Γαιάνθρακας (καύσιμο)

Ο άνθρακας ήταν το σημαντικότερο καύσιμο της βιομηχανικής επανάστασης. Ο άνθρακας αποτελούσε σημαντικό μέρος των σιδηροδρομικών εμπορευματικών μεταφορών στο Ηνωμένο Βασίλειο τον 20ό αιώνα, αποτελώντας το μεγαλύτερο μέρος του όγκου των εμπορευματικών μεταφορών αρκετών εταιρειών. Στις αρχές του 21ου αιώνα οι περισσότεροι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα στο Ηνωμένο Βασίλειο και σε αρκετές άλλες χώρες έκλεισαν για να μειωθούν οι εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου.

Υπό κατάλληλες συνθήκες, το φυτικό υλικό μετατρέπεται βήμα προς βήμα σε

1. Η τύρφη δεν είναι ακόμη άνθρακας.
2. Ο λιγνίτης (καστανός άνθρακας) είναι ο πιο βρώμικος άνθρακας, περιέχει περίπου 60%-70% άνθρακα και χρησιμοποιείται ως καύσιμο για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Το τζετ είναι μια συμπαγής μορφή λιγνίτη που μερικές φορές γυαλίζεται και χρησιμοποιείται από καιρό ως διακοσμητική πέτρα.
3. Ο υποβιτουμινούχος άνθρακας χρησιμοποιείται ως καύσιμο για την παραγωγή ατμοηλεκτρικής ενέργειας. Επίσης, αποτελεί πηγή ελαφρών αρωματικών υδρογονανθράκων για τη βιομηχανία χημικής σύνθεσης.
4. Ο ασφαλτούχος άνθρακας είναι ένα πυκνό πέτρωμα, μαύρο αλλά μερικές φορές σκούρο καφέ. Είναι ένας σχετικά μαλακός άνθρακας που σπάει και καίγεται εύκολα και γρήγορα. Χρησιμοποιείται ως καύσιμο σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής και για εφαρμογές θερμότητας και ενέργειας στη μεταποίηση, για σιδηρουργία και για την παραγωγή κοκ.
5. Ο ατμικός άνθρακας χρησιμοποιήθηκε κάποτε ευρέως ως καύσιμο για ατμομηχανές. Σε αυτή την εξειδικευμένη χρήση είναι μερικές φορές γνωστός ως θαλάσσιος άνθρακας στις Η.Π.Α. Ο μικρός ατμικός άνθρακας (dry small steam nuts ή DSSN) χρησιμοποιήθηκε ως καύσιμο για τη θέρμανση του νερού οικιακής χρήσης.
6. Ο ανθρακίτης είναι ένας σκληρότερος, γυαλιστερός, μαύρος άνθρακας. Καίγεται πιο γρήγορα και χρησιμοποιείται κυρίως για τη θέρμανση χώρων σε κατοικίες και εμπορικά καταστήματα.
7. Ο γραφίτης καίγεται δύσκολα και δεν χρησιμοποιείται τόσο συχνά ως καύσιμο. Χρησιμοποιείται ακόμη στα μολύβια, αναμεμειγμένος με πηλό. Σε σκόνη, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως λιπαντικό.

Συνήθως πιστεύεται ότι το διαμάντι είναι το τελικό αποτέλεσμα αυτής της διαδικασίας, αλλά αυτό δεν είναι αλήθεια. Το διαμάντι είναι άνθρακας αλλά δεν σχηματίζεται από άνθρακα.

Ο άνθρακας περιέχει ακαθαρσίες. Οι συγκεκριμένες προσμίξεις καθορίζουν τη χρήση. Ο άνθρακας κοκκοποίησης έχει λίγη τέφρα ή θείο ή φώσφορο. Αυτά θα αλλοίωναν το σίδηρο που παράγεται από την υψικάμινο.

Ο άνθρακας, όταν καίγεται, εκλύει σχεδόν το ένα τρίτο περισσότερο διοξείδιο του άνθρακα ανά μονάδα ενέργειας από ό,τι το πετρέλαιο και 80% περισσότερο από το φυσικό αέριο. Σχεδόν το ήμισυ του διοξειδίου του άνθρακα από τους ανθρώπους οφείλεται στην καύση άνθρακα, οπότε είναι η μεγαλύτερη μεμονωμένη αιτία της υπερθέρμανσης του πλανήτη. Ο άνθρακας συμβάλλει στην όξινη βροχή και την αιθαλομίχλη, ιδίως όταν καίγεται χωρίς καθαριστές. Η καύση άνθρακα απελευθερώνει τοξικές χημικές ουσίες, συμπεριλαμβανομένης της αιθάλης, του υδραργύρου και του μονοξειδίου του άνθρακα, οι οποίες συμβάλλουν σε ασθένειες όπως ο καρκίνος και το άσθμα τόσο στους ανθρώπους όσο και στα άγρια ζώα. Η εξόρυξη άνθρακα, ιδίως η εξόρυξη από την κορυφή του βουνού, μπορεί να καταστρέψει μεγάλες εκτάσεις γης και να καταστρέψει τους φυσικούς οικοτόπους. Οι υψηλότερες ποιότητες άνθρακα καίγονται πιο καθαρά από τις χαμηλότερες ποιότητες, αν και εξακολουθούν να ρυπαίνουν περισσότερο από άλλα καύσιμα. Εκτός από την ατμοσφαιρική ρύπανση, η καύση άνθρακα παράγει τοξική τέφρα άνθρακα, η οποία μπορεί να προκαλέσει ρύπανση των υδάτων εάν απελευθερωθεί κατά λάθος στο περιβάλλον. Υπάρχουν αρκετές υπόγειες πυρκαγιές ορυχείων που καίνε σε όλο τον κόσμο. Αυτές οι υπόγειες πυρκαγιές απελευθερώνουν τοξικό καπνό στον αέρα και μπορούν επίσης να προκαλέσουν την κατάρρευση του εδάφους από πάνω. Η πόλη Centralia της Πενσυλβάνια εκκενώθηκε και είναι πλέον εγκαταλελειμμένη λόγω υπόγειας πυρκαγιάς σε ανθρακωρυχείο.

Θάνατοι και ασθένειες από ρύπανση

Είναι δύσκολο να δοθούν ακριβή στοιχεία για τις επιπτώσεις του άνθρακα στην υγεία. Υποστηρίζεται ότι εξαιτίας του άνθρακα κάθε χρόνο πάνω από 800.000 άνθρωποι πεθαίνουν πρόωρα και εκατομμύρια άνθρωποι αρρωσταίνουν. Οι ανθρακωρύχοι συχνά παθαίνουν πνευμονοκονίαση (νόσος των μαύρων πνευμόνων) από την έκθεση στη σκόνη άνθρακα.

Η αντίθεση στη ρύπανση από τον άνθρακα ήταν ένας από τους κύριους λόγους για τους οποίους ξεκίνησε το σύγχρονο περιβαλλοντικό κίνημα τον 19ο αιώνα.

Ως αιχμή άνθρακα νοείται το έτος κατά το οποίο εξορύσσεται ή καίγεται ο περισσότερος άνθρακας. Πολλές χώρες έχουν ήδη περάσει το έτος αιχμής του άνθρακα, για παράδειγμα η Γερμανία το 1985 και οι Ηνωμένες Πολιτείες το 2008. Τώρα οι χώρες αυτές εξορύσσουν και καίνε λιγότερο άνθρακα. Όμως η Κίνα εξακολουθεί να εξορύσσει πολύ άνθρακα και βοηθά μερικές χώρες, όπως το Πακιστάν, να εξορύσσουν περισσότερο άνθρακα και να κατασκευάσουν περισσότερους σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα. Έτσι, η χρονιά κορύφωσης του άνθρακα για τον κόσμο μπορεί να έχει περάσει.

Σε σύγκριση με άλλες μη ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, ο άνθρακας είναι αναποτελεσματικός και παράγει μεγάλες ποσότητες αερίων του θερμοκηπίου. Ο άνθρακας βρίσκεται συχνά και είναι φθηνός.

• Ο άνθρακας καλύπτει περίπου το ένα τέταρτο των παγκόσμιων αναγκών θέρμανσης.

Ηλεκτρική ενέργεια

• Οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα παράγουν το 37% της παγκόσμιας ηλεκτρικής ενέργειας.

Βιομηχανία

• Σχεδόν το 70% της παγκόσμιας παραγωγής χάλυβα εξαρτάται από την καύση άνθρακα.

Ο μεγαλύτερος παραγωγός άνθρακα στον κόσμο είναι η Κίνα, η οποία παράγει περίπου 4 δισεκατομμύρια τόνους ετησίως, ενώ ακολουθούν κατά σειρά η Ινδία, οι Ηνωμένες Πολιτείες, η Αυστραλία, η Ινδονησία και η Ρωσία με λιγότερο από ένα δισεκατομμύριο τόνους η καθεμία. Ο μεγαλύτερος εξαγωγέας είναι μακράν η Αυστραλία και οι μεγαλύτεροι εισαγωγείς είναι η Κίνα, η Ινδία και η Ιαπωνία.

Σε ορισμένους πολιτισμούς, ο Άγιος Βασίλης φέρνει κάρβουνο στα παιδιά που δεν συμπεριφέρονται σωστά τα Χριστούγεννα. Αυτός ο θρύλος προέρχεται από τη βικτοριανή εποχή, όταν ήταν σύνηθες να καίγεται κάρβουνο στο τζάκι αντί για ξύλα. Τα παιδιά που δεν έπαιρναν παιχνίδια έπαιρναν τουλάχιστον κάρβουνο για να ζεσταθούν.

• Εξόρυξη άνθρακα