زغال، منبع مهم گرما

مدت‌هاست که زغال سنگ منبع انرژی حیاتی برای جمعیت بشری بوده است. زغال سنگ در زندگی امروزه نیز نقش اصلی در صنعت ایفا می‌کند. صنعت آهن و فولاد به شدت وابسته به زغال سنگ است. زغال سنگ نام یک كانی سیاه رنگ و پر انرژی است، كه از بقایای درختان، بوته‌ها و سایر گیاهان زنده‌ی سال به وجود می‌آید.

چین در حدود 1000 سال پیش از میلاد مسیح با تکیه بر زغال سنگ، مس را ذوب کرد که به عنوان پول رایج آن زمان مصرف می‌شد. ارسطو فیلسوف یونانی در نوشته‌های خودش به زغال سنگ اشاره کرده است.

کشف خاکستر زغال سنگ در میان ویرانه‌های رومی در انگلستان نشان داد که رومی‌ها از زغال سنگ به عنوان منبع انرژی استفاده می‌کردند. پس از سال‌ها تقاضا برای زغال سنگ به شدت در سرتاسر تاریخ افزایش یافته است. انقلاب صنعتی قرون 18 و 19 اثر زیادی بر تولید و مصرف زغال سنگ به علت صنعت آهن و پیشرفت‌های فنی مانند موتور بخار جیمز وات داشت.

زغال سنگ چگونه ایجاد می‌شود؟

زغال سنگ، باقیمانده گیاهان و درختان قدیمی در صدها میلیون سال پیش است که در جنگل‌های بزرگ باتلاقی، در مناطق گرم و مرطوب، می‌روییدند. دانشمندان بر این باور هستند که در گذشته‌های بسیار دور، آب و هوای بیشتر منطقه‌های سیاره زمین، گرم و مرطوب بوده است، چون این نوع آب و هوا برای رشد و زیاد شدن گیاهان مناسب می‌باشد، چنین آب و هوایی سبب پیدایش و پرورش گیاهان و جنگل‌های فراوانی در زمین بوده است.

باران زیاد، سیلاب‌ها و مرداب‌ها و باتلاق‌هایی در این منطقه‌ها به وجود آورده بوده که در آنجا درختان غول پیکر سرخس با رشد سرسام آوری به وجود آمدند. اما پس از مدتی خشک و ریشه کن شده و از پا افتاده و در درون مرداب‌های پیرامون خود جای گرفتند. اگر این درختان به درون آب نمی‌افتادند، بلکه در معرض هوا قرار می‌گرفتند و پوسیده و از بین می‌رفتند، اما چون در آب مرداب قرار گرفتند، دیگر خطر پوسیدگی نداشتند.

سپس بر اثر گرمای درونی زمین، باکتری‌ها قسمتی از چوب آن‌ها را به گاز دگرگون کردند و این گازها خود به خود رها می‌شدند و در عوض، ترکیب سیاه رنگی باقی گذاشتند که بیشتر آن کربن بود.

البته این جریان در برخی جاها چند بار تکرار شد؛ یعنی همچنان که لایه‌های رسوبی شکل می‌گرفت و نزدیک به سطح آب می‌آمد، بار دیگر باتلاقی از نو درست می‌شد و درختان دیگری روی این لایه‌ها روییده و آن‌ها نیز در مرداب افتاده و زیر لایه‌های گل و لای مانده‌اند. دوباره لایه‌ایی از ماده‌های گیاهی به وجود می‌آمده، باز هم به زیر زمین فرو می‌رفت و کم کم بر ضخامت این لایه‌ها افزوده می‌شده است.

به این ترتیب، درختان قرن‌ها در زیر این لایه‌ها باقی مانده‌اند و در اثر فشار لایه‌ها و گرمای درونی زمین، چوب آن‌ها به زغال سخت و سنگینی همچون سنگ دگرگون شده است. زغال سنگ بدین راه شکل گرفته و رگه‌های زغال سنگ به وسیله گل و ماسه از یکدیگر جدا می‌شدند؛ این گل و ماسه‌ها نیز به نوبه خود به سنگ دگرگون تبدیل می شدند. برای آنکه چوب به زغال سنگ دگرگون تبدیل گردد، هزاران سال وقت لازم است.

کاربردهای زغال‌سنگ در زندگی امروز

زغال سنگ هنوز هم برای صنایع حیاتی است. صنعت آهن امروزه به کوره‌های اکسیژنی متکی است که به زغال سنگ کک شده نیاز دارند تا فولاد را تولید کنند. زغال سنگ کک با سنگ آهک در کوره اکسیژن ترکیب می‌شود. این ترکیب در جایی است که سنگ آهن با اکسیژن خالص ترکیب شده و به فولاد تبدیل می‌گردد.

بر اساس گزارش موسسه جهانی زغال سنگ، 64 درصد فولاد جهان به روش کوره‌های اکسیژن تولید شده است؛ در حالی که 33 درصد فولاد از کوره‌های قوس الکتریکی تولید می‌شود. الکتریسیته‌ایی که انرژی کوره‌هایی با قوس الکتریکی را فراهم می‌آورند معمولاً توسط سوزاندن زغال سنگ دمایی ساییده شده تولید می‌شوند. زغال سنگ اخیراً 39 درصد برق جهان را تولید می‌کند که نتیجه اولین ایستگاه تولید برقی بود که با زغال سنگ کار می‌کرد و توسط توماس ادیسون در سال 1882 ساخته شده بود.

مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: مرتضی عرفانیان

تنظیم: مریم فروزان کیا