Ο άνθρακας είναι ένας από τους πιο διάσημους πόρους καυσίμων. Οι αρχαίοι Έλληνες ήταν οι πρώτοι που γνώριζαν τις εύφλεκτες ιδιότητες αυτού του ορυκτού. Πώς εξορύσσεται ο άνθρακας στον σύγχρονο κόσμο; Ποιες χώρες οδηγούν στην παραγωγή της; Και ποιες είναι οι προοπτικές για τη βιομηχανία άνθρακα στο εγγύς μέλλον;
Τι είναι ο άνθρακας και πώς χρησιμοποιείται;
Ο άνθρακας είναι ένα στερεό και εύφλεκτο ορυκτό, ένας βράχος σκούρου γκρίζου ή μαύρου χρώματος με ελαφριά μεταλλική λάμψη. "Αυτή η ουσία ξεφυτρώνει και καίει σαν κάρβουνο", - περιέγραψε τη φυλή Θεόφραστου του Ερές, μαθητή του Αριστοτέλη. Οι αρχαίοι Ρωμαίοι χρησιμοποίησαν ενεργά άνθρακα για να θερμάνουν τα σπίτια τους. Και οι Κινέζοι τον 1ο αιώνα π.Χ. έμαθαν να παράγουν οπτάνθρακα από αυτό.
Πώς σχηματίστηκε ο άνθρακας; Στις αρχαίες γεωλογικές εποχές, μεγάλες εκτάσεις της γήινης επιφάνειας καλύπτονταν από πυκνά δάση. Με την πάροδο του χρόνου, το κλίμα άλλαξε και όλος αυτός ο πολτός ξύλου θάφτηκε κάτω από το πάχος της γης. Υπό συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και πίεσης, η νεκρή βλάστηση μετατράπηκε πρώτα σε τύρφη και έπειτα σε άνθρακα. Έτσι, ισχυρά στρώματα εμπλουτισμένα σε άνθρακα εμφανίστηκαν υπόγεια. Ο άνθρακας σχηματίστηκε πιο ενεργά στις περιόδους του Carboniferous, Permian και Jurassic.
Ο άνθρακας χρησιμοποιείται ως καύσιμο ενέργειας. Σε αυτόν τον πόρο οι περισσότεροι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί λειτουργούν. Τον 18ο-19ο αιώνα, η ενεργός εξόρυξη άνθρακα έγινε ένας από τους καθοριστικούς παράγοντες της βιομηχανικής επανάστασης που έλαβε χώρα στην Ευρώπη. Σήμερα, ο άνθρακας χρησιμοποιείται ευρέως στη σιδηρούχα μεταλλουργία, καθώς και στην παραγωγή των λεγόμενων υγρών καυσίμων (με υγροποίηση).
Με βάση την ποσότητα του άνθρακα στο βράχο, υπάρχουν τρεις βασικοί τύποι άνθρακα:
- καφέ άνθρακα (65-75% άνθρακα).
- άνθρακα (75-95%).
- ανθρακίτη (πάνω από 95%).
Εξόρυξη άνθρακα
Σήμερα, τα συνολικά βιομηχανικά αποθέματα άνθρακα στον πλανήτη μας φτάνουν το ένα τρισεκατομμύριο τόνους. Έτσι, η ανθρωπότητα θα έχει αρκετή ποσότητα αυτού του καυσίμου για πολλά ακόμη χρόνια (σε αντίθεση με το ίδιο πετρέλαιο ή φυσικό αέριο).
Η εξόρυξη άνθρακα πραγματοποιείται με δύο μεθόδους:
- ανοίξτε
- κλειστό.
Η πρώτη μέθοδος περιλαμβάνει την εξόρυξη βράχου από τα έγκατα της γης σε λατομεία (ανθρακωρυχεία), και η δεύτερη - σε κλειστά ορυχεία. Το βάθος του τελευταίου ποικίλει πολύ από αρκετές εκατοντάδες μέτρα έως ένα και μισό χιλιόμετρο. Κάθε μία από αυτές τις μεθόδους εξόρυξης άνθρακα έχει τα δικά της πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Έτσι, η ανοιχτή μέθοδος είναι πολύ φθηνότερη και ασφαλέστερη από το υπόγειο. Από την άλλη πλευρά, τα ορυχεία καταστρέφουν πολύ λιγότερο το περιβάλλον και τα φυσικά τοπία από τα λατομεία.
Αξίζει να σημειωθεί ότι οι τεχνολογίες εξόρυξης άνθρακα δεν βρίσκονται σε ένα σημείο. Αν πριν από εκατό χρόνια χρησιμοποιήθηκαν πρωτόγονα φορεία, ράβδους και φτυάρια για την ανάπτυξη ραφών άνθρακα, χρησιμοποιούνται πλέον για τους ίδιους σκοπούς οι τελευταίες τεχνικές μηχανές και εξοπλισμός (σφύρες, συνδυασμοί, τρυπάνια κλπ.). Επιπλέον, αναπτύσσεται και βελτιώνεται μια εντελώς νέα μέθοδος παραγωγής - υδραυλική. Η ουσία του είναι το εξής: ένα ισχυρό πίδακα νερού συνθλίβει τη ραφή άνθρακα και το μεταφέρει σε ένα ειδικό θάλαμο. Από εκεί, η φυλή παραδίδεται απευθείας στο εργοστάσιο για περαιτέρω εμπλουτισμό και επεξεργασία.
Γεωγραφία της παγκόσμιας εξόρυξης άνθρακα
Οι κοιτάσματα άνθρακα βρίσκονται στον κόσμο περισσότερο ή λιγότερο ομοιόμορφα. Οι καταθέσεις αυτού του πόρου υπάρχουν σε όλες τις ηπείρους του πλανήτη. Ωστόσο, περίπου το 80% όλων των καταθέσεων είναι στη Βόρεια Αμερική και στις μετα-σοβιετικές χώρες.Ταυτόχρονα, το ένα έκτο των παγκόσμιων αποθεμάτων άνθρακα περιέχει τα έντερα της Ρωσίας.
Οι μεγαλύτερες λεκάνες άνθρακα του πλανήτη είναι η Πενσυλβάνια και η Απαλαχιακή (Η.Π.Α.), η Χένσουι και η Φουσούν (Κίνα), η Καραγκάντα (Καζακστάν), η Ντόνετσκ (Ουκρανία), η Άνω Σιλεσία (Πολωνία) και η Ρουρ (Γερμανία).
Από το 2014, οι πρώτες πέντε ηγετικές χώρες όσον αφορά την εξόρυξη άνθρακα στον κόσμο έχουν ως εξής (το ποσοστό της παγκόσμιας παραγωγής άνθρακα εμφανίζεται σε παρένθεση):
- Κίνα (46%).
- Ηνωμένες Πολιτείες (11%).
- Ινδία (7,6%).
- Αυστραλία (6,0%).
- Ινδονησία (5,3%).
Προβλήματα και προοπτικές της βιομηχανίας άνθρακα
Το κύριο πρόβλημα της βιομηχανίας άνθρακα, φυσικά, είναι το περιβαλλοντικό χαρακτήρα. Ο ορυκτός άνθρακας περιέχει υδράργυρο, κάδμιο και άλλα βαρέα μέταλλα. Κατά την εξόρυξη βράχων από τη γη, όλα αυτά εισέρχονται στο έδαφος, στον ατμοσφαιρικό αέρα, στην επιφάνεια και στα υπόγεια ύδατα.
Εκτός από τις ζημιές που προκαλούνται στο περιβάλλον, η βιομηχανία άνθρακα πλήττεται επίσης από τεράστιους κινδύνους για την ανθρώπινη ζωή και υγεία. Πρώτα απ 'όλα, αυτό ισχύει για τους ανθρακωρύχους. Η υπερβολική σκόνη σε κλειστά ορυχεία μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρές ασθένειες όπως πυριτίαση ή πνευμονοκονίαση. Δεν πρέπει να ξεχνάμε τον μεγάλο αριθμό τραγωδιών που αναλαμβάνουν κάθε χρόνο εκατοντάδες εργαζομένων στη βιομηχανία άνθρακα σε όλο τον κόσμο.
Αλλά, παρά τα προβλήματα και τους κινδύνους, η ανθρωπότητα είναι απίθανο να είναι σε θέση να εγκαταλείψει αυτόν τον πόρο καυσίμων στο εγγύς μέλλον. Ειδικά ενόψει της ταχείας μείωσης των αποθεμάτων πετρελαίου και φυσικού αερίου στον κόσμο. Σήμερα, η βιομηχανία εξόρυξης άνθρακα κυριαρχείται από την αύξηση της παραγωγής ανθρακίτη. Σε ορισμένες χώρες (ιδίως στη Ρωσία, την Τουρκία και τη Ρουμανία), η παραγωγή καφέ άνθρακα αυξάνεται.
Εξόρυξη άνθρακα στη Ρωσία
Η Ρωσία παρουσιάστηκε για πρώτη φορά στον Πέτρο τον Μέγα από τον Πέτρο τον Μέγα. Ενώ στηριζόταν στις όχθες του ποταμού Kalmius, ο βασιλιάς έδειχνε ένα κομμάτι μαύρου βράχου που καίει τέλεια. «Αν όχι για εμάς, τότε αυτό το ορυκτό θα είναι χρήσιμο στους απογόνους μας», συνέστησε σωστά ο κυριαρχικός. Ο σχηματισμός της ρωσικής βιομηχανίας άνθρακα πραγματοποιήθηκε στο πρώτο μισό του 19ου αιώνα.
Σήμερα, η παραγωγή άνθρακα στη Ρωσία είναι πάνω από 300 εκατομμύρια τόνους ετησίως. Σε γενικές γραμμές, τα έντερα της χώρας περιέχουν περίπου το 5% των παγκόσμιων αποθεμάτων αυτής της πηγής καυσίμων. Οι μεγαλύτερες λεκάνες άνθρακα στη Ρωσία είναι οι Kansk-Achinsky, Pechora, Tunguska και Kuzbass. Πάνω από το 90% του συνόλου των καταθέσεων της χώρας βρίσκεται στη Σιβηρία.