Kőszén

A kőszén szerves eredetű, éghető üledékes kőzet.

Képződése

A tengerparti és szárazföldi, dús vegetációjú lápokban felhalmozott, a nagy szervesanyag-tartalom miatt reduktív környezetben eltemetett növényi maradványokból keletkezik: képződésének folyamata a szénülés. Ennek termékei a folyamat előrehaladtával:

Az első fázisban (az eltemetett szerves anyag tőzeggé alakulásában) a fő szerepet az anaerob mikroszervezetek (gombák, baktériumok) játsszák; a további fázisok alapvetően kémiai jellegűek (a hő és a nyomás hatására). Nagy melegben és nyomáson az antracit grafittá alakul, ez azonban már nem a szénülés újabb fázisa, hanem metamorf reakció.

A földtörténetben a kőszénképződés legismertebb és legjelentősebb időszaka az éppen ezért karbonnak, azaz kőszénkornak nevezett kor volt. A magyarországi kőszenek közül a Mecsek feketeszene jura korú, a Magyar-középhegységben (és annak hegyközi részmedencéiben) egykor fejtett barnaszenek pedig az eocén, illetve a miocén időszakban keletkeztek.

Alkotórészei

A kőszén növényi szerves anyagok fő alkotóinak számító:

mellett jelentős mennyiségű, ugyancsak növényi eredetű:

nitrogént,
ként,
foszfort is tartalmaz;

emellett mindig van benne valamennyi, a növényi részekkel egyidőben leülepedő, ahhoz hozzákeveredő, szervetlen ásványi anyag (agyag, iszap, majd ezek átalakulásának termékei.

A szénülés egyes fázisaiban az elemi szén mennyisége fokozatosan nő; az egyéb alkotók részaránya ennek megfelelően csökken. Az antracit már csaknem tiszta szén.

A kőszénhamuban legtöbbször, gyakran iparilag is hasznosítható mennyiségben dúsuló nyomelemek:

A szerves anyag fő csoportjai:

bituminitek (szerves oldószerekben oldódó anyagok),
huminitek,
oxinitek.

A bitumenes elegyrészek elsősorban a növényi viaszokból és gyantákból keletkeznek, a huminitek pedig a ligninből és a cellulózból.

A kőszenek szövete jellemzően finomsávos; benne négy, eltérő optikai tulajdonságú elegyrész:

vitrén,
füzén,
durén,
klarén

váltakozik.

Alapanyagai

Alapanyagai a földtörténetben többször is jelentősen változtak aszerint, hogy a lápokban éppen milyen növények domináltak. A jelenleg képződő tőzegek fő összetevői:

a mérsékelt égövi lápokban:
- tőzegmoha,
- nád,
- sás,
- különféle fás szárú növények;
a trópusokon a mangroveerdők növényei.

Felhasználása

A kőszeneket már a korai ókor óta használják tüzelőanyagnak, de igazán jelentőssé az ipari forradalommal (a gőzgép feltalálásával) váltak. A kőszén porából brikettet sajtolnak, ami ugyancsak tüzelőanyag.

A kőszén vegyipari felhasználása a 20. századtól jellemző. A kőszenet 1200–1300 °C-on, anaerob körülmények között lepárolva:

kokszot,
(éghető) kamragázt és
kátrányt kapunk.

A koksz jelentősége a vaskohászatban alapvető; a kátrány a kőszénvegyészet alapanyaga.

A kőszenekből katalitikus hidrogénezéssel vagy Fischer-Tropsch szintézissel cseppfolyós szénhidrogén is előállítható. Ez az úgynevezett „műbenzin” meglehetősen drága, ezért csak benzinhiányos helyzetekben vált jelentőssé (mint például Németországban a II. világháborúban).

Környezeti hatásai

A kőszén elégetésével éghető alkotóelemeinek oxidjai a levegőbe jutnak. A füstgáz legnagyobb része széndioxid, ami az üvegházgázok egyike; alapvetően ezt okolják a 18. század második fele óta tartó globális felmelegedésért. A nitrogén és kiváltképpen a kén oxidjai a légkörben gyorsan hidrolizálva erős ásványi savakat hoznak létre; ez a savas esők kialakulásának legfőbb oka.

Források

Magyar nagylexikon XI. (Kir–Lem). Főszerk. Bárány Lászlóné. Budapest: Magyar Nagylexikon. 2000. 672. o. ISBN 963-9257-04-4
Nagy Géza: Technológiai rendszerek
Környezet- és Természetvédelmi Lexikon I. Második, átdolgozott, bővített kiadás. Akadémiai Kiadó, Budapest, 2002. p. 664. ISBN 963-05-7847-6