fast svart til brunsvart materiale med høyt karboninnhold (60–100 %) og høyt energiinnhold, dannet enten naturlig eller kunstig fra ulike typer organisk materiale.
Brunkull, steinkull og antrasitt er naturlige kulltyper som opptrer som sedimentære bergarter, opprinnelsesmaterialet er torv og torvlignende avsetninger av plantemateriale. Slike kull består av mange ulike typer planterester i en strukturløs grunnmasse, som vesentlig er omdannet vedsubstans, især lignin. Kjemisk består naturlige kulltyper av blandinger av et stort og uoversiktlig antall kompliserte organiske stoffer med karbon som dominerende grunnstoff (65–95 %), en del oksygen (30–2 %) og hydrogen (under 5 %), og små mengder nitrogen og svovel.
Trekull er dannet ved sterk oppvarming av ved, og er kjemisk sett praktisk talt rent karbon.
Dannelse
Naturlige kull opptrer som lag i vanlige sedimentære bergarter, tykkelsen kan være fra mindre enn én centimeter til flere meter, tykkere lag er ofte flere hundre kvadratkilometer i utstrekning. Utgangsmaterialet er torv dannet i sumper og myrer. Når disse blir dekket av tykke lag av sedimenter, blir de over geologiske tidsrom på millioner av år omdannet til kull.
Kullførende lagrekker inneholder oftest tallrike kullag atskilt av andre sedimenter i rytmisk veksling, f.eks. fra havavsetninger over brakkvannsavsetninger til kullag dannet i ferskvannssumper. I Ruhrområdet i Tyskland finnes det omkring 100 drivverdige kullag i en lagrekke på 4000 m tykkelse. For at slike lagrekker skal kunne dannes, må jordskorpen i området synke med skiftende hastighet over et langt tidsrom.
Torvmaterialet omdannes gradvis gjennom flere stadier representert ved ulike kulltyper, fra brunkull over steinkull til antrasitt. Denne omdannelsen kalles innkulling, i motsetning til forkulling, der omdannelsen skjer ved høy temperatur i løpet av timer til noen dager og resulterer i rent karbon.
Det er en klar sammenheng mellom innkullingsstadium og tykkelsen av overleirede sedimenter. Ved mindre enn 2500–3000 m overleiring går innkullingen ikke lenger enn til brunkull, steinkulltrinnet nås på omkring 3000 til 5000 m, med større overleiringer dannes antrasitt. Det er jordvarmen som er den viktigste faktor i innkullingsprosessen, idet temperaturen øker med ca. 30 °C for hver 1000 m nedover i de øverste delene i jordskorpen. De kjemiske omsetninger som finner sted under innkullingen er ytterst kompliserte og lite tilgjengelige for undersøkelse. De er beslektet med omsetninger ved dannelsen av petroleum fra organisk materiale i sedimenter. Se kerogen og petroleum.
Forekomst og reserver
En frodig landvegetasjon er en forutsetning for omfattende torvdannelse som kan gi opphav til kull. Kulldannelse finnes i alle geologiske perioder siden devon, da plantene først koloniserte landjorden.
Sjeldne eksempler på kulldannelse er kjent også før devon, og opprinnelsesmaterialet er alger. De største kullforekomster er fra karbon, de fleste er steinkull eller antrasitt og finnes særlig i Nord-Amerika, Europa og Asia i et belte fra omkring 30° til 55° n.br. I avsetninger fra tertiær finnes de neststørste forekomster, overveiende brunkull, og mest i Nord-Amerika og Europa. Den sørlige halvkules viktigste kullforekomster er fra perm.
Verdens samlede påviste og utvinnbare kullreserver er om lag 1000 mrd. tonn, omkring sju ganger større enn påviste utvinnbare oljereserver. Sannsynlige kullreserver anslås å være omkring ti ganger så store som de påviste; store områder er dårlig undersøkt.
Kull var verdens viktigste energikilde inntil 1965, da olje tok over denne posisjonen. Produksjonen har likevel stadig vært økende, også som følge av økende behov i metallindustrien. Verdensproduksjonen av kull var 2004 om lag 4600 mill. tonn; kull utgjorde da bortimot 25 % av den totale energiproduksjonen. Med dagens produksjonsnivå er det anslått at verdens kullreserver vil vare i drøyt 160 år.
I fastlands-Norge finnes bare en ubetydelig og ikke drivverdig kullforekomst av jura-alder på Andøya. På Haltenbanken (Norskehavet) er det påvist store kullforekomster av jura-alder ved leting etter olje. På Svalbard finnes det steinkull i lag fra devon, karbon, jura, kritt og tertiær.
Det er gruvedrift bare på Spitsbergen, der Store Norske Spitsbergen Kulkompani bryter kull fra tertiær og russiske gruver bryter kull fra tertiær og karbon. I 1916–25 var det gruvedrift også på Bjørnøya på devonkull. Oppgaver over reservene i de norske kullfeltene på Spitsbergen er svært usikre, i størrelsesorden noen hundre millioner tonn.
Anvendelse
Kull er et fossilt brensel som tradisjonelt har vært brukt som energikilde i husholdning, transport og industri. I dag spiller kull en meget viktig rolle i verdens energiproduksjon som energikilde i kullfyrte varmekraftverk.
Ved sterk oppheting av naturlige kull dannes den viktige industriråvaren koks, som sammen med trekull anvendes i metallurgisk industri som reduksjonsmiddel.
Trekull og andre kunstige kulltyper (beinkull, blodkull) brukes dessuten i filtre for væsker og gasser, f.eks. i gassmasker; renseevnen beror på at slike kull (aktivt kull) har en porestruktur som gir dem en meget stor adsorberende overflate i forhold til volumet. De anvendes også som legemiddel (medisinsk kull).
I dagligtale betegner kull også materialer som kjemisk sett kan nærme seg det rene grunnstoff (og da som regel grafitt), men som også kan inneholde betydelige mengder tjære og bek, f.eks. kullblokker til utfôring av metallurgiske ovner.
Kullbørster for elektromotorer, kullstifter for batterier og andre elektrotekniske formål og kullelektroder for elektrolytiske og elektrotermiske smelteprosesser er opphetet («brent») etter formingen. Derved fjernes de flyktige bestanddeler; ved høy brenntemperatur inntrer også grafittering. I visse tilfeller, f.eks. i søderbergelektroden, skjer brenningen under bruk.
Materialer av kull tåler høye temperaturer og står godt mot mange kjemikalier, men ikke mot oksidasjonsmidler ved høy temperatur.
Kull – produksjon
Produksjon 2003 av brunkull, steinkull og antrasitt
| mill. tonn | |
| Kina | 843 |
| USA | 551 |
| Australia | 189 |
| India | 172 |
| Sør-Afrika | 135 |
| Russland | 125 |
| Verden | 2519 |
Kilde: BP 2004 Statistical Review of World Energy