miniatuur|Steenkool Steenkool is een als fossiele brandstof gebruikt gesteente. Het bestaat uit gecompacteerde en getransformeerde afzettingen van plantenresten die in het geologisch verleden zijn gevormd.
Oorsprong De West-Europese steenkool ontstond in het Westfalien, zo'n 313 tot 304 miljoen jaar geleden, een subperiode van het Carboon. Uit plantaardig organisch materiaal, dat in de aardkorst langdurig aan hoge druk en warmte werd blootgesteld, ontstonden uiteindelijk tamelijk zuivere koolstof en vluchtige verbindingen als methaan, waarbij laatstgenoemde grotendeels zijn ontsnapt.
De transformatie of diagenese verloopt, met toenemende blootstelling aan druk en temperatuur, van veen via bruinkool naar steenkool en antraciet, uiteindelijk naar grafiet. Bij verdere compressie van grafiet zou diamant kunnen ontstaan. Dat voor dit proces van steenkoolvorming in principe geen lange tijd nodig is, is in diverse experimenten bewezen. Hierbij werd organisch materiaal aan sterke druk onderworpen waarbij zich binnen een paar dagen steenkool vormde.Austin, Steven A. Depositional Environment of the Kentucky No. 12 Coal Bed (Middle Pennsylvanian) of Western Kentucky, With Special Reference to the Origin of Coal Lithotypes. Dissertation. Pennsylvania State University (University Microfilms International). Ann Arbor, MI. 1979. p.390. Order No. 8005972 In steenkoolafzettingen zijn soms de afdrukken van de fossiele planten en bomen, waaruit het is ontstaan, nog herkenbaar.
Eigenschappen Ter classificatie van steenkool is de vitriniet-reflectie-methode belangrijk om de temperatuurgeschiedenis van sedimenten in een sedimentair bekken te bepalen.
De meting van de reflectie van vitriniet toont aan: hoe hoger de reflectie, hoe minder gas erin voorkomt, en daarmee hoe hoger het koolgehalte. soortelijke massa (kg/m3): 1250-1400 verbrandingswaarde (MJ/kg): 24-35
naaminkolings-graadwater-gehalte %vluchtige bestand-delen %C koolstof %H waterstof %O zuurstof %verbrandings-waardein MJ/kg(watervrij)bruinkoollaag45 - 6060 - 4365 - 758,0 - 5,530 - 12< 25 - 28vlamkool4 - 745 - 4075 - 816,6 - 5,8> 9,8< 33gasvlamkool3 - 640 - 3581 - 855,8 - 5,69,8 - 7,333,0 - 34,2gaskool3 - 535 - 2885 - 87,55,6 - 5,07,3 - 4,533,9 - 34,8vetkool2 - 428 - 1987,5 - 89,55,0 - 4,54,5 - 3,234,5 - 35,6esskool2 - 419 - 1489,5 - 90,54,5 - 4,03,2 - 2,835,2 - 35,6magerkool1 - 314 - 1290,5 - 91,54,0 - 3,752,8 - 2,535,2 - 35,5antraciethoog< 2< 12> 91,5< 3,75< 2,035,0 - 35,3 Steenkool komt voor in diverse kolensoorten en -kwaliteiten zoals antraciet, ess- (of halfvet)kool, rookzwakke (of driekwart vet)kool en vetkool. Het verschil in gasgehalte maakt het onderscheid tussen deze varianten. Antraciet bevat het minste gas en vetkool het meest. Antraciet en magere kolen zijn gasarm en met name geschikt voor de huisbrand. De esskolen en rookzwakke kolen zijn bestemd voor industrieel gebruik of als brandstof in elektriciteitscentrales. Vetkolen zijn zeer gasrijk; bij verhitting vergruizen deze kolen tot blokjes en klitten aaneen tot sintels. Deze zijn daardoor zeer geschikt voor de fabricage van cokes; een harde kool, bijna rookvrij en nagenoeg zonder zwavel en fosfor. Cokes wordt voornamelijk gebruikt bij de productie van ijzer door hoogovens en gieterijen. Het gas dat bij de productie van cokes vrijkomt is een energiebron maar ook een grondstof voor de bereiding van stikstofkunstmest en andere chemische producten. Vetkool kan ook direct worden ingezet als brandstof voor de industrie, schepen en stoomlocomotieven. Bij de winning van huisbrandkolen komen ook veel vergruisde kolen vrij, de zogenaamde fijnkolen. De fijnkolen zijn niet geschikt als huisbrandkolen, maar worden als – goedkopere – industriekolen verkocht. Door fijnkool en pek te mengen en vervolgens samen te persen kunnen briketten en eierkolen worden gefabriceerd die wel weer geschikt zijn voor huisbrand. Gaskool werd traditioneel gebruikt in de steen- en glasindustrie.C. Blankevoort, Onze Limburgse Steenkolen, Nieuwe Rotterdamse Courant, 29 oktober 1915
CO2-uitstoot Bij de verbranding van 1 kg steenkool komt ca. 3,66 (44/12) kg CO2 vrij. Energie Survival Gids, 2008, Dit is echter maar een gedeelte van de totale hoeveelheid CO2-uitstoot die steenkool als product veroorzaakt. Volgens de well-to-wheelmethodiek wordt alle CO2 die ontstaat bij het opsporen, winnen, transporteren en opslaan van steenkolen toegerekend aan de CO2-uitstoot van steenkool. Dat kan wel zo'n 20 % extra bedragen, daarmee komt de totale uitstoot op 4,4 kg CO2 per kg steenkool.
Reserves, winning, gebruik en handel In 2020 zijn de wereldwijd steenkoolreserves zo'n 1075 miljard ton, voldoende om het huidige productietempo 140 jaar vol te houden. Landen met grote steenkoolreserves zijn de Verenigde Staten met circa 23 % van de wereldwijde reserves, Rusland met 15 %, Australië (14 %) en de Volksrepubliek China (13 %).
Bij steenkool wordt een belangrijke tweedeling gebruikt met betrekking tot de toepassing: Stoomkolen: (Steam Coal, SC) steenkool als brandstof voor industriële processen en elektriciteitscentrales. Cokeskolen: (Coal Suitable For Coking, CSFC, 21-34 % gashoudend) na ontgassing gebruik als cokes in hoogovens als koolstof- en energiebron bij de productie van ijzer. Hier wordt steenkool gebruikt als reductiemiddel. Wereldwijd wordt ongeveer 90 % van alle gedolven steenkool ingezet als brandstof en de overige 10 % bij de ijzerproductie. miniatuur|Overzicht steenkolenwinning wereldwijd tussen 1981 en 2008. Bron BP Statistical Review of World Energy 2009 In 2020 werd wereldwijd 7,7 miljard ton gewonnen. Van de totale productie was circa 10 % cokeskool en de rest stoomkolen. In 2000 lag de totale productie op 4,7 miljard ton. Van de totale stijging van 3,0 miljard ton in deze periode komt 2,1 miljard ton voor rekening van China. In 20207 waren de vijf grootste producenten van steenkool: China met 50 % van het totaal, India met 10 %, Indonesië (7 %), de Verenigde Staten (6 %) en Australië (6 %). Binnen Europa hebben Duitsland (voornamelijk bruinkool) en Polen de grootste steenkoolindustrie.
In 2024 werd een record aan steenkool gewonnen, namelijk 9,2 miljard ton. Tussen 2014 en 2020 was de winning van steenkool op zijn retour, maar in de jaren daarna tot en met 2024 nam de winning met 1,5 miljard ton toe.
Veel gewonnen steenkool wordt in hetzelfde land verbruikt. In 2024 werd internationaal 1,2 miljard ton steenkool verscheept, dat was 16 % van de globale productie. De drie grootste exporteurs zijn Indonesië, Australië en Rusland die tezamen driekwart van alle export voor hun rekening nemen. Verder zijn de Verenigde Staten, Colombia en Zuid-Afrika ook grote exporteurs. China is de grootste importeur met 0,35 miljard ton op jaarbasis, gevolgd door India, Japan, Zuid-Korea en Europese Unie. Duitsland is met 27 miljoen ton de grootste importeur in Europa en heeft de sterke daling van de eigen productie grotendeels gecompenseerd.
De kwaliteit van steenkool wordt vooral bepaald door de calorische waarde, maar ook door het aandeel van niet koolstof bestanddelen als zwavel, as en water. Door de grote verschillen in kwaliteit is er geen steenkoolmarkt zoals die bijvoorbeeld bestaat voor aardolie. De prijzen komen via onderhandelingen tussen producenten en consumenten tot stand. Voor cokeskool is er een jaarlijkse onderhandeling tussen de grootste producent Australië en de grootste gebruiker Japan. De contractprijs die zij afspreken, is een basis (benchmark) voor alle andere cokeskool-contracten. In de belangrijke export- en importhavens van steenkool, zoals Newcastle in Australië, Richards Bay in Zuid-Afrika en Rotterdam, wordt nog veel steenkool verhandeld en worden prijzen gepubliceerd.
In Nederland is na de ontdekking van aardgas op eigen grondgebied steenkool voor verwarming van woningen en gebouwen, in de jaren zestig van de 20e eeuw aanvankelijk in onbruik geraakt. Voor energieopwekking was het minder in trek omdat bij de verbranding ervan veel meer kooldioxide, een broeikasgas, ontstaat dan bij de verbranding van aardolie of aardgas, en omdat het vaak vrij sterk verontreinigd is met onder andere zwavel waardoor bij de verbranding ook het schadelijke zwaveldioxide als bijproduct ontstaat. Omdat het een van de goedkoopste fossiele brandstoffen is, wordt ongeveer een kwart van alle elektriciteit opgewekt met steenkool als brandstof.Elektriciteit en warmte; productie en inzet naar energiedrager, StatLine, Centraal Bureau voor de Statistiek, 12 juli 2018
Tot de jaren zestig van de 20e eeuw werden veel huizen in Nederland en België met kolenkachels verwarmd. De kolen werden in zakken aangevoerd (ze werden per mud afgerekend) en in kolenhokken en -kelders gestort, waaruit ze in een kolenkit werden geschept om ze te gebruiken. De opkomst van het aardgas heeft de kolenkit uit de huiskamers doen verdwijnen. Belangrijke redenen voor de meeste gezinnen om op aardgas over te gaan was ten eerste dat verwarmen met steenkool veel bewerkelijker is, men moet in de gaten houden dat er voldoende kolen op het vuur zijn, de as moet worden opgeruimd, bij het aanmaken van het vuur soms last van rook in de kamer. Op den duur werden kolen duurder in verbruik dan gas.
Kolenmijnen Geschiedenis In de oudheid, bijvoorbeeld bij de Romeinen, was al bekend dat steenkool als brandstof te gebruiken was, maar omdat hout toen nog veel gemakkelijker te krijgen was gebruikte men dit liever om aan warmte-energie te komen. Steenkool werd ook alleen gebruikt als het dicht aan de oppervlakte lag en zo goedkoop te delven was. Toen in middeleeuws Europa de houtvoorraad slonk werd het economisch interessanter om de productie van steenkool op te pakken en werden er langzamerhand nieuwe mijnen aangelegd. Engeland was het eerste land waarin, vanwege de schaarste aan hout, de steenkoolwinning een betrekkelijk grote omvang aannam (13e eeuw). Omdat deze steenkool vanwege de hoge transportkosten hoofdzakelijk gewonnen werd in locaties dicht bij zee of aangevoerd werd over zee, stond het de eerste eeuwen ook wel bekend als "sea coal". Langzamerhand werden er steeds meer mijnen aangelegd en die werden ook steeds dieper. Maar het grondwater werd steeds meer een probleem en dieper dan het grondwaterpeil kon men lang geen kolen delven. Pas met de komst van de stoommachine werd het mogelijk om op grote schaal grondwater weg te pompen en nam de grootschalige mijnbouw met soms kilometersdiepe mijnen een hoge vlucht.
Mijnmethoden Voor de start van de winning van steenkool gaat veel onderzoek vooraf. De technische en economische haalbaarheid moet worden beoordeeld op basis van de volgende factoren, niet uitputtend: de geologische omstandigheden, de diepte, dikte en structuur van de steenkolenlagen en de kwaliteit van de steenkool.
De twee basismethoden voor de winning zijn dag- en schachtbouw. De keuze hangt vooral af van de diepte van de steenkoollaag onder het maaiveld. Ligt de steenkool relatief dicht onder het maaiveld dan wordt de dagbouwmethode toegepast. De afdeklaag wordt afgegraven tot de steenkool wordt bereikt. Het grote kranen wordt de steenkool opgeschept en in vrachtwagens gedumpt voor transport naar de opslag voor nadere verwerking en transport.
Zit de steenkool dieper in de grond, dan wordt een verticale schacht in de grond gemaakt. Is het niveau van de steenkoollaag bereikt dan worden horizontale gangen gemaakt om de steenkool te winnen. De steenkool wordt machinaal losgemaakt en getransporteerd naar de schacht. In de schacht zijn liften die de kolen naar boven brengen en het personeel en andere benodigd materiaal laten afdalen.
In Duitsland worden beide methoden toegepast, bruinkool wordt nog altijd gewonnen door middel van dagbouw. In België en Nederland ligt de steenkool hiervoor te diep en was schachtbouw de enige methode om de steenkool te winnen.
Steenkoolwinning in België miniatuur|Steenkoolvelden in België (1968) miniatuur|Een versteende boom uit de steenkoolmijn van Beringen