Entstehung, Geschichte, Gewinnung und Nutzung von Kohle

Kohle ist eine Ablagerung kohlenstoffreicher Pflanzenreste, die beim Verbrennen große Wärmemengen freisetzt. Man findet sie in Schichten, auch Flöze genannt, die meist tief unter der Erdoberfläche liegen, sich gelegentlich aber auch direkt unter der obersten Bodenschicht befinden. Kohle ist meist hart, undurchsichtig und schwarz. Vor dem 16. Jahrhundert benutzte man sie kaum, danach aber wurde sie für lange Zeit zum wichtigsten Brennstoff in der ganzen Welt. Die Entstehung der Kohle
Kohle entstand aus Wäldern in niedrig gelegenen Gebieten, die vor einigen zehn bis einigen hundert Millionen Jahren in Sümpfen versanken und mit mächtigen Sedimentschichten bedeckt wurden, die Sandstein und Schiefer bildeten. Dieser Vorgang wiederholte sich viele Male. Dabei gerieten die Pflanzenreste unter großen Druck, sie erhitzten sich und wurden von Mikroorganismen zersetzt. Als Ergebnis dieses sogenannten Inkohlungsprozesses waren riesige Mengen brennbarer Stoffe entstanden. Der Grad dieser Inkohlung bestimmt den Wert der Kohle, bei Anthrazit ist er am höchsten. Innerhalb eines Flözes kann der Inkohlungsgrad schwanken – wenn dies der Fall ist, lassen sich auch die Inkohlungsgrade darunter- oder darüberliegender Flöze vorhersagen. In einer ungestörten vertikalen Schichtung hat die tiefer liegende Kohle meist einen höheren Inkohlungsgrad. Die Qualität der Kohle wird oft durch eine »Näherungsanalyse« bestimmt, die rasch den Gehalt an Feuchtigkeit, flüchtigen Stoffen, festem Kohlenstoff und veraschenden Mineralien aufzeigt. Die »Vollanalyse« bestimmt die Anteile von Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel in der Kohle. Weiterhin sind die Verbraucher der Kohle an ihrer Heizkraft interessiert, d. h. welche Wärmemenge eine Kohle je Gewichtseinheit beim Verbrennen abgibt. Auch nach petrografischen Gesichtspunkten kann man Kohle einteilen – man betrachtet sie dann als Gestein und unterscheidet vier Typen: glatte, glänzende Oberfläche, hart und körnig, schwarz und glasig sowie brüchig und faserig. Das Wachstum des Kohlenbergbaus war ein wesentliches Merkmal während der Industrialisierung vom 17. bis zum 20. Jahrhundert. Heute dient die Kohle nicht mehr nur als Brennstoff, sondern auch als Rohstoff zur Herstellung von Parfümen, Nylonstrümpfen, Schmerztabletten und Waschmitteln. Die Geschichte des Kohlenbergbaus
Bis zum Zweiten Weltkrieg hatte die Kohle in den Industriestaaten eine Schlüsselstellung. 1950 deckte die Kohle noch 56 Prozent des Weltenergiebedarfs, 1974 war ihr Anteil auf 29 Prozent zurückgegangen, weil die Erdöl- und Erdgasförderung stark zugenommen hatte. Der steile Anstieg des Erdölpreises seit 1973 und Prognosen über nur noch beschränkt verfügbare Erdöl- und Erdgasvorkommen haben die Kohlenförderung in vielen Ländern jedoch wieder aufleben lassen. Die erste Kohle sammelte man dort, wo man sie zufällig an der Erdoberfläche fand. Später, beim Bergwerk, baute man Kohle in »Strecken« ab, die man, von vertikalen Schächten ausgehend, horizontal in die Erde getrieben hatte. Für den Tagebau entwickelte man riesige Schaufelradbagger. Heute gehört die Suche nach Kohlenvorkommen in den Bereich der Wissenschaft, Geophysiker setzen vor den ersten Probebohrungen modernste Verfahren und Instrumente ein. Das Niederführen eines Hunderte von Metern tiefen Schachts ist mit hohen Kosten verbunden, es dauert fünf bis zehn Jahre und erfordert Investitionen in Millionenhöhe. Früher wurde die Kohle mit Hacke und Schaufel abgebaut und in Körben nach oben gebracht. Heute ist der Kohlenabbau in allen Industrieländern voll mechanisiert, und ein modernes Bergwerk kann mehr als eine Million Tonnen Kohle pro Jahr fördern. Die Bergleute arbeiten mit mechanischen Abbaumaschinen, die Kohle wird auf Fließbändern oder Grubenbahnen abtransportiert. Neuere Kohlenabbaumaschinen folgen automatisch dem Verlauf des Flözes, wobei mit radioaktiven Proben die jeweilige Dicke der restlichen Kohlenschicht bis zum tauben Gestein oberhalb bzw. unterhalb des Stollens bestimmt wird. Während des Abbaus wird im Kohlenflöz das leicht entzündbare Gas Methan frei, das, mit Luft gemischt (»Schlagende Wetter«), schon oft zu schweren Explosionen geführt hat. Auch einstürzende Stollen führten zu schweren Grubenunglücken. Es gibt daher Bestrebungen, die Kohle mit ferngesteuerten Maschinen abzubauen und die Bergleute von diesen Gefahrenstellen fernzuhalten. Kohlenprodukte
Bis in die sechziger Jahre war die Kohle ein wichtiger Grundstoff zur Herstellung von Gas und Chemikalien, die beim Erhitzen der Kohle ohne Luftzutritt frei werden. Diese »Verkokung« hat kaum noch Bedeutung, dennoch befassen sich umfangreiche Forschungsprogramme zur Nutzung der Kohle für Chemikalien mit dem Einsatz neuer Verfahren wie der Kohlenverflüssigung, bei der die Kohle chemisch in Gase und flüssige Brennstoffe zerlegt werden kann. Die Kohlenvorkommen sind die größten aller fossilen Brennstoffe und werden bei den zu erwartenden Verbrauchsziffern noch für Hunderte von Jahren ausreichen. Kohle wird deshalb Erdöl und Erdgas lange überleben. Für die Eisen- und Stahlproduktion ist der durch Entgasung der Kohle gewonnene Koks von besonderer Bedeutung. Das dabei anfallende Kohlengas wird in den Stahlwerken zum Beheizen der Schmelzöfen verwendet.