Fossile Rohstoffe. Kohle

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1 Kohle Kohle ist ein Gemisch aus Kohlenstoffverbindungen, die Schwefel, Sauerstoff und Wasserstoff enthalten können. Entstehung Kohle ist größtenteils pflanzlichen Ursprungs. Im feuchtwarmen Klima des Karbon (ca. 300 Mio Jahre) dehnten sich riesige Sumpfwälder mit Schuppen- und Siegelbäumen, Schachtelhalme, Baumfarne und Bärlappgewächse aus. Nach dem Absterben versanken die Pflanzen im Sumpf, wo sie ohne Sauerstoff nicht richtig zersetzt wurden. Durch Überlagerung mit Sedimenten, steigendem Druck und Temperatur kam es mit Hilfe von anaeroben Bakterien zuerst zur Bildung von Torf. Über Jahrmillionen bildet sich daraus zuerst Braunkohle, anschließend Steinkohle. Dieser Prozess wird als bezeichnet. 20

2 Als wird der natürliche Prozess der Entstehung von Kohle bezeichnet. Die führt in Zeiträumen von Jahrmillionen von frischem Pflanzenmaterial zu Huminsäuren und Torf, dann über Braunkohle und Steinkohle zum Anthrazit, in einzelnen Fällen sogar zum Graphit. Der Anteil an Wasser und flüchtigen Bestandteilen nimmt dabei laufend ab, so dass der relative Anteil an Kohlenstoff zunimmt, der im Graphit nahezu 100 % beträgt. Phasen der Die findet in zwei Phasen statt. Direkt nach dem Absterben der Pflanze setzt die biochemische Phase ein, die Vertorfung, in der Pilze und Bakterien Zellulose und Lignin in Huminstoffe umwandeln. Durch zunehmenden Einfluss der Erdwärme beginnt danach die geochemische Phase der, die hauptsächlich durch die Temperatur- und Druckverhältnisse beeinflusst wird. 31

3 Biochemische Phase Nach Absterben der Pflanzenteile beginnt deren Abbau. Mikroorganismen bauen zuerst Kohlenhydrate und Proteine, schließlich auch Zellulose und Lignin ab. Insbesondere durch die komplexe und teilweise unbekannte chemische Struktur der Lignine und Huminstoffe, die an diesen Prozessen beteiligt sind, ist eine genaue chemische Darstellung der Prozesse nicht bekannt. Während dieser ersten Phase nimmt der Kohlenstoffgehalt rasch von ca. 40 % auf über 60 % zu. Durch das kontinuierliche Ablagern neuer Pflanzenteile wird der Torf zusammengepresst und entwässert. Mit zunehmender Tiefe (ca. 15 m) verschlechtern sich die Lebensbedingungen für Mikroorganismen und die weitere wird abiotisch fortgesetzt. 32

4 Geochemische Phase In der zweiten Phase nimmt der Wassergehalt weiter ab: Von 75 % am Übergang Torf/Braunkohle bis auf 10 % an der Grenze Braunkohle/Steinkohle. Der Kohlenstoffanteil nimmt durch Abgabe von Wasser, Kohlenstoffdioxid und Methan weiter zu. Während in junger Braunkohle noch Zellulose und Lignin zu finden sind, verschwindet mit weiterem Fortschreiten des Prozesses zuerst die Zellulose und am Übergang zur Steinkohle auch das Lignin. Im Steinkohlestadium ist die Abspaltung von Methan bestimmend, es werden aber auch zunehmend Hydroxyl-, Carboxyl-, Methoxyl- und Carbonylgruppen abgespalten. 33

5 Sichtbare petrographische Veränderungen - Torf locker, bröckelig, viele eingelagerte Pflanzenreste - Weichbraunkohle dichter und fester als Torf, häufig eingeregelte Pflanzenteile, was zu einer Schichtung führt, hell- bis dunkelbraune Farbe. - Mattbraunkohle fest, kaum sichtbare Pflanzenteile, dunkelbraun bis schwarze Farbe. - Glanzbraunkohle festes Gefüge mit muscheligem Bruch und Pechglanz an Bruchkanten, schwarze Farbe, jedoch brauner Strich. - Steinkohlen festes Gefüge. Wechsel von matten und glänzenden Lagen, keine Pflanzenstrukturen zu erkennen. Schwarze Farbe und schwarzer Strich. 34