Kömür ve kömür çıkarımı
Kömür ve kömür çıkarımı, Tortul bir kütle olan kömür, yanarken ısı açığa çıkarır; dolayısıyla ısınmada enerji kaynağı olarak kullanılır. Söz konusu tortul kayaçlar çok eski çağlarda, bitkisel kökenli organik artıkların yığılması ve karbonlaşma süreci uyarınca fosilleşmesi sonucunda oluşmuştur.
Fosil kömürler genellikle, kumtaşı ve kil gibi döküntü kökenli tortul kayaçlar arasında sıkışıp yassılaşmış tabakalar halinde bulunur. Bu tabakalar, bazen çok katlı ve çok geniş alanlara yayılmış olabilir. Sözgelimi, ABD'de Pennsylvania'daki kömür yatakları, ortalama 2 metre kalınlığında tabakalar halinde, 40 000 km²'lik bir alanı kaplar.
TAŞKÖMÜRÜNÜN OLUŞUMU
Bitki döküntüleri genellikle bataklık bölgelerde, göllerin çevresinde ve devirsel olarak tuzlu deniz sularının altında kalan denizkulaklarında yığılmıştır. Nemli hava koşulları, bu geniş bataklıklar üstünde çok sık bir orman örtüsünün oluşmasına yolaçmış, düşen bitkisel döküntüler hızla batıp, durgun su dibinde toplanmıştır.
Su altında, havanın oksijeninden yoksun kalan söz konusu döküntülerin çürüme süreci, çok uzun sürer. Buna karşılık, hava ortamında yaşamayan bakterilerin etkisiyle ayrışan bitki artıklarının, hidrojen, oksijen ve azot açığa çıkarması, karbonun giderek yoğunlaşmasına yol açar. Bitkisel maddeleri bütünüyle parçalayan bakteriler, bu işlemle asit bir ortamın gelişmesine, dolayısıyla da kendilerinin de yok olmasına yol açarlar. Bakterilerin ölümüyle biyokimyasal evre son bulur ve oluşan çamur çökeleğinde,yer kimyası evresi başlar. Böyle bir yığının tam anlamıyla kömüre dönüşmesi için, yeni tortul kütlelerle örtülmesi ve basınç altında sıkışması gerekir.
Birçok durumda, bu tortul kütle üstünde yeni bitki örtüsü yeşerir ve çevrim yeniden başlar. Söz konusu çevrimsel olayların, daha geniş boyutlu bir olay olan yerkabuğunun alçalması sonucunda yinelenmesi, birçok tortul tabakanın üst üste yığılmasına ve dev kalınlıkta oluşumlara yol açar (sözgelimi Fransa-Belçika sınırındaki havza). Tortul kütlelerin basıncı ve iç ısının etkisi altında turbalar, taşıdıkları suyu ve bir miktar uçucu maddeyi yitirerek, karbon bakımından zenginleşirler.
Çökelti kütlelerinin karşılaştıkları birçok yerbilim olayı sonucunda, çok çeşitli kömür türleri ortaya çıkmıştır. Bataklık bitkilerinin kalıntılarından oluşan ve süngerimsi bir kütle olan turbalar, sıkılarak suyu giderilip kurutulduktan sonra, yakıt olarak kullanılır; ama kalorisi düşüktür ve çok kül bırakır. Üçüncü Zaman tortullan arasında bulunan linyitlerin, su oranları yüksek, kalorileri düşüktür. Taşkömürüyse (ya da madenkömürü), havasız ortamda 800 °C-1 000 °C'a kadar ısıtıldığında, uçucu bir gaz, yani havagazı açığa çıkararak, "kok" adı verilen ve arı karbondan oluşan bir artık bırakır. Karbon bakımından en zengin doğal taşkömürü, antrasittir; kalorisinin çok yüksek olması ve çok az kül bırakması nedeniyle, sanayi fırınlarında ve konut ısıtmada yakıt olarak kullanılır.
Taşkömürü ocaklarında bir dizi kuyu ya da galeri açıldıktan sonra bulunan kömür damarı, kırılıp parçalanır ve kömür toprak üstüne çıkarılır. Çok güç koşullar altında alınan taşkömürü içinde, bir miktar yabancı kayaç bulunur. Bu yüzden, kuyu çıkışında kömürün yıkanması zorunludur. Yıkama işlemiyle, toplam kütlenin yaklaşık yüzde 25'ini oluşturan ve yanmaya elverişli olmayan şist parçaları ayrılarak, ocak yakınında yığılır.
Kömür işçilerini bekleyen tehlikelerden en önemlisi, ocakta bulanabilecek grizudur. Grizu temelde metan gazından oluşan, kömür tabakaları arasında sıkışıp kalmış bir gazdır. Kömür damarının kırılması sırasında, bu gaz "cepleri" açılarak, grizunun yayılmasına yolaçar. Böylece oluşan hava-grizu karışımı, en küçük kıvılcımla karşılaştığında patlar ve bütün bir galeriyi sarabilir (grizu patlaması, kömür ocaklarında çalışan işçilerin en çok çekindikleri olaylardan biridir).
KÖMÜR KİMYASI
Kömür, doğrudan doğruya bir sobada yakıt olarak kullanılabilir. Ancak, tutuşması için, altında kâğıt ya da odun yakmak gerekir. Taşkömürlerinden yüzde 10-20 arasında uçucu organik madde taşıyanlar, daha kolay tutuşur. Yapısında yüzde 5 organik madde bulunan antrasitlerse, daha güç alev alır.
Kömür bir kez tutuşunca, hava akımının düzenli sağlanması, küllerin zamanında boşaltılması koşuluyla, sönmez ve 500-800 °C sıcaklık verir. Antrasit türü taşkömürü, çok güçlü hava akımı verilirse, sıcaklığın aşırı yükselmesine ve çıkan karbon dioksidinbir bölümünün çok zehirli bir gaz olan karbon monokside dönüşmesine yol açar.
Güçlüğü, pisliği ve çevreyi kirletmesi nedeniyle konutları kömürle ısıtma yöntemi, pek çok ülkede yerini fuel oil tüketen kaloriferlere, doğal gaza ve elektrikle ısıtma yöntemine bırakmaktadır. Buharlı lokomotiflerin yerini dizel motorlu lokomotiflerin ya da elektrikli lokomotiflerin alması sonucunda da, demiryollarında kömür kullanımı büyük ölçüde azalmıştır. Buhar makinesiyle çalışan gemilerin çoğu da, kazanlarında kömür yerine mazot yakmaktadır.
Dolayısıyla kömürün yakıt biçiminde kullanımı gün geçtikçe azalmaya ve işletmeye çok elverişli olmayan ocaklar kapatılmaya başlanmıştır. Bununla birlikte, kömürün, demir üreten yüksek fırınları beslemek için gerekli kok üretiminde hammadde olarak kullanılması sürmektedir: Kok fabrikalarında, havası alınmış geniş kaplı kazanlarda, taşkömürü, dışardan 1 100°C'a kadar ısıtılır; açığa çıkan uçucu maddeler, uygun bir donanımla boşaltılır; böylece taşkömürü, yalnızca karbon ve bazı mineraller taşıyan gözenekli bir maddeye dönüşür. "Kok" adı verilen katkılı bu yapay kömür, antrasitten çok daha güç tutuşur; ama, sıcaklığı yer yer 1 500 °C-1 800 °C arasında değişen yüksek fırınların beslenmesine elverişli bir hammaddedir.
Koklaşma sürecinde, açığa çıkan gazların bir bölümü soğuyarak sıvılaşır; bir bölümü katılaşır; bir bölümü de gaz halinde kalır. Sıvı ve katı ürünler yoğunlaştırılarak, siyahımsı ve ağdalı bir madde olan "kömür katranı" elde edilir. Eskiden "havagazı" adı altında kullanılan kömür gazlarının yerini günümüzde petroldan üretilen mutfak gazları almıştır. Kömür gazları, arındırılarak benzol, amonyak, vb. elde edilir ve bileşiminde hidrojen (yüzde 50), metan (yüzde 30), karbon monoksit (yüzde 8) ve birkaç yanıcı gaz kalır. Çok iyi yanan bu karışım, günümüzde özellikle termik santrallarda kullanılır.
Kömür gazları ayrıca, gerek doğrudan doğruya bileşimlerinde bulunan, gerek içerdikleri metandan çıkarılan hidrojen nedeniyle, kimya sanayisinin hammaddelerinden birini oluşturur.
Kimya sanayisinde çok önemli hammaddelerden biri de, katrandır. Katran damıtıldığında, en yalını benzen olan bir dizi ürün elde edilir. Bunlar, petrol ürünlerinin çizgisel moleküllerinden elde edilmesi çok güç olan, çevrimsel moleküllü hidrojen karbürlerdir.
Türkiye'nin taşkömür üretimi 1991 verileriyle 2,762 milyon ton, linyit üretimiyse gene 1991 verileriyle 43,914 milyon tondur. Gerek taşkömürü, gerek linyit üretimi ülke gereksinmesini karşılamamakta ve açık, dışalımla kapatılmaktadır.