kull

Kullprøve fra Kentucky, USA. Legg merke til den sorte fargen, den høye glansen og de vertikale sprekkene som viser at dette er steinkull.

Kullag i undre kritt. Kapp Boheman, Svalbard. Bildet er hentet fra papirleksikonet Store norske leksikon, utgitt 2005-2007.

Av /KF-arkiv ※.

Kull er en svart, brennbar sedimentær bergart med høyt innhold av karbon (60–100 prosent). Bergarten er hovedsakelig laget av rester fra planter som vokste i myrer, sumper og skoger, som gjennom millioner av år har blitt begravd av sedimenter og omdannet av trykk og temperatur.

Kull er økonomisk viktig som en ikke-fornybar energikilde og står for 30 prosent av verdens energiproduksjon. Kull blir sett på som den mest forurensende energikilden i bruk i dag, spesielt når det gjelder utslipp av karbondioksid (CO₂), svoveldioksid (SO₂) og nitrogenoksid NOₓ.

Naturlig kull består av torv som har blitt omdannet. Ved høyere begravningsdyp og temperatur omgjøres dette først til brunkull, så steinkull og til slutt antrasitt gjennom en prosess som kalles innkulling. Kull består hovedsakelig av 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 prosent), en del oksygen (2-30 prosent) og hydrogen (under fem prosent), og små mengder nitrogen og svovel.

Trekull, som blant annet brukes til grilling og filter, er ikke naturlig forekommende, men lages industrielt ved å varme opp tremateriale.

Bruksområder

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 (benkull, blodkull) brukes dessuten i filtre for væsker og gasser, for eksempel i gassmasker. Renseevnen beror på at slike kull (aktivt kull) har en porestruktur som gir dem en meget stor absorberende 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 grunnstoffet (og da som regel grafitt), men som også kan inneholde betydelige mengder tjære og bek, for eksempel 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 bestanddelene. Ved høy brenntemperatur inntrer også grafittering. I visse tilfeller, for eksempel 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.

Dannelse

A - Tropisk sumpområde i Kerala, India. Kull fra karbon- og kritt-tiden ble dannet i slike miljø. B - Kullag fra Utah, USA. I toppen av kullet er det små sandfylte ganger gravd av reker. Disse ble dannet etter at kullsumpen ble oversvømt av et stigende havnivå og gradvis begravd av en sandstrand.
Dannelse av kull
Lisens: CC BY SA 3.0

Naturlige kull opptrer som lag i sedimentære bergarter. Tykkelsen kan variere fra mindre enn én centimeter til flere meter, tykkere lag er ofte flere hundre kvadratkilometer i utstrekning. Utgangsmaterialet er torv dannet i våtmarksområder, hovedsakelig sumper og myrer i kystsonen. Når disse blir dekket av tykke lag av sedimenter, blir de over geologiske tidsrom på millioner av år omdannet til kull.

I områder med kull ligger kull-lagene vanligvis mellom sandstein og skifer avsatt på kysten og på elvesletter. Denne vekslingen skyldes at havnivået har variert mange ganger gjennom geologisk tid, og har ført til periodiske oversvømmelser av kullsumpene. For eksempel finnes det i det kullførende Ruhr-området i Tyskland omkring 100 drivverdige kullag mellom sandstein og skifer. Denne pakken med sedimenter er til sammen omtrent fire kilometer tykk. For at slike mengder med sedimenter skal kunne dannes og bevares, må jordskorpen i området ha sunket ned over et langt tidsrom.

Innkullingsgraden øker med tykkelsen på de overliggende sedimentene. Ved mindre begravning enn 2500-3000 meter går innkullingen ikke lenger enn til brunkull. Steinkulltrinnet dannes omkring 3000 til 5000 meter, og ved større begravningsdyp enn dette dannes antrasitt. Varmen fra jorden er den viktigste faktoren i innkullingsprosessen, og temperaturen øker med med omkring 20 grader celsius (°C) for hver 1000 meter nedover i jordskorpen i områder der det dannes kull. De kjemiske omsetningene som finner sted under innkullingen er nært beslektet med endringer som skjer ved dannelsen av petroleum fra organisk materiale i sedimenter. Se kerogen og petroleum.

Forekomst og reserver

I Norge utvinnes kull bare på Svalbard. Gruve 7 i Adventdalen drives av Store Norske Spitsbergen Kulkompani AS.

Av .
Lisens: CC BY 2.0

En frodig landvegetasjon er en forutsetning for omfattende torvdannelse, som igjen kan gi opphav til kull. De største ansamlingene av kull i verden har blitt dannet når Jorden har hatt et varmt og fuktig klima, hovedsakelig i de geologiske periodene karbon, sent i kritt og tidlig tertiær. Kull finnes ikke fra før devontiden, da landplantene utviklet seg, og heller ikke fra tidlig trias, da klimaet på Jorden var for varmt og tørt til at kull kunne dannes.

Kullreserver finnes hovedsakelig i Nord-Amerika, Europa, Australia og Asia. Verdens samlede påviste og utvinnbare kullreserver er om lag 890 milliarder tonn, omkring sju ganger større enn påviste utvinnbare oljereserver. Sannsynlige kullreserver anslås å være omkring ti ganger så store som de påviste, fordi 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 i 2015 om lag 7861 millioner tonn, og utgjorde da bortimot 30 prosent av den totale energiproduksjonen. Med dagens produksjonsnivå er det anslått at verdens kullreserver vil vare i omtrent 120 år til. Dette er likevel et lavt estimat, da verdens kullreserver er undervurdert og fordi mer kull vil bli drivverdig med stigende priser og bedre teknologi.

I Fastlands-Norge finnes bare en ubetydelig og ikke drivverdig kullforekomst av juraalderAndøya. På Haltenbanken i Norskehavet er det påvist store kullforekomster av juraalder 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 1916–1925 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.

Forurensning

Kullgruveanlegg i Drocourt, Frankrike. Bildet er hentet fra papirleksikonet Store norske leksikon, utgitt 2005-2007.

Av /NTB Scanpix ※.

Ved forbrenning av fossile brensler som kull- og petroleumsprodukter frigjøres avfallsprodukter som kan være skadelig for omgivelsene. Det gjelder slaggpartikler som svevestøv, sot og tungmetaller, samt nye kjemiske forbindelser som karbondioksid (CO2), karbonmonoksid (CO), svovelforbindelser (SO2), nitrogenforbindelser (NOx) og diverse flyktige organiske forbindelser (VOC).

Mens utslipp av CO2 er kjent som en viktig pådriver av klimaendringene og således får globale konsekvenser, er de andre stoffene årsak til problemer av mer lokal karakter som helse og miljø (se luftforurensning). Kunnskap om utslipp fra forbrenning av fossile brensler er derfor viktig. Tall for noen av de viktigste utslippene er ført opp i tabellen nedenfor. Merk at utslippene kan variere noe avhengig av kvaliteten på brenselet og rensetiltak.

Kull sammenliknet med utslipp fra andre brensler

(Angitt i antall gram (milligram) per megajoule innfyrt energi)

Brensler CO2 SO2 Partikler CO VOC
Naturgass 56 0,6 0,0 1,9 0,0
Lettolje 74 20 1,4 5 3
Tungolje 78 333 22 48 14
Kull 108 667 >22 8-11 25–500

Produksjon

Produksjonstall fra 2013 av brunkull, steinkull og antrasitt:

Land Mengde¹
Kina 1840
USA 500,5
Australia 269,1
Indonesia 258,9
India 228.8
Russland 165,1
Sør-Afrika 144.7
Verden 3881,4
¹Millioner utvunnede tonn (omregnet til oljeekvivalenter )

Kilde: BP 2014 Statistical Review of World Energy.

Egenskaper

Egenskap Verdi
Kornstørrelse Under 0,1 mm
Sentrale komponenter karbon

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg