Κεφάλαιο 2: Γαιάνθρακες (Ορυκτοί Άνθρακες)

Transcript

1 Ενεργειακές Πηγές & Ενεργειακές Πρώτες Ύλες Κεφάλαιο 2: Γαιάνθρακες (Ορυκτοί Άνθρακες) Κίμων Χρηστάνης Τομέας Ορυκτών Πρώτων Υλών Τμήμα Γεωλογίας Πανεπιστήμιο Πατρών Τι είναι τύρφη (peat) Ίζημα (χαλαρό) Καύσιμο Ανοικτού έως σκούρου καστανού χρώματος Οργανογενές (προέλευση) Οργανικό (σύσταση) Προέρχεται κυρίως από ελόβια φυτά Τύρφη Τι είναι γαιάνθρακας (coal) Ιζηματογενές πέτρωμα Καύσιμο Σκούρου καστανού έως μαύρου χρώματος Οργανογενές (προέλευση κυρίως από φυτά) Οργανικό (χημική σύσταση) Προέρχεται από την τύρφη Τύρφη Πού σχηματίζεται η τύρφη Συσσωρεύεται (αποτίθεται) στα έλη Έλος με πάχος τύρφης >30 cm καλείται τυρφώνας Το έλος (τυρφώνας) μπορεί να είναι: τοπογενές ή κάτω έλος (σε τοπογραφικά χαμηλά σημεία, τροφοδοσία με επιφανειακά και υπόγεια νερά) ομβρογενές ή άνω έλος (πάνω από τη μέση στάθμη της επιφάνειας της γύρω περιοχής, τροφοδοσία αποκλειστικά με μετεωρικά κατακρημνίσματα) 1

2 Πού σχηματίζονται τοπογενή έλη Ημισεληνοειδείς λίμνες Τυρφογένεση Όχθες λιμνών Πεδία πλημμύρας ποταμών Δέλτα ποταμών Παλιές λιμνοθάλασσες Πίσω από αμμοθίνες Πού σχηματίζονται ομβρογενή έλη Υδρόβια φυτά 2

3 Ελόβια φυτά Scirpus Sparganium 3

4 Διάφορα ελόφυτα Διάφορα ελόφυτα Ψαθί (Typha) Διάφορα ελόφυτα Βρύα (Sphagnum) (ομβρογενές έλος) 10 cm Taxodium 4

5 Καλοδίκι (Ήπειρος) Βρύα (Sphagnum) (ομβρογενές έλος) 5 cm Καλοδίκι (Ήπειρος) Λίμνη Παμβώτιδα (Ήπειρος) Λίμνη Παμβώτιδα (Ήπειρος) Νησί (Ν. Πέλλας) 5

6 Νησί (Ν. Πέλλας) Νησί (Ν. Πέλλας) Μικρή Πρέσπα (Ν. Φλώρινας) Μικρή Πρέσπα (Ν. Φλώρινας) Πεδίο πλημμύρας Αχέροντα Ποταμού (Ήπειρος) Ομβρογενής τυρφώνας Καναδάς 6

7 Ομβρογενής τυρφώνας Φιλλανδία Ομβρογενής τυρφώνας Φιλλανδία Ομβρογενής τυρφώνας ΒΑ Γερμανία Τοπογενής δασοτυρφώνας Νότιο Calimantan, Ινδονησία Ομβρογενής δασοτυρφώνας Νότιο Calimantan, Ινδονησία Εξέλιξη τυρφογένεσης στο χρόνο Άνοδος στάθμης υδροφόρου ή τεκτονική Πτώση στάθμης υδροφόρου ή τεκτονική βύθιση περιοχής τυρφογένεσης ανύψωση περιοχής τυρφογένεσης Συμπέρασμα: Για να σχηματιστεί στρώμα τύρφης ικανού πάχους, απαιτείται σταδιακή άνοδος της στάθμης του υδροφόρου, που θα βρίσκεται κοντά (δηλ. σε ισορροπία, λίγο πάνω ή λίγο κάτω) από τη στάθμη του τυρφώνα για ικανό χρονικό διάστημα 7

8 Πώς από την τύρφη προκύπτουν οι γαιάνθρακες ελόφυτα Οι παράγοντες της ανθρακογένεσης Διαγένεση - ενανθράκωση Μητρικό υλικό τύρφη γαιάνθρακες Βιοχημική ενανθράκωση Ίζημα Γεωχημική ενανθράκωση Ιζηματογενές πέτρωμα λιγνίτης λιθάνθρακας Μητρικό υλικό Βιοχημική ενανθράκωση Ίζημα Γεωχημική ενανθράκωση Ιζηματογενή πετρώματα ανθρακίτης Μεταμόρφωση γραφίτης Μεταμορφωμένο πέτρωμα (ανόργανος κρυσταλλικός άνθρακας, μη καύσιμος) Στοιχειακή σύσταση γαιανθράκων Κύρια στοιχεία C, H, O Δευτερεύοντα στοιχεία N, S Ιχνοστοιχεία όλα τα στοιχεία του περιοδικού πίνακα ελόφυτα τύρφη λιγνίτης λιθάνθρακας Διαγένεση - Ενανθράκωση τύρφη Διαγένεση - Ενανθράκωση ελόφυτα Μεταβολές στο υλικό (οργανικός άνθρακας, καύσιμος) Η πορεία της ενανθράκωσης ανθρακίτης Φυσικές μεταβολές Μείωση πορώδους Αύξηση θερμαντικής ικανότητας Αύξηση ανακλαστικότητας βιτρινίτη Χημικές μεταβολές Μείωση υγρασίας Μείωση περιεκτικότητας σε Η και Ο Αύξηση περιεκτικότητας σε C Μείωση περιεκτικότητας σε πτητικά συστατικά Μεταμόρφωση γραφίτης Ανόργανος κρυσταλλικός στοιχειακός άνθρακας Κοιτασματολογική έρευνα Διεξάγεται με: Παλαιογεωγραφικά κριτήρια Γεωτρήσεις (με γεωφυσικές διασκοπήσεις) Δεν εφαρμόζονται: Γεωφυσικές μέθοδοι (δεν υπάρχει διαφορά στις φυσικές ιδιότητες μεταξύ γαιανθράκων και ανοργάνων ιζημάτων) Γεωχημικές μέθοδοι (δεν δίνουν μονοσήμαντες απαντήσεις) 8

9 9

10 Μέθοδοι εξόρυξης Υπόγεια εξόρυξη Υπόγειες μέθοδοι ασυνεχής ή Αμερικανική Επιφανειακές μέθοδοι συνεχής ή Γερμανική Επιτόπου καύση Επιφανειακή ασυνεχής εξόρυξη Επιφανειακή συνεχής εξόρυξη Επιφανειακή συνεχής εξόρυξη 10

11 Επιφανειακή συνεχής εξόρυξη Γαιάνθρακες στην Ελλάδα Τοπογενείς τυρφώνες Επιτόπου καύση Χρήσεις γαιανθράκων Λιγνιτικά κοιτάσματα Παραγωγή: Ενέργειας (θερμότητα, ηλεκτρισμός) Οπτάνθρακα (κωκ) Ενεργού άνθρακα Ηλεκτροδίων Πετροχημικών ενώσεων Εκρηκτικών υλών Εδαφοβελτιωτικών-λιπασμάτων (τύρφη, λιγνίτης) Πλαστικών Αερίων υγρών καυσίμων Γαιάνθρακες & Περιβάλλον Κύρια προβλήματα από εξόρυξη: Σκόνη, εκρήξεις στα υπόγεια Τεράστιες εκσκαφές στα επιφανειακά Ταπείνωση υδροφόρου ορίζοντα Κύρια προβλήματα από καύση: Εκπομπή CO2 φαινόμενο θερμοκηπίου, όξινη βροχή Εκπομπές SO2, NOx όξινη βροχή Εκπομπές πτητικών ιχνοστοιχείων 11