Как появился каменный уголь на земле

Оказалось, что микроорганизмы, отвечающие за образование угля и производство метана, на самом деле также создают каменный уголь.

Никита Шевцев

Это полезное ископаемое до сих пор активно добывается и используется. Вот как оно образуется в природе.

Уголь известен человечеству с древних времен, и по сей день это вещество используется для получения энергии, несмотря на попытки сократить его добычу. Однако наряду с углем в горных массивах могут встречаться и другие вещества, которые могут быть использованы в энергетике и промышленности. И о них мы еще знаем очень мало.

0 РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Секрет образования каменного угля

Исследователи в новой статье изучили метоксильные группы в образцах угля по всему миру и использовали стабильные изотопы, чтобы показать, что действие микроорганизмов в конечном итоге превращает органическое вещество в каменный уголь, который мы затем добываем из-под земли. Метоксильные группы в угле превращаются в метан, но исследователи считают, что процесс образования метана из угля плохо изучен.

Образование каменного угля

Чтобы лучше понять этот процесс, ученые решили сосредоточиться на стабильных изотопах оставшихся метоксильных атомов углерода. Метоксигруппа состоит из атома углерода с тремя атомами водорода, присоединенными к кислороду. Атомы кислорода могут связываться где угодно на более крупных органических молекулах. В нашем случае он связывается с одним атомом углеродного кольца из 6 атомов, которое присутствует в структуре каменного угля.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Ученые обнаружили, что изотопный профиль не соответствует общепринятым механизмам образования метана из угля в результате термических, кислотных или каталитических реакций. Однако этот профиль соответствовал сценарию микробного воздействия на органическое вещество. По мнению исследователей, истощение метоксильных групп угля с течением времени указывает на то, что сам уголь имеет ограниченный ресурс для метаногенеза. Следовательно, добавление микробов или питательных веществ не позволит увеличить производство метана. Для этого потребуется другой подход, над которым исследователи уже работают.

Источник: www.techinsider.ru

Как образовался каменный уголь? Как добывают каменный уголь, его свойства

Уже на протяжении практически 200 лет человечество использует запасы, которые формировались сотни миллионов лет. Такое расточительство когда-то приведет нас к краху и энергетическому кризису, пока мы не начнем более бережно относиться к своим ресурсам. Для лучшего понимания стоило бы узнать, как образовался каменный уголь и на сколько лет еще хватит разведанных запасов.

Потребность в энергоносителях

Все отрасли промышленности нуждаются в постоянном источнике энергии:

• Энергия выделяется во время сгорания углеводородов. В этом плане нефть и газ – незаменимые ресурсы.
• Возможно получение должного количества энергии за счет атомных электростанций. Расщепление атома отрасль перспективная, но парочка катастроф надолго отодвинули этот вариант на второй план.
• Ветер, солнце и даже водные течения могут дать электричество. При должном подходе к вопросу и постройке современных сооружений.

Некоторые новые и перспективные отрасли на сегодняшний день практически не развиваются и человечество вынуждено и дальше сжигать уголь, коптить небо и получать крохи энергии. Подобное положение дел выгодно крупным корпорациям, получающим колоссальные доходы за счет продажи горючего топлива.

Возможно, в ближайшие десятилетия ситуация хоть немного изменится и перспективным проектам, по части альтернативных вариантов получения энергии, дадут «зеленый свет». Пока что можно лишь надеяться на благоразумие крупных инвесторов, которые предпочтут сиюминутным выгодам спасение от энергетического кризиса в будущем.

Откуда взялся уголь?

Касательно образования угля есть общепринятая научная теория:

1. Где-то 300-400 миллионов лет назад на Земле росло гораздо больше органики. Речь о растениях, гигантских зеленых растениях.
2. Как и все живое, растения погибали. Бактерии, на том этапе, не могли справиться с задачей полного разложения этих гигантов.
3. В условиях отсутствия доступа кислорода, формировались целые слои спрессованных и гниющих папоротников.
4. За проходящие миллионы лет менялись эпохи, сверху наслаивались другие образование, изначальный слой залегал все глубже и глубже.

Бытует мнение, что постепенно вся эта субстанция преобразовалась в торф, который в дальнейшем превратился в каменный уголь. Подобные преобразования происходят или могут происходить до сих пор, с теоретической точки зрения. Но лишь при наличии уже сформировавшегося торфа, достаточного количества растений для формирования новых слоев на Земле уже нет. Не та эпоха, не те климатические условия.

Стоит заметить, что объем изменялся уж очень серьезно. Потери при одном лишь переходе из торфа в уголь составляют 90% и это еще неизвестно, какой был изначальный объем погибших растений.

Свойства каменного угля

Все свойства угля можно разделить на значимые для природы и для человека:

Для природы

Для человека

Один из слоев земной поверхности.

Теоретически, никогда не должен был оказаться на поверхности планеты.

Добывается и поставляется на поверхность практическим способом.

Во многом определяет рельеф местности, даже залегая на глубине.

Хранит в себе информацию о предыдущих эпохах.

Но все же, основным и наиболее интересным для нас является тот факт, что при сгорании каменного угля выделяется достаточное количество энергии. Примерно 75% от того, что можно получить, сжигая такой же объем нефти.

Защитников природы волнует совсем другое свойство – способность выделять углекислый газ при горении. Сожгите килограмм угля и получите почти 3 кг выбросов углекислого газа в атмосферу. Мировой объем потребления уже исчисляется миллиардами тонн полезного ископаемого, так что цифры совсем не шуточные.

Добыча каменного угля

В некоторых странах угольные шахты уже давно закрыли:

• Низкая рентабельность. Сегодня гораздо выгоднее качать и продавать нефть с газом. Меньше затрат, меньше возможных последствий.
• Высокий риск несчастных случаев. Катастрофы на шахтах не редкость и в современном мире, даже при соблюдении всех предосторожностей.
• Практически полная выработка имеющихся резервов. Если страна приступила к выработке еще в позапрошлом веке и все время «кормилась» с одного угольного бассейна, не стоит от него много ожидать в наше время.
• Наличие альтернативы. Речь идет не только о нефти и газе, свою нишу заняла и атомная энергетика. Внедряются солнечные батареи, ветряки, работают гидроэлектростанции. Процесс медленный, но неотвратимый.

Но кто-то все еще вынужден спускаться в шахту:

1. Добыча происходит на глубине до 1 км, как правило.
2. Дешевле всего добывать уголь не глубже 100 м, в таком случае это можно делать открытым методом.
3. В забой постоянно спускаются смены шахтеров, оснащенные инструментами и респираторами.
4. Роль ручного труда значительно снизилась, большую часть работы выполняют механизмы.
5. Несмотря на это, шахтеры постоянно рискуют оказаться под завалами и быть погребенными в импровизированной общей могиле.
6. Постоянное воздействие пыли вызывает проблемы с дыхательным трактом. Пневмокониоз официально признан профессиональным заболеванием.

В некоторой степени такой труд компенсируется солидными зарплатами и ранним выходом на пенсию.

Как появился уголь?

На образование каменного угля ушли сотни миллионов лет.

Вот как проходил процесс его образования на Земле:

• Массово расплодились растения на поверхности, благодаря благоприятным климатическим условиям.
• Постепенно они гибли, а микроорганизмы не успевали полностью переработать останки.
• Органическая масса сформировала целый слой. В некоторых участках к нему отсутствовал доступ кислорода, особенно в болотной местности.
• В анаэробных условиях особые микроорганизмы продолжали принимать участие в процессах гниения.
• Сверху наслаивались новые слои, увеличивая давление.
• Благодаря органической основе с большим количеством углерода, гниению, постоянному давлению и сотням миллионов лет произошло формирование угля.

Именно таким образом видят весь процесс ученые, основываясь на современных методах изучения.

Возможно, в эту картину еще будут внесены коррективы в дальнейшем, время покажет. А пока что нам остается лишь поверить ей или озвучить какие-то свои предположения. Но чтобы быть воспринятым всерьез, их придется доказывать.

Не обязательно знать, как образовался каменный уголь, чтобы наслаждаться всеми прелестями научно-технического прогресса. Но для общего развития стоит ознакомиться.

Видео о появлении каменного угля на Земле

В этом видео геолог Леонид Ярошин расскажет, как и где образовался каменный уголь, как его добывают и где применяют в данный момент:

Источник: 1-kak.ru

Происхождение угля

Уголь – это ископаемое топливо, образовавшееся из частей древних растений под землей без доступа кислорода. Угольная масса формируется в условиях, когда гниющий растительный материал накапливается быстрее, чем происходит его бактериальное разложение.

Идеальная обстановка для этого создаётся в болотах, где стоячая вода, обеднённая кислородом и обогащенная органическими кислотами, препятствует жизнедеятельности бактерий разрушающих погибшие растения. Так возникает торф – исходный материал для образования угля. Если затем происходит его захоронение под наносами, то торфяная масса под воздействием давления и температуры, теряя воду и газы, преобразуется в угольные пласты.

В древних торфяных болотах, начиная с девонского периода (примерно 400 млн. лет назад), накапливалось органическое вещество, из которого формировались ископаемые угли. Большинство промышленных месторождений каменного угля относится к этому периоду, хотя известны и более молодые месторождения.

Бурый уголь залегает на глубине примерно 1 км и содержит до 43 % (масс.) влаги и до 50 % (масс.) летучих веществ. При дальнейшем опускании на глубину до 3 км, из бурого угля образуется каменный уголь. Угли, которые к нашему времени стали каменными, начали образовываться в палеозое, преимущественно в каменноугольном периоде, примерно 300-350 млн. лет назад из остатков древовидных папоротников, хвощей и плаунов, произраставших в то время в огромных количествах, а также первых голосеменных растений. Содержание углерода в каменном угле, в зависимости от его сорта, составляет от 75 до 95 % (масс.), они содержат до 12 % (масс.) влаги и до 32 % (масс.) летучих веществ.

Самый древний из ископаемых углей – антрацит – образуется из каменного угля при дальнейшем повышении температуры и давления на глубине до 6 км. Он содержит около 95 % (масс.) углерода, и имеет наиболее высокую степень «углефикации».

Источник: metalspace.ru