Oamenii ard cărbuni de mii de ani. Odată cu Revoluția Industrială, cărbunii au devenit sursa principală de obținere a electricității, dar și cauza principală a încălzirii globale. Prin studierea modului de formare a cărbunilor, oamenii de știință pot afla lucruri noi despre trecut și la ce ne putem aștepta în viitor.
Cărbunele se formează atunci când plantele de mlaștină sunt îngropate, presate și încălzite pentru a deveni roci sedimentare, printr-un proces denumit carbonificare. Pe înțelesul tuturor, cărbunii sunt plante fosilizate.
Formarea cărbunelui începe cu plantele vii. Cât timp un arbore este în viață, el poate fi afectat de foc sau poate fi invadat de insecte, toate aceste urme rămânând înregistrate în cărbune. Urmele de polen, frunze, rădăcini sau chiar excremente de insecte din cărbuni pot fi utilizate pentru reconstituirea unor ecosisteme preistorice. De exemplu, daunele cauzate de foc oferă indicii despre climatul din trecut.
Formarea cărbunelui după ce planta moare oferă deja un indiciu despre mediul înconjurător. Plantele de pe versanții munților sau din deșerturi este puțin probabil să fie transformate în cărbuni, deoarece aceste medii nu sunt propice pentru formarea turbei. Cea mai mare parte a cărbunelui din zilele noastre provine din zone mlăștinoase.
Atunci când plantele mor în zone umede, ele sunt acoperite de apă și ferite de oxigen. Drept rezultat, ele nu se descompun la fel de repede ca într-un mediu uscat. În schimb, plantele se acumulează sub formă de straturi de turbă la fundul mlaștinii.
Această turbă, care uneori este precursorul cărbunelui, are propria sa istorie îndelungată: ea conține insecte, ciuperci, bacterii și chiar rădăcini de copaci îngropate, toate ajutând la descompunerea plantelor printr-un proces denumit turbificare.
Mineralele care se infiltrează în turbă sau care se formează prin reacții chimice sunt, de asemenea, înmagazinate în cărbune. De exemplu, un cărbune din estul statului Kentucky din S.U.A. conține pământuri rare de la o erupție vulcanică din urmă cu câteva milioane de ani.
Însă mineralele din cărbune cauzează unele probleme. De exemplu, turba expusă la apa de mare conține adesea mai mult sulf. Arderea cărbunelui cu sulf vine cu un impact asupra sănătății omului; în timp ce exploatarea cărbunelui și fumul de cărbune sunt ambele periculoase, cărbunii cu conținut ridicat de sulf prezintă un risc mai ridicat de aprindere spontană în mine și pot provoca afecțiuni cardiace.
Nu toate tipurile de turbă se transformă în cărbune; unele se usucă și dispar. Pentru a începe procesul de carbonificare, turba trebuie să fie acoperită cu un material anorganic, așa cum este nămolul dintr-o deltă.
De-a lungul timpului (la scară geologică), turba este îngropată și mai mult. Munții se erodează și umplu văile râurilor, pădurile cresc deasupra, iar după alte milioane de ani se formează alți munți. Pe parcursul acestor milenii, turba se descompune și se transformă treptat în cărbune datorită presiunii și căldurii. Majoritatea cărbunilor au o vechime între 60 și 300 de milioane de ani.
Presiunea face turba mai compactă. Căldura reorganizează moleculele din plante, cum este celuloza, și eliberează oxigenul și hidrogenul, lăsând în urmă carbonul și alte elemente.
Cărbunii îngropați foarte adânc sunt supuși unor temperaturi mari datorită apropierii de nucleul Pământului. Însă căldura geotermală poate ajunge și la suprafața planetei prin intermediul vulcanilor, izvoarelor termale și gheizerelor. Cantitatea de căldură și presiune determină clasa cărbunelui: o măsură a cât de departe a avansat cărbunele în călătoria sa de la turbă umedă la rocă solidă.
Lignitul este un cărbune de clasă inferioară și încă mai conține părți de plante vizibile. El a fost compactat și încălzit până când s-a solidificat. Antracitul, un cărbune rar și de clasă superioară, este neted și strălucitor, fiind încălzit până la starea de fluid printr-un proces denumit metamorfism.
Antracitul arde fără a produce funingine. Lignitul și cărbunii bituminoși sunt folosiți pentru producerea energiei. În general, cărbunele produce de două ori mai mult dioxid de carbon pe kilowatt-oră decât gazul natural. Emisiile de la arderea cărbunilor și de la procesele industriale care utilizează cărbunii nu sunt prietenoase cu climatul.
Sursa: Live Science