Kawałek spróchniałego drewna, które zalega na dnie bagna, czeka przyszłość diamentu. Zabawny fakt, ale prawdziwy. Odpowiedź na pytanie jak to możliwe, znajduje się w odpowiedzi na inne – jak powstał węgiel kamienny?
Proces powstawania węgla to proces przemian, w trakcie którego z początkowego materiału o stosunkowo niedużym udziale węgla i dużej zawartości innych pierwiastków, powstaje materiał o nawet stuprocentowej zawartości węgla. Finalnie jest to paliwo, którego pochodzenie jest organiczne, gdyż proces powstawania zaczyna się na materiale organicznym jak np. drewno, które w procesie gnicia zamienia się najpierw w torf, po czym powstaje węgiel brunatny, który następnie po okresie przejściowym staje się tym, co można już nazwać węglem kamiennym.
Później mamy też grafit, znany nam przede wszystkim z ołówków, który finalnie stanie się nawet tym co znamy z drogiej biżuterii, czyli diamentem. Choć tak naprawdę etapów wspomnianych przemian można by wymienić jeszcze kilka, to najbardziej istotnym elementem tego procesu jest czas.
Niestety schowany skrzętnie nawet i przez naszą prababcię kawałek węgla kamiennego nie stałby się do dzisiaj drogim diamentem. Jest to proces który wymaga milionów lat. Węgiel, z którego korzystamy dzisiaj, powstał nawet 30 milionów lat temu. Do powstania węgla przyczyniły się ogromne zmiany klimatyczne zaistniałe w permie, które spowodowały masowe obumieranie roślinności. Kolejnym niezwykle istotnym okresem dla powstawania węgla kamiennego był karbon, to węglem powstałym w tym czasie palimy często w naszych piecach.
Był to bowiem moment w którym na ziemi dominowały paprocie, skrzypy, widłaki i wiele prymitywnych gatunków roślin nagonasiennych. Ziemię porastały wówczas wilgotne lasy, które dziś określilibyśmy mianem tropików. Węgiel to w rzeczywistości organiczne szczątki roślin i zwierząt, które w wilgotnym klimacie utknęły na bagnach i zaległy na ich dnie.
Z roku na rok tkanki zalegały coraz niżej, a co za tym idzie ciśnienie i temperatur coraz silniej oddziaływały i sprzyjały metamorfozie. Na zgromadzony materiał organiczny oddziaływały mikroorganizmy, które w warunkach niedoboru tlenu oraz przy wysokiej temperaturze i ciśnieniu panujących pod powierzchnią ziemi dokonały jego rozkładu.
Jakość węgla jest zależna od długości jego powstawania
Im dłużej powstaje, tym większa jakość, a co za tym idzie lepsza wartość np. opałowa. Węgiel czarny (kamienny) jest starszy i powstał z paprotników czy skrzypów, a młodszy węgiel brunatny powstał natomiast z późniejszych lasów porastających ziemię. Węgiel kamienny zawiera w swym składzie powyżej 75% czystego pierwiastka. Węgiel brunatny zawiera go znacznie mniej, gdyż jest wcześniejszym stadium metamorfozy. Stąd znacznie większa masa węgla brunatnego przy znacznie mniejszej jego wartości opałowej, która jest rzeczywistą ilością ciepła jaką wytworzymy w procesie spalania węgla do jego tlenku i wody.
Ciekawy jest tez fakt, że pokłady węgla zalegały z czasem coraz niżej, a wraz z obniżającym się poziomem wzrastała zarówno temperatura jak i ciśnienie, które powodowały proces metamorfozy materiału organicznego do postaci węgla, ale ten wydobywany dziś węgiel znajduje się już znacznie bliżej powierzchni ziemi, gdyż został w jej kierunku wypchnięty przez procesy górotwórcze.
Kwestia głębokości zalegania jest niezwykle istotna dla jego wydobycia, gdzie dominują dwie metody – głębinowa, która nie wykorzystuje dużej połaci terenu na powierzchni i może być prowadzona nawet bezpośrednio pod terenami zurbanizowanymi oraz odkrywkowa. Drugą naturalnie wykorzystuje się najczęściej w przypadku pokładów zalegających płycie (młodszych), ale jest to też metoda znacznie bardziej niszcząca środowisko naturalne.
Powstawanie pokładów to również proces cykliczny. Zmieniający się klimat na Ziemi wymuszał bowiem przerwy w akumulacji węgla ze względu na obniżoną ilość dostępnego surowca, z którego mógłby się wytworzyć. Dlatego występuje on zawsze w postaci wielu pokładów węgla oddzielonych od siebie warstwami skał osadowych, mułów czy piasków.
Kluczowa dla wykorzystania węgla jest również jego jakość, bowiem węgiel z jednego miejsca wydobycia może być wykorzystywany w przemyśle medycznym, podczas gdy z innej lokalizacji, ze względu na swój skład chemiczny, służy już jedynie jako opał. Gdyby nie procesy górotwórcze, złoża znajdowałyby się znacznie niżej, a proces wydobycia byłby znacznie trudniejszy.
Na terenach podmokłych (bagnistych) proces powstawania węgla trwa również obecnie. Węgiel w postaci „do wydobycia” będzie gotowy najszybciej za kilka milionów lat. Co stwarza podstawę dla uznania tego surowca za nieodnawialne źródło pozyskiwania energii.
