Uhlie

Splyňovanie

Vysoké ceny vykurovacích olejov a zemného plynu vedú k zvýšenému záujmu o tzv. BTU konverziu – technológie ako splyňovanie, skvapalňovanie a tuhnutie. V minulosti bolo uhlie používané na výrobu svietiplynu, ktorý bol dopravovaný k spotrebiteľom potrubím a bol využívaný na svietenie, varenie a kúrenie. Dnes je namiesto svietiplynu používaný bezpečnejší zemný plyn. V južnej Afrike sa ešte stále využíva splyňovanie uhlia pre potreby petrochemického priemyslu, vyvinuté počas obchodného embarga. Splyňovanie je tiež možnosť výroby energie, ktorá je všeobecne čistejšia než energia získaná konvenčne z uhlia, môžu sa vyrábať nové plynové turbíny s vyššou účinnosťou než súčasné parné turbíny. Vznikajúci oxid uhličitý je možné v prípade potreby zachytávať. V praxi sa však Zachytávanie oxidu uhličitého robí len v USA - v dvoch projektoch pri Mexickom zálive a dvoch projektoch na Great Plains pri hranici s Kanadou. Zachytený oxid uhličitý sa vtláča do ropných ložísk, čím zvyšuje výnosy ropy a zisk z nej zaplatí zvýšené náklady na procesy CCS.

Skvapalňovanie

Uhlie možno previesť na kvapalné palivá ako napríklad benzín či nafta niekoľkými rôznymi spôsobmi. Fischerov—Tropschov proces spočíva v syntéze kvapalných uhľovodíkov, bol použitý v nacistickom Nemecku a južnej Afrike, pretože tieto krajiny boli politicky izolované a nemali dostatočné zdroje surovej ropy. Uhlie môže byť skvapalňované na tzv. syngas (syntézny plyn) a syngas skvapalnený Fischerovou—Tropschovou metódou na ľahké uhľovodíky, ktoré sú ďalej spracúvané na benzín a naftu. Syngas môže byť tiež prevedený na metanol, ktorý sa používa ako palivo alebo ako aditívum do palív. Priame skvapalňovanie Bergiusovým procesom (hydrogenačné skvapalňovanie) je možné, ale nie je vo svete zaužívané, len v Nemecku za prvej a druhej svetovej vojny, keď bolo na Nemecko uvalené embargo na dovoz ropy .
Ďalším spôsobom používaným na skvapalňovanie uhlia je nízkoteplotná karbonizácia (LTC). Uhlie je pri LTC karbonizované pri teplotách 450 – 700 °C (pre porovnanie, pri kokse je to 800 – 1 000 °C). Tieto teploty sú optimálne na výrobu kamennouhoľných dechtov. Na rozdiel od klasického dechtu má väčší obsah ľahkých uhľovodíkov. Kamennouhoľný decht je potom ďalej spracúvaný na palivá. Tento proces vyvinul Lewis Karrick v roku 1920. Všetky tieto procesy uvoľňujú oxid uhličitý. Ak je potrebné ho zachytávať, je to pri použití týchto procesov jednoduchšie než jeho zachytávanie zo spalín produkovaných pri spaľovaní uhlia.

Koksovanie a použitie koksu

Koks je pevný uhlíkový zvyšok odvodený od nízkopopolnatého nízkosírneho čierneho uhlia, z ktorého sú odstránené prchavé zložky v koksárenskej batérii bez prístupu kyslíka pri teplotách 1 000 °C. Ďalšími produktmi koksovania je kamennouhoľný decht, amoniak, ľahké oleje a koksárenský plyn.

Petrolejový koks

Petrolejový koks je pevný zvyšok získaný rafináciou ropy, obsahuje však veľké množstvo nečistôt na to, aby mohol byť použitý v metalurgii. Koks sa používa ako palivo a redukčné činidlo, okrem iného aj vo vysokej peci. Koks pripravený z uhlia je sivý, tvrdý, pórovitý a jeho výhrevnosť je okolo 29,3 MJ/kg.

Škodlivé účinky spaľovania uhlia

Pri spaľovaní uhlia vzniká oxid uhličitý spolu s premenlivým množstvom oxidu siričitého a oxidov dusíka v závislosti od kvality spracovávaného uhlia a . Oxid siričitý reaguje s vodou za vzniku kyseliny siričitej. Ak sa dostane do atmosféry, reaguje s vodnou parou a vznikajú kyslé dažde. 
Emisie z uhoľných elektrární predstavujú najväčší umelý zdroj oxidu uhličitého, čím výrazne prispievajú ku globálnemu otepľovaniu. Moderné elektrárne využívajú mnohé techniky na obmedzenie škodlivosti odpadných látok. Napriek tomu, že sú tieto techniky v niektorých krajinách už široko využívané, sú stále pomerne drahé. Slovenské elektrárne ENO a EVO sú vybavené systémami zachytávania SOx a NOx, tiež filtráciou polietavého popolčeka zo spalín  Uhlie obsahuje niekedy toxické prvky vrátane arzénu a ortuti, ktoré môžu byť nebezpečné v prípade, že sa dostanú do ovzdušia.  Niektoré uhlie obsahuje stopové množstvo uránu, tória a iných prirodzene sa vyskytujúcich rádioaktívnych nuklidov Sú to napríklad niektoré čínske čierne uhlia, v Európe je mierne rádioaktívne uhlie z nedobývaného ložiska pri Drážďanoch. Aj keď sú tieto prvky v uhlí len stopovými nečistotami, tak niekedy spôsobujú, že v okolí niektorých uhoľných elektrární je úroveň rádioaktívneho žiarenia vyššia než v okolí atómových elektrární, čo je príklad niektorých čínskych elektrární, ktoré nemajú technológie zachytávania popolčeka.

Dopady na zdravie ľudí

Výroba 1 TWh elektriny z lignitu, má v Európe vo všeobecnosti za následok približne 32,6 (8,2–130) úmrtí, 298 (74,6–1193) závažných ochorení a 17 676 (4419–70 704) ľahkých ochorení kvôli efektom súvisiacim so znečistením ovzdušia.
Výroba 1 TWh elektriny z uhlia, má v Európe vo všeobecnosti za následok približne 24,5 (6,1–98) úmrtí, 225 (56,2–899) závažných ochorení a 13 288 (3322–53 150) ľahkých ochorení kvôli efektom súvisiacim so znečistením ovzdušia.
Ťažba uhlia a lignitu bola ekonomickou aktivitou s najvyšším počtom novopriznaných chorôb z povolania podľa divízií klasifikácie ekonomických činností na Slovensku za roky 2014 - 2016 spolu ako aj za jednotlivé roky 2015 (37 prípadov) a 2016 (38 prípadov).

Dopady na klímu

Žiadny iný zdroj energie neprodukuje toľko skleníkových plynov ako uhlie. V roku 2013 malo celosvetovo na svedomí 15,5 miliard ton emisí CO₂. To zodpovedá približne 43 percentám všetkého vypusteného oxidu uhličitého a viac ako štvrtine všetkých emisí skleníkových plynov.
Potenciálne emisie skleníkových plynov z ropy, plynu a uhlia na poliach a baniach, ktoré sú v súčasnosti prevádzkované vo svete, by ohriali Zem nad úroveň 2°C.

Požiare uhlia

Vo svete existuje mnoho požiarov uhoľných slojov, kde uhlie horí pod zemským povrchom. Požiare uhlia môžu spôsobiť prepady pôdy a vznikajúce spaliny sú životu nebezpečné. Okrem toho môžu požiare prestupovať prasklinami na povrch a vytvárať tak povrchové požiare. 
Podzemné požiare je možné uhasiť, ale vyžaduje si to enormne vysoké náklady na vŕtanie mnohých vrtov a pumpovanie hasiva do slojov  Požiare uhlia spália v Číne ročne 120 miliónov ton uhlia, z ktorého vznikne 360 miliónov ton oxidu uhličitého, čo predstavuje 2 – 3 % jeho ročnej svetovej produkcie z fosílnych palív. 
V minulosti sa verilo, že austrálska Horiaca hora (Burning Mountain) je činná sopka, až neskôr sa zistilo, že ide o uhoľný požiar, ktorý horí už viac ako 5000 rokov.

Využitie

Uhlie je najčastejšie používané tuhé palivo na výrobu tepla spaľovaním. Jeho výhrevnosť sa je priemerne 24 MJ na kg. Svetová spotreba uhlia je 7 000 miliónov ton ročne, z toho je 75 % využívaných na výrobu elektrickej energie. V oblasti Číny a Indie sa ročne spotrebuje 4 600 miliónov ton uhlia a predpokladalo sa, že v roku 2025 narastie táto spotreba na 5 700 miliónov ton ročne, v súčasnosti sa ale trend rastu spotreby uhlia zastavil. V USA sa každoročne spotrebuje miliarda ton uhlia, z toho až 90 % na výrobu elektrickej energie. 
Časť uhlia je významným zdrojom vstupných surovín pre chemický priemysel. 
Pri výrobe elektrickej energie sa spaľuje uhlie rozomleté na prach v špeciálnom horáku, kotol ohrieva vodu na vodnú paru, ktorá roztáča turbíny a generátory. Pri udržaní súčasnej spotreby vystačia zásoby uhlia na približne 120 rokov, ale stále sa objavujú nové výdatné ložiská uhlia.

Náleziská na Slovensku

Na Slovensku sa najväčšie náleziská hnedého uhlia nachádzajú v hornonitrianskej a handlovskej kotline (Prievidza, Cigeľ, Lehota pod Vtáčnikom, Nováky a Handlová), v okolí Veľkého Krtíša (baňa Dolina) a pri Obyciach a Badíne (ložiská boli ťažené v minulosti). Hnedé uhlie s najnižšou výhrevnosťou, lignit, sa ťaží na Záhorí v okolí obce Čáry. Malé ložiská čierneho uhlia, konkrétne antracitu, sú v Zemplínskych vrchoch pri Veľkej Tŕni, ťažba by však bola nerentabilná a preto sa čierne uhlie dováža z Česka a Poľska.

Vo svete

Významnými producentmi uhlia sú Čína, USA, India, Austrália, Južná Afrika, Rusko, Indonézia, Kazachstan, Poľsko, Kolumbia. Z toho 3 krajiny sveta USA, Rusko a Čína majú približne 2/3 svetových zásob uhlia. Rozsah odhadovaných zásob (v závislosti od predpokladanej spotreby) sa pohybuje od 177 do 527 rokov.
V Česku sú najvýznamnejšie ložiská čierneho uhlia v ostravsko-karvinskej, kladniansko-slánsko-rakovnickej, žaléřsko-svatoňovickej a rosicko-oslavanskej panve. Hnedé uhlie je hojné  v severočeskej, sokolovskej, chebskej, juhočeskej a juhomoravskej panve.