מדחיסה של כבול ומכיל בין 60% ל-75% פחמן. הוא שחור ובעל מרקם עבה. שֶׁלוֹ ערך קלורי גבוה מזה של כבול, אך עדיין נמוך יחסית לסוגי פחם אחרים.
ליגניט משמש בעיקר ב תחנות כוח בסיסי להפקת אנרגיה. עם זאת, אין לו יישומים מעבר לכך בשל צפיפות האנרגיה הנמוכה והלחות הגבוהה שלו.
3. פחם
פחם קשה, המכונה גם פחם אבן, הוא סוג של פחם הנוצר מדחיסת ליגניט. הוא מכיל בין 75% ל-85% פחמן, מה שמקנה לו ערך קלורי גבוה יותר, אידיאלי להפקת חשמל ב תחנות כוח תרמיות. לסוג זה של פחם צבע שחור אטום ומרקם מבריק ושמנוני.
בנוסף לשימוש בתחנות כוח תרמיות, פחם משמש גם לייצור קוק, המשמש בתעשיית הפלדה. למעשה, קולה חיוני בהתכת ברזל ויישומים תעשייתיים אחרים בשל תכונותיו כמפחית כימי.
4. אנתרציט
אנתרציט הוא סוג הפחם בעל האיכות הטובה ביותר והאחוז הגבוה ביותר של פחמן, שיכול להגיע עד 95%. הוא שחור מבריק ובעל מרקם קשה מאוד. בשל צפיפות האנרגיה הגבוהה שלו, סוג זה של פחם משמש בדוודים תעשייתיים וב חימום ביתי.
אנתרציט מייצר מעט אפר בעת שריפה ונחשב לפחם הנקי ביותר מבין המאובנים. עם זאת, עלותו הגבוהה הובילה לכך שדלקים אחרים זולים יותר, כמו גז טבעי, החליפו אותו במקרים רבים. עם זאת, הוא נשאר חומר בעל ערך ביישומים שבהם יש צורך בערך חימום גבוה.
שימושים בפחם ונגזרותיו
פחם שימש לאורך ההיסטוריה למטרות שונות. בין השימושים העיקריים שלו הם הבאים:
- ייצור חשמל: אפילו במדינות רבות, הפחם הוא המקור העיקרי לאנרגיה חשמלית. תחנות כוח תרמיות שורפות פחם כדי לחמם מים וליצור קיטור, המניע טורבינות ומייצר חשמל.
- תעשיית פלדה: תעשיית הברזל והפלדה תלויה בפחם, במיוחד קוק, לייצור פלדה.
- שימוש ביתי: באזורים כפריים מסוימים, הפחם עדיין משמש כדלק לחימום.
- נגזרות תעשייתיות: באמצעות זיקוק יבש של פחם מתקבלים מוצרים כמו גז פחם, זפת וקולה, שכולם חיוניים בתעשייה הכימית.
השפעה סביבתית של פחם
למרות חשיבותו ההיסטורית והעכשווית, לשימוש בפחם יש השלכות סביבתיות חמורות. שריפת הפחם היא אחד המקורות העיקריים לזיהום אוויר, שכן הוא מייצר גזי חממה כגון פחמן דו חמצני (CO2) וה- תחמוצת גופרית (SO2), התורם לגשם חומצי ולהתחממות כדור הארץ.
למעשה, הכרייה והשריפה של פחם זוהו כאחד המקורות העיקריים של פחמן דו חמצני בעולם, מה שמעורר חששות לגבי השימוש העתידי בו. יתר על כן, לכריית פחם יש השפעות חזקות על הנוף, המגוון הביולוגי ומי התהום.
חלופה מבטיחה למצב זה היא לכידה ואגירת פחמן (CCS), טכנולוגיה המאפשרת ללכוד ולאגור פליטות CO2 בתצורות סלע תת-קרקעיות או לעשות בהן שימוש חוזר בתהליכים תעשייתיים. עם זאת, טכנולוגיה זו עדיין בפיתוח ולא יושמה בקנה מידה גדול.
עתיד הפחם בהקשר האנרגיה
לאור העניין הגובר בהפחתת פליטת גזי חממה, מספר מדינות נוקטות בצעדים להפחתת תלותן בפחם. אנרגיות מתחדשות כמו שמש, רוח וגיאותרמית מתחילות להחליף את הפחם כמקורות האנרגיה העיקריים בעולם.
למרות שפחם נותר מקור אנרגיה חשוב, במיוחד במדינות מתפתחות, השימוש בו צפוי לרדת בעשורים הקרובים ככל שפתרונות אנרגיה נקיים וברי קיימא הופכים נגישים ובמחיר סביר יותר. ממשלות שונות כבר מיישמות מדיניות לנטוש בהדרגה את הפחם ולהשקיע במקורות מתחדשים.
בקיצור, בעוד שפחם מילא תפקיד מכריע בתיעוש העולם, ההשפעה הסביבתית שלו ומצב החירום האקלימי הניעו את החיפוש אחר חלופות נקיות ובעלות קיימא יותר. עם זאת, השימוש והניצול שלו נותרים חיוניים בתעשיות ובמדינות מסוימות. לכן, עתיד הפחם יעמוד כנראה בסימן מעבר הדרגתי לטכנולוגיות נקיות ויעילות יותר, והעסקתו הסלקטיבית יותר ביישומים שבהם אין תחליפים מיידיים.