Kaç Çeşit Kömür Vardır? Hangisi Daha Fazla Enerji Verir?

Siyah altın olarak da adlandırılan kömür, genellikle bataklık ortamında bitki materyallerinin birikmesi ve korunmasından oluşan organik tortul bir kayadır. Yüzyılı aşkın bir süredir birincil enerji kaynağı olan kömürlerin çoğu bugün mevcut olanlardan çok farklı çevresel koşullar altında, 360 milyon ile 290 milyon yıl öncesini kapsayan, süresi yaklaşık 60 milyon yıl olan Karbonifer çağında oluşmaya başlamıştır. Asitli sular, organik maddenin çürümesini yavaşlatmış ve başta plankton olmak üzere bu ölü organik maddenin katmanlar halinde birikmesine izin vermiştir. Eski malzeme daha sonra tortu ile kaplanırken toprağın derinliklerine itilmiş ve sonunda turba olarak adlandırılan, ufalanan kahverengi bir malzemeye dönüşmüştür. Turba, bitkiler canlıyken fotosentez tarafından üretilen enerjinin bir kısmını içerir. Jeolojik süreçler turbayı daha da derine gömmüş, yüksek basınçlar ve sıcaklıklar malzemenin hidrojen ve oksijen atomlarının çoğunu kaybetmesine neden olmuştur ve sonuçta kömür olarak adlandırılan karbon açısından zengin bir malzeme ortaya çıkmıştır. Karbondan başka uçucu maddeler, nem ve kül, bazı durumlarda küçük miktarlarda kükürt ve fosfor de içerir.

Kömür Fosil Yakıttır

Yer kabuğunda bulunan kömür, Dünya Kömür Birliği’ne (WCA) göre esasen “tarih öncesi bitki örtüsünün değiştirilmiş kalıntıları” olan bir fosil yakıttır. Kömür, yenilenemez bir enerji kaynağı olarak sınıflandırılır çünkü oluşması milyonlarca yıl alır. Kömür yanıcı, siyah veya kahverengimsi siyah bir tortul kayadır, petrol ve doğal gazla birlikte en önemli üç fosil yakıttan biridir. Kömür rezervleri petrol ve petrol rezervlerinden altı kat daha fazladır. Kömürün geniş bir kullanım alanı vardır, çoğunlukla enerji üretimi ve metalürji için kullanılır.
Bir kömürün derecesini belirleyen karbon içeriğidir. Eski kömürler genellikle daha yüksek karbon içeriğine sahiptir. Daha genç kömürlerin karbon ve kalori içeriği daha düşüktür, yakıt daha kirli ve nem daha yüksektir. Kömürdeki karbon yüzdesi, oluşum derinliğine, odun üzerindeki ısı ve basıncın süresine ve yoğunluğuna bağlıdır. Daha fazla derinlik, daha fazla basınç ve ısı, daha iyi karbon içeriği demektir.

Farklı Kömür Türleri

Farklı kömür türleri, büyük ölçüde karbondan oluşan tüm mineraller ve kayalardır. Bu fosil yakıt, dünya elektriğinin yaklaşık %40’ını ve dünyanın birincil enerjisinin yaklaşık %25’ini üretir. Ancak kullanılan tüm kömürler aynı değildir; kömürün kalitesini belirleyen farklı miktarda karbon seviyeleridir. Yüksek kaliteli kömür, düşük kaliteli kömüre göre daha az duman çıkarır, daha uzun süre yanar ve daha fazla enerji sağlar. Birkaç farklı kömür türü vardır. Kömürlerin çeşitleri ve kaliteleri nerede oluştuklarına ve ne kadar gelişmiş olduklarına göre değişim gösterir. Aşağıda, olgunluk derecelerine, karbon içeriğine göre en düşükten en yüksek kaliteye doğru sıralanan farklı kömür türlerine (turba, linyit, alt bitümlü kömür, bitümlü kömür, antrasit ve grafit) genel bir bakış yer almaktadır.
Turba
Turba kısmen çürümüş bitkilerden ve mineral maddelerden oluşan yumuşak, ufalanan, koyu kahverengi bir maddedir. Turba oluşması için, bitki örtüsü yere düşmeli ve nispeten oksijensiz bir ortama gömülmelidir, böylece tamamen ayrışmadan toprağın katmanlarına dahil edilebilir. Turba, kömür oluşumunun ilk adımıdır. Turbanın kömüre dönüştürülebilmesi için tortu ile 4-10 km derinliğe gömülmesi gerekir. Yüksek basınç ve ısıya maruz bırakıldığında fiziksel ve kimyasal değişimlere (kömürleşme) uğrayarak yavaş yavaş kömüre dönüşür. Turba zamanla kömüre dönüştüğü için fosil bir ürün olarak sınıflandırılır.
Turba, içerdiği bitkilerin fotosentez yaparak oluşturduğu enerjiyi içerir, en düşük karbon içeriğine (%25 ile 60 arası) ve 15 MJ/kg enerji yoğunluğuna sahiptir. Bu nedenle elektrik üretmek için yaygın olarak kullanılmamasına rağmen, hala dünyanın bazı yerlerinde evsel ısıtma ve yemek pişirmek için kullanılmaktadır. İrlanda ve Finlandiya da dahil olmak üzere bazı bölgelerde önemli bir endüstriyel yakıttır. Turba susuz kaldığında hem karadaki hem de sudaki yakıt ve petrol sızıntıları için etkili bir emici haline gelir. Bugün kullanılanlar daha eski olmasına rağmen turba, bugün hala dünyanın dört bir yanındaki bataklıklarda oluşmaktadır.
Linyit
Linyit, kömürün en düşük derecesidir. Kayaya dönüşmüş bir turbadır. Bazen tanınabilir bitki yapıları içerir. Yumuşaktır ve rengi siyahtan kahverengi tonlarına kadar değişir. Linyit kömürüne bazen “kahverengi kömür” denir çünkü rengi daha yüksek dereceli kömürlerden daha açıktır. Linyitin karbon içeriği %60-75 arasında değişmektedir, bu nedenle diğer kömür türlerine kıyasla karbon dışında en fazla miktarda kükürt ve cıva gibi bileşikleri içerir. Linyit, yaklaşık 60 milyon yıllık yaşı ile oluşmuş en genç fosil yakıttır. Daha düşük karbon içeriğine sahip olduğundan ve çok uzun süre gömülmediğinden, daha sert siyah kömürler kadar yüksek bir enerji yoğunluğuna sahip değildir. Enerji yoğunluğu yaklaşık 18 MJ/kg olup, alt bitümlü, bitümlü ve Antrasit kömürü gibi daha kaliteli kömürlerin içeriğinden önemli ölçüde düşüktür. Linyitin düşük karbon ve yüksek nem içeriği daha sert siyah kömürlere göre daha fazla karbondioksit emisyonuna neden olur. Ağırlıklı olarak elektrik üretimi için kullanılır ve dünya kömür rezervlerinin yüzde 17’sini oluşturur, küçük bir kısmıyla da sentetik olarak doğal gaz ve benzin üretilir. Konutlarda ısıtma amaçlı pek kullanılmaz.
Alt Bitümlü Kömür
Alt bitümlü (Subbitümlü ) kömürler jeolojik olarak daha genç kömürler arasındadır, yaklaşık 251 milyon yaşındadır. Linyit üzerinde milyonlarca yıldır devam eden basınç ve yüksek sıcaklıkların sonucu oluşan gri-siyah veya koyu kahverengi, siyahımsı mat bir kömürdür. Düşük kaliteli linyit ve yüksek kaliteli bitümlü kömür arasında bir ara aşamayı temsil ettiği için yapısı sertten yumuşağa kadar değişir. Alt bitümlü kömürün karbon içeriği %70-76 arasında değişmektedir. Düşük-orta ısıl değerlere sahiptir, enerji yoğunluğu 18-23 MJ/kg arasında değişmektedir. Isıl değer bazında alt bitümlü A, alt bitümlü B ve alt bitümlü C alt bölümlerine ayrılır. En yaygın kullanılan kömür çeşididir ve kömür kaynaklarının %30’u alt bitümlüdür. Alt bitümlü kömür, elektrik üretimi için buhar oluşturmada kullanılır ve bu nedenle enerji santrallerinde sıklıkla kullanılır. Ayrıca sıvılaştırılabilir, petrol ve gaza dönüştürülebilir.
Bitümlü Kömür
Alt bitümlü ve antrasit arasında orta dereceli bir kömürdür. Alt bitümlü bir kömür artan seviyelerde organik metamorfizmaya maruz kaldığında bitümlü kömür haline gelir. Bitümlü kömüre genellikle “yumuşak kömür” denir; bununla birlikte bu isimlendirmenin kayanın sertliği ile pek ilgisi yoktur. Linyit ve alt bitümlü kömürden daha sert ve siyahtır. Tipik olarak bantlı bir tortul kayadır. Parlak bantlar, dallar veya gövdeler gibi iyi korunmuş odunsu malzemelerdir. Donuk bantlar, bataklığa akarsularla taşınan mineral materyalleri, bataklıktaki yangınların ürettiği kömürü veya bozulmuş bitki materyallerini içerebilir. Bitümlü kömür, %77-87 arasında değişen bir karbon içeriği ile ikinci en yüksek kaliteli (antrasitin altında) kömürdür. En bol bulunan ve en uzun gömülü fosil yakıtlardan biridir, yaşı yaklaşık 300 milyon yıldır. Linyit veya alt bitümlü kömürden çok daha yüksek bir ısıl değere sahiptir. Enerji yoğunluğu 27 MJ/kg olup nispeten yüksektir, bu nedenle yakıldığında önemli miktarda enerji açığa çıkarır. Bu özel tip kömürün yüksek karbon ve düşük nem içeriği, onu çelik ve çimento üretiminin yanı sıra elektrik ve kok üretimi için ideal kılar.
Bitümlü kömürün farklı şekillerde kullanılan “Termal” ve “Metalürjik” olmak üzere iki alt tipi vardır. Birlikte, dünya kömür rezervlerinin yüzde 52’sini ve kömür endüstrisinin çoğunluğunu oluştururlar. Termal kömür (buhar kömürü) biraz daha yüksek karbon içeriğine sahiptir, metalürjik kömürden biraz daha yüksek kalitededir. Bitümlü kömür ile antrasit arasındaki basamak taşıdır. Isıtma amaçlı enerji üretiminde, aynı zamanda çimento imalatı ve diğer endüstriyel amaçlar için de kullanılır. Bir zamanlar buharlı trenlere yakıt sağlamak için kullanılmıştır ve bunların kullanımı azaldıkça buharlı kömürün kullanımı da azalmıştır. Kok üretiminde de kullanılabilen metalürjik kömür, demir ve çelik üretmek için öncelikle demir cevheri ile karıştırılır.
Bitümlü kömürün yakılması ciddi sağlık riskleri oluşturur. İlk olarak, bu tür kömür aşırı miktarda duman ve kurum üretir, yüksek kükürt içeriği kükürt oksitlerinin salınmasıyla asit yağmuruna katkıda bulunur. Ayrıca, bitümlü kömür arsenik ve cıva gibi zararlı katışkılar içerebilir. Bu katışkılar kömür yakıldığında kirlilik olarak havaya salınır. Yanan bitümlü kömür ayrıca azot oksitler, karbon monoksit ve karbondioksit salgılar.
Antrasit
Antrasit, koyu siyah bir kömür türüdür ve çok kalitelidir. Genellikle “sert kömür” olarak adlandırılır ancak, bu sıradan bir terimdir ve kayanın sertliği ile çok az ilgisi vardır. Kırılgan bir dokuya ve göz alıcı bir parlaklığa sahiptir. Diğer kömür türlerinin aksine, genellikle metamorfik bir kaya olarak kabul edilir. Karbon içeriğine göre yarı antrasit, antrasit ve meta-antrasit olarak alt gruplara ayrılır. Düşük nem içeriğine ve yüzde 86-97 karbon içeriğine sahiptir. Antrasit yandığında çok yüksek bir sıcaklığa ulaşabilir. Buna ek olarak, antrasit genellikle 350 milyon yıl önce gömülen biyokütleden oluşan en eski kömür türüdür. Uzun gömülme süresi, 33 MJ/kg’lık çok yüksek bir enerji yoğunluğu sergilediği anlamına gelir ve bu miktar herhangi bir kömür türünden daha yüksektir. Yakıldığında çok fazla enerji açığa çıktığı için, bu yakıt hızlı bir şekilde ısınmakta ve çok sıcak yanmakta olağanüstüdür. Antrasit, diğer türlere göre daha az duman üreten en temiz kömür türlerinden biri olduğu için alan ısıtmada, bazı eski evlerin soba sistemlerinde kullanılır. Elle ateşlenen fırınlarda dumansız yakıt olarak da kullanılabilir. Temiz yanma özellikleri antrasitin odundan daha uzun süre yanmasını sağlayarak ev tipi sobalarda kullanılmasını cazip hale getirir. Yüksek ısı değeri nedeniyle daha çok endüstriyel ortamlarda ve metal endüstrisinde kullanılır.
Not: Antrasit ve bitümlü kömürler taş ya da maden kömürünün alt çeşitleridir.
Grafit
Teknik olarak en yüksek dereceli kömür olan grafitin tutuşması zordur ve nadiren yakıt olarak kullanılır. Aslında karbonun tabiattaki en saf halidir. Saf karbon olan elmastan farkı grafitin kristalli yapıda olmamasıdır. Daha çok kurşun kalemlerde, toz halinde grafit makinelerde ve bağlantılarda yağlayıcı madde olarak (sürtünmeyi azaltmak için) kullanılır.

Fosil Yapıda Olmayan Kömür Çeşitleri

Bütün kömürler fosil yapıda değildir. Yukarıda açıklanan kömür tipleri dışında kok kömürü ve odun kömürü de bulunmaktadır.
Kok Kömürü
Aydınlatma için gaz elde etmek için bitümlü kömürün imbiklerde damıtılmasıyla veya fırınlarda veya çukurlarda azaltılmış oksijen koşullarında yakılarak geride kalan kalıntıya kok denir. Kok fırınında kömür 18 saate kadar 982 santigrat dereceye kadar ısıtılır. Bu süre zarfında, kömürün uçucuları atık gazla uzaklaşır ve “kok” adı verilen saf bir karbon formu kalır. Koklaştırma işlemi, yan ürünler olarak kok gazı, katran, amonyum sülfat, benzol, toluol ve nafta (veya neft) gibi ana uçucuları üretir.
Odun veya Mangal Kömürü
Odun kömürü, bitki ve hayvansal ürünlerin eksik yanması ile üretilir. Odun kömürü çelik veya kil kutu gibi düşük oksijenli bir ortama yerleştirilmiş ve 537 santigrat derecenin üzerine ısıtılmış odundur. Oksijen eksikliği önemlidir çünkü bu, odunun gerçekten yanamayacağı veya alev alamayacağı anlamına gelir. Bunun yerine, odunu oluşturan diğer şeyler (su, katran ve metan gibi gazlar ) eriyecek veya buharlaşacak, geriye sadece saf karbon ve kül kalacaktır. Odun kömürü yakıldığında çok az dumanla yoğun ısı üretir, yüksek ısıda kavurma ve yavaş ızgara için mükemmeldir. Odun ya da mangal kömürü, açık havada, dışarıda yemek pişirmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Oldukça gözenekli bir mikrokristal yapıdır. Tuğla oluşum sürecinde enerji tasarrufu sağlamak için kil ile karıştırılır. Saf olmayan grafit formu olarak da bilinir. Düzensiz şekli nedeniyle, iki parça kömür aynı değildir. Daha küçük parçalar neredeyse tamamen karbondur, daha büyük parçalar ise yakılmamış odun, su, katran ve ligninler içerebilir ve bu da tütsülenmiş kömürde pişirilmiş lezzeti üretir.

Maden Kömüründen Havagazı İmal Edilebilir

Havagazı fabrikalarında ya da gazhanelerde maden kömürü kullanılarak imal edilen havagazı, yakıt olarak kullanılan bir gaz karışımıdır. İçeriğinde hidrojen, metan, karbon monoksit, az miktarda azot ve karbondioksit gibi gazlar bulunur. Havagazı ilk olarak 18. Yüzyıl sonlarında İngiltere’de karbonizasyon ve ayrımsal damıtma işlemiyle, kömürün hava yokluğunda ısıtılması ve bir yan ürün olarak kok kalıntısı bırakılmasıyla üretilmiştir. Gaz ışığının yerini elektrik alana kadar sokak aydınlatması ve ev aydınlatması için ve yerini doğal gazın almasına kadar ısıtmada, mutfaklarda, banyolarda gaz yakan aletler için yaygın olarak kullanılmıştır.

Kaynakça:
https://energyeducation.ca/encyclopedia/Coal_types
https://www.enerjiportali.com/komur-nedir-cesitleri-nelerdir/
https://cdnacikogretim.istanbul.edu.tr/auzefcontent/20_21_Guz/enerji_ve_alternatif_enerji_kaynaklari/5/index.html
https://geology.com/rocks/coal.shtml

Yazar: Müşerref Özdaş