Steenkool

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Steenkool

Steenkool is een fossiele brandstof en bestaat uit afzettingen van plantenresten die in het geologisch verleden zijn gevormd.

Oorsprong[bewerken]

De West-Europese steenkool ontstond in het Westfalien (313,0 tot 303,9 miljoen jaar geleden, een subperiode van het Carboon) na langdurig aan hoge druk en warmte te zijn blootgesteld, waarbij tamelijk zuivere koolstof en vluchtige verbindingen ontstonden, waarvan de laatste weer grotendeels zijn ontsnapt. De transformatie 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 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[1]. In steenkoolafzettingen zijn soms de afdrukken van de fossiele planten en bomen, waaruit het is ontstaan, nog herkenbaar.

Eigenschappen[bewerken]

soortelijk gewicht (kg/m3) 1250 - 1400
verbrandingswaarde (MJ/kg) 24 - 35
naam inkolingsgraad watergehalte (%) vluchtige bestanddelen

(watervrij) in %

C koolstof %

(watervrij)

H waterstof %

(watervrij)

O zuurstof %

(watervrij)

verbrandingswaarde (watervrij) in

MJ/kg

(bruinkool) laag 45 - 60 60 - 43 65 - 75 8,0 - 5,5 30 - 12 < 25 - 28
vlamkool 4 - 7 45 - 40 75 - 81 6,6 - 5,8 > 9,8 < 33
gasvlamkool 3 - 6 40 - 35 81 - 85 5,8 - 5,6 9,8 - 7,3 33,0 - 34,2
gaskool 3 - 5 35 - 28 85 - 87,5 5,6 - 5,0 7,3 - 4,5 33,9 - 34,8
vetkool 2 - 4 28 - 19 87,5 - 89,5 5,0 - 4,5 4,5 - 3,2 34,5 - 35,6
esskool 2 - 4 19 - 14 89,5 - 90,5 4,5 - 4,0 3,2 - 2,8 35,2 - 35,6
magerkool 1 - 3 14 - 12 90,5 - 91,5 4,0 - 3,75 2,8 - 2,5 35,2 - 35,5
antraciet hoog < 2 < 12 > 91,5 < 3,75 < 2,0 35,0 - 35,3

Steenkool komt voor in diverse kolensoorten en - kwaliteiten zoals antraciet, ess- (of halfvet)kool, rookzwakke (of drie-kwart 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 fabrikage 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 locomotieven. 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.

Reserves, winning, gebruik en handel[bewerken]

Wereldwijd zijn de steenkoolreserves 826 miljard ton groot. Dit lijkt een grote voorraad en is het ook, men weet alleen niet hoelang steenkool tegen redelijk goedkope prijzen aangeboden kan worden omdat de piek in productie binnenkort bereikt zou kunnen worden[2]. Landen met grote steenkoolreserves zijn de Verenigde Staten met circa 30% van de wereldwijde reserves, Rusland met 19%, China (14%) en Australië (9%)[3] .

Bij steenkool wordt een belangrijke tweedeling gebruikt met betrekking tot de toepassing:

Wereldwijd wordt ongeveer 90% van alle gedolven steenkool ingezet als brandstof en de overige 10% bij de ijzerproductie.

Overzicht steenkolenwinning wereldwijd tussen 1981 en 2008. Bron BP Statistical Review of World Energy 2009

In 2008 werd wereldwijd 5.850 miljoen ton gewonnen, dit was een stijging van 250 miljoen ton ten opzicht van 2007. Van de totale productie was circa 800 miljoen ton cokeskool en de rest, ruim 5 miljard ton, stoomkolen. In 2000 lag de totale productie op 3,6 miljard ton. Van de totale stijging van 2,3 miljard ton in deze periode van acht jaar, komt 1,5 miljard ton voor rekening van China. In 2008 waren de vijf grootste producenten van steenkool: China met 2,7 miljard ton, de Verenigde Staten met 1 miljard ton, Australië en Rusland met allebei ongeveer 0,3 miljard ton en tenslotte Zuid-Afrika met 0,23 miljard ton. Binnen Europa heeft Polen de grootste steenkoolindustrie[4].

Veel gewonnen steenkool wordt in hetzelfde land verbruikt. In 2008 werd internationaal 900 miljoen ton steenkool verscheept. De twee grootste exporteurs zijn Australië en Indonesië die tezamen de helft van alle export voor hun rekening nemen. Rusland, de Verenigde Staten en Zuid-Afrika zijn ook grote exporteurs. Japan is de grootste importeur met 0,2 miljard ton op jaarbasis. De Europese Unie importeerde in 2008 ook ruim 0,2 miljard ton; hierbinnen zijn Duitsland, het Verenigd Koninkrijk en Spanje van groot belang. Nederland importeert ongeveer 12 miljoen ton per jaar. De import van steenkool heeft in deze landen de sterke daling van de eigen productie gecompenseerd[4].

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[4].

In Nederland is na de ontdekking van aardgas op eigen grondgebied steenkool voor verwarming van woningen en gebouwen, sinds de jaren 60 van de 20e eeuw, in onbruik geraakt. Voor energieopwekking is het de laatste decennia steeds 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 o.a. zwavel waardoor bij de verbranding ook het schadelijke zwaveldioxide als bijproduct ontstaat. Het blijft echter een van de goedkoopste fossiele brandstoffen en aantrekkelijk vanuit het oogpunt van diversificatie.

Kolenmijnen[bewerken]

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".

Steenkoolwinning in Nederland[bewerken]

Historische steenkoolconcessies in de Kempen, Nederlands Zuid-Limburg en het Akens Steenkooldistrict

Het Zuid-Limburgs kolengebied is onderdeel van een veel groter bekken dat zich uitstrekt over Noord-Frankrijk, België, Limburg, Aken en het Duitse Ruhrgebied.In Limburg loopt het bekken van de Duitse grens van het zuidoosten naar het noordwesten tot aan de Maas. De steenkoolwinning in Nederland vond plaats in twee regio's: de Oostelijke Mijnstreek en de Westelijke Mijnstreek. Vanaf de 12e eeuw werd steenkool gedolven in de omgeving van het dal van de Worm nabij Rolduc. Bij octrooi van Maria Theresia ontving de Abdij Rolduc op 2 januari 1723 het recht tot het exploiteren van de steenkool in het gebied van Kerkrade, dat later bekend werd als Domaniale mijn. Onder de mijnwet van 1810 van Napoleon konden particulieren concessies aanvragen voor de exploitatie van delfstoffen, en tussen 1852 en 1926 werden door vier particuliere bedrijven negen nieuwe koolmijnen aangelegd. Bij wet van 24 juni 1901 werd beschikt dat in Zuid-Limburg kolenmijnen van staatswege zouden worden ontgonnen. Naast de particuliere mijnen in Limburg ontstonden zo de staatsmijnen Wilhelmina (Terwinselen-Kerkrade, 1909), Emma (Hoensbroek-Heerlen, 1918), Hendrik (Rumpen-Brunssum, 1918), Maurits (Geleen-Lutterade, 1927). Het gashalte van de kolen in Limburg neemt toe van het zuidoosten naar het noordwesten. De gasarme huisbrandkolen zijn met name te vinden in de concessies van de particuliere mijnbouwbedrijven en de Wilhelmina in de Oostelijke Mijnstreek. Het kolengruis werd bij de mijnen verwerkt in briketfabrieken. De kolen die uiteindelijk niet voor verkoop geschikt waren, werden gebruikt door de mijnbouwbedrijven in de eigen elektriciteitscentrales voor de energievoorziening.

In de periode na de Tweede Wereldoorlog waren de Zuid-Limburgse mijnen van groot belang voor de wederopbouw van Nederland. In de jaren zestig werden deze mijnen steeds onrendabeler en onder het Kabinet-Cals werd in 1965 de sluiting van alle Nederlandse steenkoolmijnen aangekondigd. In 1974 sloot de Oranje Nassaumijn I in Heerlen als laatste. De staatsmijn Beatrix (Vlodrop) is daardoor nooit tot exploitatie gekomen. De NV Staatsmijnen werd voortgezet als chemiebedrijf DSM (Dutch State Mines) en tussen 1989 en 1996 geprivatiseerd.

Steenkoolwinning in België[bewerken]

Steenkoolvelden in België
Een versteende boom uit de steenkoolmijn van Beringen

In Wallonië loopt een steenkoolgebied van Luik tot aan Bergen, dat in Frankrijk eindigt in het steenkoolbekken van Nord/Pas-de-Calais. Men schat dat de winning van steenkool in Wallonië reeds begon in de Romeinse tijd. Vanaf 1229 vindt men sporen van reglementen over de uitbating van "carbonières". In het midden van de 16e eeuw werd rond Luik ook veel steenkool gewonnen, dat ook naar Nederland werd uitgevoerd. Met de invoering van de stoommachine begint de echte ontwikkeling van de mijnbouw, met name in de Borinage, het Centrum (de streek rond Charleroi) en Luik. Henegouwen produceerde in 1810 meer dan 1 miljoen ton steenkool per jaar. In 1831 lag de totale Belgische steenkool productie op 2,3 miljoen ton en steeg naar 16,9 miljoen ton in 1880[5]. Er waren op het hoogtepunt in totaal 149 steenkoolmijnen.

In 1901 vond André Dumont de eerste steenkool in As (Limburg), de start voor het Kempens steenkoolbekken. In 1917 startte de productie in de mijn van Winterslag. Later volgden de mijnen van Beringen, Eisden, Waterschei, Zwartberg, Zolder en Houthalen.

Ook in België werd de eigen steenkoolwinning langzaam minder rendabel in de periode na de oorlog. Vanaf 1952 tot 1965 daalde het aantal Belgische mijnzetels dramatisch van 143 naar 54; alleen Waalse mijnen werden in deze periode gesloten. Op 8 augustus 1956 vond de mijnramp van Marcinelle plaats, waarbij 262 mensen omkwamen. In 1964 fuseerde de mijn van Houthalen met die van Zolder, niet alleen bedrijfsmatig maar ook letterlijk: ze werden ook onder de grond met elkaar verbonden. In 1966 werd de mijn van Zwartberg gesloten, hetgeen gepaard ging met bloedige stakingen.

Jaar Aantal mijnzetels Productie (x 1000 ton) Ondergrondse arbeiders
1952 143 30.400 119.700
1957 120 29.100 109.400
1965 54 19.800 52.600

In 1980 sloot de mijn van Blegny als laatste in het Luikse bekken. De site van deze mijn wordt thans toeristisch uitgebaat. De steenkolenproductie in Wallonië nam een einde met de sluiting van de Roton-mijn te Farciennes in 1984.

In 1992 sloot Zolder als laatste Kempense mijnzetel.

Steenkoolwinning in Duitsland[bewerken]

Historische steenkoolgebieden in NW Europa met de vijf overgebleven producerende mijnen in 2012

Al in de middeleeuwen vond steenkoolwinning plaats in de rivierdalen van de Worm, de Inde, de Ruhr en de Saar. De uitvinding van de stoommachine maakte diepbouw mogelijk in de negentiende eeuw. De steenkoolwinning piekte in 1957 waarna de productie langzaam afnam. Begin 2012 waren er nog vijf steenkoolmijnen in productie in Duitsland: 1: Bergwerk Ibbenbüren, Ibbenbüren, 2: Zeche Auguste Viktoria, Marl (voorgenomen sluiting 2015), 3: Bergwerk Prosper-Haniel, Bottrop, 4: Bergwerk West, Kamp Lintfort (gesloten december 2012), 5: Bergwerk Saar, Saarlouis (gesloten juni 2012).

Elektriciteitsproductie[bewerken]

Kolenstroom (elektriciteit geproduceerd met behulp van kolencentrales) heeft na aardgas het grootste aandeel in de in Nederland geproduceerde elektriciteit, in 2008 20,9% of 22,5 TWh.[6]

Huisverwarming[bewerken]

Tot de jaren 60 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 de 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 steenkool stoken veel bewerkelijker was, men moest in de gaten houden dat er voldoende kolen op het vuur was, de as opruimen, soms last van rook in de kamer bij het aanmaken vanhet vuur. Ook werden kolen op den duur duurder dan gas.

Steenkool omzetten in vloeibare brandstoffen[bewerken]

In de Tweede Wereldoorlog was nazi-Duitsland afgesloten van de wereldoliemarkt en probeerde synthetische olie te maken uit de in Duitsland overvloedige steen- en (vooral) bruinkool; dit lukte vrij aardig en tegen het eind van de oorlog kwam een aanzienlijk deel van de benodigde brandstoffen uit bruin- en steenkool. Zuid-Afrika bezit ook grote voorraden steenkool die het land nog honderden jaren van energie zouden kunnen voorzien. Aardolie wordt er echter nauwelijks aangetroffen. Tijdens de apartheidstijd werd Zuid-Afrika bedreigd met een handelsboycot waardoor de olie-import zou kunnen wegvallen. Om het wegvallen van de olie-import te compenseren is een complete industrietak opgezet om kolen om te zetten in vloeibare brandstoffen (synfuel) en in grondstoffen voor de chemische industrie. Het staatsbedrijf dat zich hier mee bezighield heette SASOL en was gevestigd in Sasolburg. Na 1994 liep de olie-import, door de gewijzigde politieke situatie, geen gevaar meer en is een deel van deze industrietak afgebouwd. Alleen de chemische industrie rond Sasolburg is nog overgebleven. In 2011 zorgde synfuel voor 60% van de winst van SASOL.[7]

CO2-uitstoot[bewerken]

Bij de verbranding van 1 kg steenkool komt ca 2,6 kg CO2 vrij.[8]

Dit is uitsluitend de koolstof (C) die in steenkolen zelf aanwezig is en die als CO2 vrijkomt bij verbranding. Dit is echter maar een gedeelte van de totale hoeveelheid CO2-uitstoot die steenkool als product veroorzaakt. Volgens de well to wheel-methodiek 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% bedragen, daarmee komt de uitstoot op 3,1 kg CO2 per kg steenkool.

Naslagwerken[bewerken]

  • De Geschiedenis van de mijnsluiting in Limburg, Dr. F.A.M. Messing, Uitgeverij: Martinus Nijhoff Leiden, 1988, ISBN 90 6890 213 X

Externe link[bewerken]

Bronnen, noten en/of referenties
  1. 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. Page 390. Order No. 8005972
  2. Piek steenkool wellicht in 2011
  3. (en) Wereldwijde steenkooldata, Bron: BP Statistical Energy Review
  4. a b c (en) Verein der Kohlenimporteure, Annual report 2009 [1]
  5. Steenkolenmijn Valkenburg in Beeld, Uitgave van Steenkolenmijn Valkenburg, blz 21
  6. http://statline.cbs.nl/StatWeb/publication/?DM=SLNL&PA=80030ned&D1=1,3&D2=0&D3=2-6,11-12&D4=a&HDR=T,G2&STB=G1,G3&VW=T
  7. (en) Sasol - A more global business [2]
  8. Em Prof Jo Hermans - Energie Survival Gids ISBN 978-90-75541-11-3