Krása nerostů – 5 příkladů, kdy se uhlí stalo uměním

Jen nudné palivo, nebo estetický předmět? Posuďte sami, jak nerost ovlivňuje životy lidí po celém světě.

Těžba uhlí je živým tématem na celém světě a vzbuzuje rozporuplné emoce. Vyspělému světu přináší uhlí životodárnou energii a teplo, ale zároveň i bývá obviňováno z vyvolávání globálních změn klimatu(dodejme, že podle řady vědců neprávem).

Umělci se na uhlí dívají bez ideologických brýlí a snaží se v něm najít krásu. Zapomeňte proto na hádky o životní prostředí a kochejte se!

1. Uhelná spirála na trávníku Univerzity ve Wyomingu, USA

Umělec Chris Drury svou uhelnou spirálu pojmenoval „Carbon Sink“. Vytvořil ji jako metaforu pro lesy zničené háďátkem borovicovým. Uhlí přece není nic jiného než dávné stromy…

Dodejme, že právě ve Wyomingu je největší uhelný důl, z jehož zisků je financován i provoz univerzity.

2. Obrazy z řek znečištěných kalem opuštěných dolů – Ohio, USA

Řeky v jihovýchodním Ohiu po otevření prvních dolů ztratily průzračnou barvu. Bývaly hnědé, oranžové nebo mléčně bílé. To se ale bavíme o dávných začátcích těžby – dnešní metody jsou už k přírodě šetrné. Směsi, které kdysi znečišťovaly americké toky, se dají využít originálním způsobem.

Kal, který mimo jiné obsahuje železo, kyselinu sírovou, bauxit a řadu dalších látek, má různou barvu. Umělci Sabraw a Riefler se z něj rozhodli dostat barevné pigmenty, které by pak mohli prodávat jako malířské potřeby. Je to připomínka dávno minulých dob, kdy uhelný průmysl znečišťoval přírodu.

S projektem začali v galoších a s kyblíky, ale během pěti let se jim začalo dařit. Podívat se můžete sami. Tyhle obrazy vznikly z pigmentů získaných ze starých uhelných dolů. Působivé? Slabé slovo. Prostě nádhera.

3. Leštěný kouzelný gagát, Čína

Také se mu říká jet, černý jantar nebo kanell. Je to černý, lesklý, pevný minerál, který se jako rarita nachází v uhelných slojích.

Tady je ukázka vyleštěného gagátu, na který pak čínští umělci aplikovaly různé řezby. Hlavně v 19. století po něm byla silná poptávka. Číňané z něj dokázali vytvořit úchvatná díla, dokonce i vázy a drobné ozdoby. Dnes je Čína nejen největším producentem černého uhlí, ale i jeho spotřebitelem.

Každý nalezený kousek gagátu je umělecky využit. Složením je více podoben hnědému uhlí a dokonce je i hořlavý. Je to ironie, protože se často používal i jako smuteční šperk.

4. Uhelné sošky, Kentucky, USA

Připomínkou, jak těžkou práci představuje i dnes těžba uhlí, jsou tyhle malé figurky. V Kentucky je vyrábí malý rodinný podnik s více než čtyřicetiletou tradicí.

Náměty figurek jsou horníci, první američtí osadníci i původní indiánští obyvatelé. Místo běžná enegie tak uhlí může poskytovat i estetický zážitek.

5. Uhelné šperky, Morca, Kolumbie

Malá hornická vesnice Mórca, ležící čtyři hodiny jízdy od Bógoty, své přežití váže hlavně na těžbu uhlí, a to včetně dětí. Ty ale uhlí netěží…

V roce 1995 ve vesnici kolumbijská vláda otevřela dílnu, kde se mohou chlapci naučit vyřezávat z uhlí šperky a šošky. Umělecká ruční práce tak slouží jako alternativa příjmům z těžby. I když jsou dílka krásná, prorazit na trhu je těžké. Těžit uhlí je pořád stabilnějším zdrojem příjmů.

Drahé plýtvání

Cena českého uhlí je historicky tak nízká, že se vyplácí s ním nebetyčně plýtvat a proto ho také rychle ubývá. Když začne benzin stát 40 Kč/l, řada šoférů bude jezdit méně, dopravci hledají, jak a kde ušetřit apod.

V české energetice k šetření nikdo nikoho nenutí a nízká cena hnědého uhlí k tomu přispívá. Když u souseda v popelnici uvidíte vyhozený pecen chleba, je vám jasné, že soused plýtvá, že neumí šetřit. Rozhodně vás nenapadne, že tím zloduchem je pekař, který chleba vyrobil a prodal. Proč ale „výrobci“ uhlí jsou zlí uhlobaroni, kteří jen chtějí cenově narovnat trh s hnědým uhlím, a ti, kdo plýtvají, tedy například teplárny, jsou ti hodní. Hodní, i když každý den plní pomyslné popelnice pomyslnými pecny chleba.

Problém je v technologii, kterou vyrábějí elektřinu. V zásadě jsou dvě – hospodárná kogenerace (vyrábí teplo a elektřinu) a otesánkovská kondenzace (vyrábí jen elektrickou energii). Kondenzace má účinnost kolem 25 %to znamená, že ze sta vagonů uhlí, které „vjede“ do kotle se 75 vagonů bez užitku spálí a vyhodí oknem, v tomto případě komínem. Jen z 25 se vyrobí elektřina. To prostě není hospodaření, to je plýtvání. A tak teplárnám vyhovuj nízká cena uhlí, protože je pak nic nenutí technologii zlepšit nebo přejít na lepší. A finanční ztráty promítnou do ceny tepla.

  • Teplárenské uhlí se díky nízké ceně používá i pro neefektivní kondenzační výrobu s účinností jen 22-25 %.
  • Z 1,750 miliónu tun uhlí (1 200 vlaků) ročně se pro výrobu tepla například v Elektrárně Opatovice využije jen 530 tisíc. Při kondenzační výrobě EE s účinností kolem 22 % to znamená, že 850 tisíc tun (565 vlaků) kvalitního teplárenského uhlí se spálí bez užitku, obrazně ohřeje vodu v Labi.
  • Toto plýtvání má dopady nejen na ekologii (elektrárny patří k největším znečišťovatelům ovzduší a vody v zemi, ale také na kvalitu života lidí (kolik zbytečných vlakových souprav jim projíždí kolem domů, aby se pak z většiny uhlí nevyrobilo vůbec nic).
  • Podobně jsou na tom další elektrárny a teplárny v zemi. Levné hnědé uhlí používají i pro neefektivní technologie výroby elektřiny (kondenzace).

8 neobvyklých produktů vyrobených z uhlí, o nichž byste si to asi nepomysleli

Uhlí není jen palivem, kterému by v mnoha uších chtěla zvonit hrana. Má spoustu dalších poměrně zásadních využití. O některých jste zřejmě již slyšeli. Nad jinými vám zůstane rozum stát.

Přestože o něm všichni podvědomě smýšlíme jako o špinavém a životní prostředí špinícím zdroji, častokrát bývá využíváno přesně opačně. Z uhlí a jeho vedlejších produktů jsou vyráběny tisíce více či méně užitečných věcí.

1. Filtry pro úpravu vody

Parou aktivované uhlí dokáže vodu odchlorovat, odbarvit, odstranit z ní ozon, různé nežádoucí pachy, příchutě, rozpuštěné znečišťující organické i anorganické látky nebo třeba pesticidy a farmaceutické produkty. Používají se v městských čističkách odpadních vod.

2. Čištění a odbarvování (cukru, vína, ovocných šťáv, farmak)

Parou nebo kyselinou fosforečnou aktivované uhlí se používá v potravinářském i farmaceutickém průmyslu k odbarvování nebo čištění různých roztoků.

3. Čištění (nejen) vzduchu

Uhlím se dá čistit i vzduch. Uhlí aktivované parou najdete ve vložkách do filtrů klimatizace, v cigaretových filtrech nebo třeba ve spalovnách, kde zachytávají dioxiny a těžké kovy. Aktivní uhlí se ale v impregnované podobě používá i při výrobě respirátorů, v jaderné energetice nebo při výrobě bioplynu. Najdete ho i v nemocnicích – konkrétně v dialyzačních přístrojích. Vyčistí prostě všechno.

4. Bez uhlí by nebylo (tolik) železa

To je sice poněkud přehnané tvrzení, ale bezesporu by se jeho produkce značně zkomplikovala. Koks – vedlejší produkt při karbonizaci (zpracovávání) uhlí – se používá jako palivo a redukční činidlo při výrobě železa ve vysoké peci. Na to navazuje výroba oceli.

5. Plasty

Plasty se vyrábějí z ropy, zemního plynu, vody, vzduchu a… uhlí. Chemickou cestou se z nich vyloučí výchozí materiál, jehož produkty se skládají z malého množství atomů (např. ethylen nebo formaldehyd). Tyhle malé molekuly se nazývají monomery. Z nich pak vznikají dalším chemickým zpracováním a slučováním makromolekuly – polymery. A plasty jsou na světě!

6. Kosmetika

Aktivní uhlí najdete i v kosmetických salonech a obchodech. Vyrábí se sice většinou ze dřeva a skořápek kokosových ořechů, ale i z našeho starého dobrého známého uhlí. Dokáže pleť vyčistit, detoxikovat a zbavovat mastnoty. Je to v podstatě takový magnet na mikroskopický bordel a toxiny. Používá se ale třeba i k léčbě a regeneraci kůže postižené lupénkou.

Bývá součástí šampónů (ty z uhelného dehtu pomáhají např. proti lupům), peelingů, mýdel, údajně se jeho pomocí dají i vybělit zuby. Neměli byste ho ale používat samostatně – pouze jako součást kosmetických produktů namíchaných výrobcem.

Černý pigment můžete použít třeba k výrobě vlastní řasenky, stačí ho smíchat s ricinovým olejem.

7. Nylon

Nylon je umělé vlákno, které se při výrobě syntetizuje právě z uhlí, vody a vzduchu. Poprvé byl komerčně použit při v ýrobě štětin zubního kartáčku. Pak vypukl boom v podobě nylonek, a dnes se používá při výrobě oděvů, ale také lan, spacích pytlů, padáků… Nylonové vlákno je totiž silnější než ocelový drát o stejné tloušťce. Další umělou tkaninou, v jejíž výrobě hraje prim uhlí, je umělé hedvábí.

8. Umělé sladidlo Sacharin

Sacharin je 200 – 700x sladší než běžný stolní cukr, ale nemá žádný energetický obsah. Vyrábí se, světe, div se, z uhlí. Synteticky se pak dá vyrobit i z toluenu. Používá se do nealkoholických nápojů, potravin pro diabetiky, žvýkaček, zavařenin, majonéz, hořtic, vitamínových přípravků, cukrovinek a také do některých druhů piv, včetně nealkoholických. Najdete ho i v zubních pastách, ústních vodách nebo pomádách na rty.

Kromě výše uvedených produktů se z černouhelného dehtu vyrábí také různá barviva, léčiva, desinfekční prostředky, voňavky, prostředky na hubení plevele a hmyzu nebo třeba laky na nehty. Uhlíková vlákna se používají také jako výztužní materiál v horských kolech, stavebních konstrukcích i tenisových raketách.

To byste do té špinavé horniny, díky které topíme a svítíme, možná neřekli, že?

Jak uhlí vzniklo?

Uhlí se vytvářelo v bažinných ekosystémech jezerních pánví, říčních delt nebo nízko položených území při okrajích pevnin z těl pravěkých rostlin. Ty nejdříve díky energii slunce vytvářely ze vzduchu, vody a minerálních látek uhlovodíky. Po odumření pak klesaly pod hladinu bažiny, kde se v prostředí bez přítomnosti kyslíku nemohly rozložit běžnými biologickými procesy. Doklady o tomto původu uhlí a druhovém složení pravěkých ekosystémů poskytují četné paleontologické nálezy.

Další geologické procesy pak překryly vrstvy biologického původu jinými materiály – často náhle díky nejrůznějším katastrofám. Svědčí o tom skutečnost, že přechody mezi uhelnou slojí a okolní horninou bývají nezřídka velmi ostré.

Hmota zpočátku podobná rašelině se postupně dostávala do větších hloubek. Díky zvyšujícím se tlakům a teplotám z ní byla vytěsňována voda a jiné látky, zatímco podíl uhlíku rostl.

Přeměnu biologického materiálu na uhlí zjednodušeně vyjadřuje rovnice:
biologický materiál (celulóza) = oxid uhličitý + voda + metan + uhlík (uhlí)

Udává se, že na vznik uhelné sloje o síle jednoho metru bylo třeba asi třicetimetrové vrstvy rašeliny. Uhlí je tak tím kvalitnější, čím déle tento proces probíhal – nejdokonalejším a konečným produktem zuhelňování je grafit (tuha) s téměř stoprocentním obsahem uhlíku.

Největší a nejkvalitnější uhelné sloje se tvořily v období prvohor příznačně nazývaném karbon, do kterého spadá také vznik ostravsko-karvinského uhlí. Uhlí se pak tvořilo ještě v prvohorním období zvaném perm a i v pozdějších dobách. S ubývající dobou zuhelňování však kvalita klesá – jinými slovy: nejen víno a whisky stárnou k dokonalosti.

V bažinných ekosystémech vzniká uhlí i dnes, šikovný právník by tedy nebyl bez naděje při pokusu prohlásit jej za trvale obnovitelný zdroj. Z dnes vznikající suroviny se však budou radovat až naši následovníci za desítky nebo stovky milionů let.

Anorganický původ uhlí?
Spíš jako zábavnou kuriozitu je možné uvést i názor, podle kterého uhlí nevzniklo z biologického materiálu, ale je anorganického původu.

Co se z uhlí dělá

Uhlík je prvek, který se snadno váže s jinými a je schopen vytvářet obrovské množství sloučenin. Na této vlastnosti je založena celá organická chemie, průmysl plastických hmot, hnojiv, léků a dalších látek. S ubývajícími zásobami a rostoucími cenami ropy ji bude muset nahradit pro tyto potřeby právě uhlí. Současně někteří odborníci navrhují, aby se zdrojem uhlíku staly až produkty spalování uhlí v elektrárnách, respektive, aby se výroba elektřiny kombinovala s výrobou paliv a chemických surovin. První pokusy v tomto směru již probíhají.

      • Aktivní uhlí má širokou škálu použití – je vhodné například pro odbarvování průmyslových kyselin nebo odstraňování amonných iontů, ozónu, chloru a dalších chemických látek z vody.
      • Unikátní vlastnosti má i sám uhlík – prakticky stejné chemické složení jako uhlí má i diamant. Oba nerosty se od sebe liší jen stavbou krystalické mřížky, a přesto je diamant nejtvrdším přírodním prvkem.
      • Stejné složení jako uhlí ale mají i uhlíková vlákna používaná do mimořádně pevných a lehkých kompozitních materiálů pro letectví, kosmonautiku, automobilový a zbrojní průmysl.

A stejné složení jako uhlí mají i uhlíková nanovlákna, jimž odborníci předpovídají fantastické perspektivy, od levných a účinných solárních panelů až pro lana pro výtah dopravující náklady na oběžnou dráhu země.

Mnozí odborníci proto soudí, že materiály obsahující uhlík v budoucnosti nahradí kovy, některé stavební hmoty a další konstrukční hmoty. Uhlí v té době bude již jediným masově dostupným zdrojem uhlíku. Má se za to, že také pro tyto účely se bude získávat ze spalin při výrobě elektřiny.

Těžba a spotřeba černého uhlí v ČR

Černé uhlí je strategickou surovinou, jejíž těžba má na území České republiky dlouholetou tradici. Díky dostatečným zásobám tohoto nerostu byla ČR vždy soběstačná a nezávislá na dovozu. Černé uhlí, jež tvoří přibližně 37 procent všech uhelných zásob na území ČR, je převážně využíváno jako surovina v oblasti hutnického a ocelářského průmyslu, avšak podíl uhlí určeného pro energetické účely přesahuje 40 procent veškerého, v česku vytěženého černého uhlí.

V posledních letech se tento těžební sektor potýká se stále klesající cenou černého uhlí, jež je silně ovlivněna poklesem poptávky po tomto artiklu a dovozem levného černého uhlí ze Spojených státu, kde je postupně nahrazováno velmi populárním břidlicovým plynem. Důsledky pádu ceny se projevují v každoročním poklesu těžby a prodeje černého uhlí v České republice. Za posledních 10 let poklesla těžba z více než 13 milionů tun na 8 milionů tun.

Největší podíl na produkci černého uhlí v ČR zaujímá koksovatelné uhlí, využívané v oblasti metalurgie, uhlí určené pro energetické účely se na těžbě v roce 2015 podílelo téměř 46 procenty. Podíl PCI uhlí (Pulverized coal injection), jež se taktéž užívá při zpracování železa, přesáhl procent 7.

Ještě v druhé polovině minulého století se černé uhlí dobývalo hned v několika lokalitách České republiky, v současnosti však těžba probíhá pouze na severu Moravy a ve Slezsku, konkrétně v Ostravsko-Karvinském revíru. Jedinou společností provozující veškeré české černouhelné doly a tím i výhradním producentem českého černého uhlí je OKD, a. s. (Ostravsko-karvinské doly), které se v posledních letech dostalo do značných ekonomických problémů. Od května 2016 je OKD, a.s. v úpadku.

Produkce černého uhlí v energetice v ČR

Těžba uhlí probíhá v současné době v činné části revíru na ploše 133,65 km2 v osmi dobývacích prostorech hlubinných dolů, jež jsou rozděleny do tří celků, tzv. důlních závodů.

Důlní závod 1, nacházející se přibližně 25 km severně od Ostravy, vznikl sloučením dolů Darkov a Karviná. Důl Karviná je přitom největším hlubinným těžebním komplexem v ČR. Vznikl 1. 4. 2008 sloučením dřívějších dolů ČSA a Lazy do jednoho celku. Důl Darkov je druhým největším hlubinným těžebním komplexem a jeho historie těžby sahá až do druhé poloviny 19. století. Celková rozloha těchto dvou nevýznamnějších dolů činí 58 km2 a za minulý rok v nich bylo vytěženo 5,24 milionů tun uhlí.

Důlní závod 2 vznikl přejmenováním původního závodu Důl ČSM a nachází se ve východní části karvinské uhelné pánve. Historie těžby v této lokalitě je nicméně poměrně krátká a začíná až po druhé světové válce, kvůli komplikovaným hydrogeologickým a plynovým poměrům byla těžba zahájena až koncem roku 1968.

Důlní závod 3 je posledním v současnosti provozovaným komplexem těžby černého uhlí. Tento komplex vznikl na počátku letošního roku přejmenováním Dolu Paskov, který produkuje kvalitní koksovatelné uhlí. Je tvořen lokalitami Staříč a Chlebovice. Jedná se o jediný činný důl v ostravské části revíru. Výstavba objektů závodu Paskov započala v roce 1960, v případě závodu Staříč až v roce 1962. Těžba pak v závodě Paskov začala v roce 1966, ve Staříči až roku 1971.

Vzhledem k výše uvedeným problémům OKD bylo v loňském roce rozhodnuto o ukončení těžby v dole Paskov. Důlní závod 3 tak bude provozován do 31. března 2017 .

Co se týče ostatních ložisek, jejich zásoby černého uhlí jsou dostatečné minimálně pro několikaletý budoucí provoz.

Spotřeba černého uhlí v energetice v ČR

Na spotřebě energetického černého uhlí v České republice se z absolutní většiny podílí dvě zařízení – elektrárna Dětmarovice a teplárna Vítkovice.

Tepelná elektrárna Dětmarovice, která v roce 2015 oslavila 40 let provozu, je se svým instalovaným výkonem 800 MWe jedním z nejvýznamnějších zdrojů elektrické energie v oblasti severní Moravy. ČEZ, a. s., vlastník elektrárny Dětmarovice, spaluje černé uhlí s průměrnou výhřevností 22 MJ/kg a obsahem síry pod 0,5 %. Používá se výlučně uhlí z Ostravsko – karvinské pánve.

Elektrárnu tvoří čtyři výrobní bloky s instalovaným výkonem 200 MWe, přičemž průměrná denní spotřeba paliva pro každý z těchto bloků činí 1600 tun. Ročně tedy elektrárna průměrně spálí přes 2,3 milionů tun černého uhlí, což představuje více než 60 procent loňské produkce energetického uhlí OKD.

Druhým z nejvýznamnějších spotřebitelů černého energetického uhlí je teplárna Vítkovice. Za výrobu tepla se jsou zodpovědny tři kotelní jednotky s tepelným výkonem 342 MWt. Ročně vyprodukují přibližně 3500 TJ energie v páře, ze které se poté vyrábí elektřina i teplo, takzvaným kogeneračním způsobem. 45 % vyprodukované páry slouží pro dodávky tepla a 55 % slouží k účelům generace elektrické energie. Té teplárna ročně vyrobí 150 000 MWh.

Podle prognózy českého operátora trhu s energiemi (OTE, a. s. ) by spotřeba černého uhlí pro energetické účely měla v následujících letech mírně vzrůst, nicméně dále by měla klesnout na úroveň současné spotřeby a na ní se udržet.

Kde se v ČR těží uhlí

V Česku se nalézá přibližně 1 500 milionů tun černého uhlí a 3 000 milionů tun uhlí hnědého uhlí. Ložiska jsou hlavně v Ostravsko-karvinském regionu (černé uhlí) a ve dvou pánvích pod Krušnými horami (hnědé uhlí). Zatímco černé uhlí se v ČR těží výhradně hlubinným způsobem, hnědé uhlí se dobývá v rozsáhlých povrchových velkolomech.