stanford-oval/wikipedia huggingface dataset:
فحم حجري
الجيولوجيا > تشكيل - تكوين > كيمياء الائتلاف

الخث الحديث هو في الغالب اللجنين. يتراوح مكون السليلوز والهيميسليلوز من 5٪ إلى 40٪. توجد أيضًا مركبات عضوية أخرى مختلفة، مثل الشمع والمركبات المحتوية على النيتروجين والكبريت. اللجنين عبارة عن بوليمرات من مونوليجنول، وهي عائلة من الكحوليات التي تشترك في حلقة البنزين مع سلسلة جانبية من الكحول الأليل. يتم تشابك هذه بواسطة سلاسل الكربوهيدرات لتشكيل اللجنين، الذي يحتوي على تركيبة عامة تقارب (C 31 H 34 O 11) n  السليلوز عبارة عن بوليمر جلوكوز مع الصيغة التقريبية (C 6 H10 س 5) ن.  يتكون وزن اللجنين من حوالي 54٪ كربون و 6٪ هيدروجين و 30٪ أكسجين، بينما يحتوي السليلوز على تركيبة وزن تبلغ حوالي 44٪ كربون و 6٪ هيدروجين و 49٪ أكسجين.يتكون الفحم البيتوميني من حوالي 84.4٪ كربون، 5.4٪ هيدروجين، 6.7٪ أكسجين، 1.7٪ نيتروجين، و 1.8٪ كبريت، على أساس الوزن.  هذا يعني أن العمليات الكيميائية أثناء عملية التحصين يجب أن تزيل معظم الأكسجين والكثير من الهيدروجين، تاركًا الكربون، وهي عملية تسمى الكربنة.
تتم عملية الكربنة في المقام الأول عن طريق الجفاف، ونزع الكربوكسيل، وإزالة الميثان. يزيل الجفاف جزيئات الماء من الفحم الناضج عبر تفاعلات مثل
إزالة الكربوكسيل يزيل ثاني أكسيد الكربون من الفحم الناضج ويتحقق عن طريق تفاعل مثل
بينما تستمر عملية إزالة الميثان من خلال تفاعل مثل
في كل من هذه الصيغ، يمثل R باقي جزيء السليلوز أو اللجنين الذي ترتبط به المجموعات المتفاعلة.
يحدث الجفاف ونزع الكربوكسيل في وقت مبكر من عملية التحصين، بينما تبدأ عملية إزالة الميثان فقط بعد أن وصل الفحم بالفعل إلى مرتبة البيتومين.  تأثير نزع الكربوكسيل هو تقليل النسبة المئوية للأكسجين، في حين أن إزالة الميثان يقلل من نسبة الهيدروجين. يعمل الجفاف على حد سواء، ويقلل أيضًا من تشبع العمود الفقري للكربون (زيادة عدد الروابط المزدوجة بين الكربون).
مع استمرار الكربنة، يتم استبدال المركبات الأليفاتية (مركبات الكربون التي تتميز بسلاسل من ذرات الكربون)بمركبات عطرية (مركبات الكربون التي تتميز بحلقات من ذرات الكربون) وتبدأ الحلقات العطرية في الاندماج في العديد من المركبات العطرية المركبات (حلقات مترابطة من ذرات الكربون).  تشبه البنية بشكل متزايد الجرافين، العنصر الهيكلي للجرافيت.
التغييرات الكيميائية مصحوبة بتغيرات فيزيائية، مثل انخفاض متوسط حجم المسام.  تتكون العناصر المعدنية (الجزيئات العضوية) من الليغنيت من الهومينايت، وهو ترابي في المظهر. عندما ينضج الفحم إلى الفحم شبه القاري، يبدأ الهومينايت في الاستعاضة عنه بالفيترينيتالزجاجي (اللامع).  يتميز نضج الفحم الحجري بالبيتومين، حيث يتم تحويل جزء من الفحم إلى البيتومين، وهو مادة هلامية غنية بالهيدروكربونات.  يتميز النضج إلى أنثراسايت بإزالته (من إزالة الميثان) وزيادة ميل أنثراسايت للانفصال عن طريق كسر محاري، على غرار طريقة كسر الزجاج السميك.
الجيولوجيا > أنواع

نظرًا لأن العمليات الجيولوجية تمارس ضغطًا على المواد الحيوية الميتة بمرور الوقت، في ظل ظروف مناسبة، تزداد درجتها المتحولة أو رتبتها بالتتابع إلى:
الخث، مقدمة من الفحم
الليغنيت، أو الفحم البني، وهو أدنى رتبة من الفحم، والأكثر ضررًا على الصحة ،  يُستخدم بشكل حصري تقريبًا كوقود لتوليد الطاقة الكهربائية
يستخدم الفحم شبه القاري، الذي تتراوح خصائصه بين خصائص الليغنيت وخصائص الفحم القاري، في المقام الأول كوقود لتوليد الطاقة البخارية والكهربائية.
الفحم الحجري، صخرة رسوبية كثيفة، عادة ما تكون سوداء، ولكن في بعض الأحيان بنية داكنة، وغالبًا ما تكون ذات نطاقات محددة جيدًا من مادة مشرقة وباهتة. يتم استخدامه بشكل أساسي كوقود في توليد الطاقة البخارية والكهربائية ولصنع فحم الكوك. يُعرف بالفحم البخاري في المملكة المتحدة، ويستخدم تاريخيًا لرفع البخار في القاطرات البخارية والسفن
أنثراسايت، أعلى مرتبة من الفحم، هو فحم أسود أكثر صلابة ولامعة يستخدم بشكل أساسي لتدفئة المساحات السكنية والتجارية .
يصعب اشتعال الجرافيت ولا يشيع استخدامه كوقود؛ هو الأكثر استخداما في أقلام الرصاص، أو مسحوق للتزييت .
فحم القناة (يُطلق عليه أحيانًا «فحم الشمعة») هو مجموعة متنوعة من الفحم عالي الحبيبات عالي الجودة مع محتوى هيدروجين كبير، والذي يتكون أساسًا من الليبتينايت .
هناك العديد من المعايير الدولية للفحم. يعتمد تصنيف الفحم بشكل عام على محتوى المواد المتطايرة . لكن أهم تمييز هو بين الفحم الحراري (المعروف أيضًا باسم الفحم البخاري)، والذي يتم حرقه لتوليد الكهرباء عن طريق البخار؛ والفحم المعدنية (المعروف أيضا باسم فحم الكوك)، والذي أحرق في درجة حرارة عالية لجعل الصلب.
قانون هيلت هو ملاحظة جيولوجية (داخل منطقة صغيرة) كلما زاد عمق الفحم، كلما ارتفعت رتبته (أو درجته). يتم تطبيقه إذا كان التدرج الحراري عموديًا بالكامل؛ ومع ذلك، فإن التحول قد يسبب تغيرات جانبية في الرتبة، بغض النظر عن العمق. على سبيل المثال، تم تحويل بعض طبقاتالفحم في حقل الفحم في مدريد ونيو مكسيكو جزئيًا إلى فحم أنثراسايت عن طريق تحول التلامس من عتبة نارية بينما بقيت الطبقات المتبقية كفحم قاري.
شدة الانبعاث

تعتبركثافة الانبعاثات هي غازات الاحتباس الحراري المنبعثة على مدى عمر المولد لكل وحدة من الكهرباء المولدة. كثافة الانبعاثات من محطات توليد الطاقة بالفحم عالية ، حيث تنبعث منها حوالي 1000 جرام من مكافئ ثاني أكسيد الكربون لكل كيلوواط ساعة يتم توليدها ، بينما الغاز الطبيعي كثافة انبعاثات متوسطة عند حوالي 500 جرام من مكافئ ثاني أكسيد الكربون لكل كيلو وات في الساعة. تختلف كثافة انبعاثات الفحم باختلاف النوع وتكنولوجيا المولدات وتتجاوز 1200 جرام لكل كيلو وات ساعة في بعض البلدان.
شدة الانبعاث > كثافة الطاقة

تبلغ كثافة طاقة الفحم حوالي 24 ميغا جول لكل كيلوغرام (حوالي 6.7 كيلوواط / ساعة لكل كيلوغرام). بالنسبة لمحطة توليد الطاقة بالفحم بكفاءة 40٪ ، فإنها تحتاج إلى 325 كجم (717 رطلاً) من الفحم لتشغيل مصباح 100 واط لمدة عام واحد.
تم توفير 27.6٪ من الطاقة العالمية عن طريق الفحم في عام 2017، واستخدمت آسيا ما يقرب من ثلاثة أرباعها.
كيمياء > تكوين

يتم الإبلاغ عن تكوين الفحم إما كتحليل تقريبي (الرطوبة ، المادة المتطايرة ، الكربون الثابت ، والرماد) أو التحليل النهائي (الرماد والكربون والهيدروجين والنيتروجين والأكسجين والكبريت). لا توجد «المادة المتطايرة» في حد ذاتها (باستثناء بعض غاز الميثان الممتص) ولكنها تحدد المركبات المتطايرة التي يتم إنتاجها وإخراجها عن طريق تسخين الفحم. قد يكون للفحم القار النموذجي تحليل نهائي على أساس جاف وخالي من الرماد بنسبة 84.4٪ كربون و 5.4٪ هيدروجين و 6.7٪ أكسجين و 1.7٪ نيتروجين و 1.8٪ كبريت ، على أساس الوزن.
كيمياء > فحم الكوك واستخداماته لصهر الحديد

فحم الكوك عبارة عن بقايا كربونية صلبة مشتقة من فحم الكوك (فحم قاري منخفض الرماد ومنخفض الكبريت ، يُعرف أيضًا باسم الفحم المعدني)، والذي يستخدم في تصنيع الفولاذ ومنتجات الحديد الأخرى.  يُصنع فحم الكوك من فحم الكوك عن طريق الخبز في فرن بدون أكسجين عند درجات حرارة تصل إلى 1000 درجة مئوية ، مما يؤدي إلى التخلص من المكونات المتطايرة ودمج الكربون الثابت والرماد المتبقي معًا. يستخدم فحم الكوك المعدنية بمثابة الوقود ونتيجة لعامل مختزل في صهر الحديد الخام في فرن الانفجار.  أول أكسيد الكربون الناتج عن احتراقه يقلل الهيماتيت (أكسيد الحديد)للحديد.
كما يتم إنتاج نفايات ثاني أكسيد الكربون مع الحديد الخام، وهو غني جدًا بالكربون المذاب ، لذا يجب معالجته مرة أخرى لصنع الفولاذ.
كمية فحم الكوك تكون منخفضة في الرماد ، وذلك لأن الكبريت والفوسفور لا يتحدان مع هذا المعدن.  يجب أن يكون فحم الكوك قويًا بما يكفي لمقاومة وزن الأثقال في الفرن العالي ، وهذا هو سبب أهمية فحم الكوك في صنع الفولاذ باستخدام الطرق التقليدية. فحم الكوك من الفحم لونه رمادي ، وصلب ، ومسامي وقيمة تسخينه 29.6 ميجا جول / كجم. بعض العمليات لصناعة فحم الكوك تنتج مشتقات، بما في ذلك قطران الفحم ، الأمونيا والزيوت الخفيفة، وغاز الفحم .
اما فحم الكوك البترولي فهو البقايا الصلبة التي يتم الحصول عليها في تكرير النفط ، والتي تشبه فحم الكوك ولكنها تحتوي على الكثير من الشوائب لتكون مفيدة في التطبيقات المعدنية.
كيمياء > فحم الكوك واستخداماته لصهر الحديد > الاستخدم في مكونات المسبك

يعتبر الفحم الحجري المطحون الناعم ، والمعروف في هذا التطبيق باسم الفحم البحري ، هو أحد مكونات رمل المسبك. أثناء وجود المعدن المنصهر في القالب ، يحترق الفحم ببطء ، مما يؤدي إلى تقليل الغازات عند الضغط ، وبالتالي منع المعدن من اختراق مسام الرمال. كما أنه موجود في «غسل القالب»، وهو معجون أو سائل له نفس الوظيفة المطبقة على القالب قبل الصب.  يمكن خلط فحم البحر مع البطانة الطينية («الجسم») المستخدمة في قاع فرن القبة . عند تسخينه ، يتحلل الفحم ويصبح الجسم هشًا إلى حد ما ، مما يسهل عملية فتح الثقوب لاستخراج المعدن المنصهر.
كيمياء > فحم الكوك واستخداماته لصهر الحديد > بدائل فحم الكوك

يمكن إعادة تدوير خردة الفولاذ في فرن القوس الكهربائي؛ والبديل لصنع الحديد عن طريق الصهر هو الحديد المختزل المباشر ، حيث يمكن استخدام أي وقود كربوني في صنع الإسفنج أو الحديد المحبب.و تعتبر انبعاثات ثاني أكسيد الكربون تقلل من الهيدروجين ويمكن استخدام وكيل الحد  والكتلة الحيوية أو النفايات كمصدر للكربون.  تاريخيًا ، تم استخدام الفحم كبديل لفحم الكوك في فرن الصهر ، حيث يُعرف الحديد الناتج باسم حديد الفحم .
كيمياء > عملية التغويز

يتم استخدام تغويز الفحم ، كجزء من محطة توليد الطاقة التي تعمل بالفحم ذات الدورة المتكاملة للتغويز (IGCC)، لإنتاج الغاز التخليقي ، ومزيج من أول أكسيد الكربون (CO) وغاز الهيدروجين (H 2) لإطلاق التوربينات الغازية لإنتاج الكهرباء. الغاز المتزايد يمكن أيضا تحويلها إلى وقود وسائل النقل، مثل البنزين والديزل ، من خلال عملية فيشر تروبش . بدلاً من ذلك ، يمكن تحويل غاز التخليق إلى ميثانول ، والذي يمكن مزجه في وقود مباشرةً أو تحويله إلى بنزين عبر عملية تحويل الميثانول إلى بنزين.  التحويل إلى غاز مع تقنية Fischer-Tropsch بواسطة ساسول شركة كيماويات في جنوب إفريقيا لتصنيع المواد الكيميائية ووقود السيارات من الفحم.
خلال تغويز، الفحم مختلطة مع الأكسجين وبخار في حين يجري أيضا والتدفئة والضغط. أثناء التفاعل ، تعمل جزيئات الأكسجين والماء على أكسدة الفحم في أول أكسيد الكربون (CO)، بينما تطلق أيضًا غاز الهيدروجين (H 2). كان يتم ذلك في مناجم الفحم تحت الأرض ، وأيضًا لصنع غاز المدينة الذي كان يتم نقله إلى العملاء ليحرق للإضاءة والتدفئة والطهي.
إذا أرادت شركة التكرير إنتاج البنزين ، يتم توجيه غاز التخليق إلى تفاعل فيشر-تروبش. يُعرف هذا باسم تسييل الفحم غير المباشر. ومع ذلك ، إذا كان الهيدروجين هو المنتج النهائي المطلوب ، يتم تغذية الغاز التخليقي في تفاعل تحويل غاز الماء ، حيث يتم تحرير المزيد من الهيدروجين:
كيمياء > إسالة

يمكن تحويل الفحم مباشرة إلى وقود اصطناعي مكافئ للبنزين أو الديزل عن طريق الهدرجة أو الكربنة.  تسييل الفحم ينبعث من ثاني أكسيد الكربون أكثر من إنتاج الوقود السائل من النفط الخام . الخلط في الكتلة الحيوية واستخدام احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه من شأنه أن ينبعث منه أقل قليلاً من عملية النفط ولكن بتكلفة عالية.  تدير شركة شاينا انرجي انفستمنت المملوكة للدولة مصنع تسييل الفحم وتخطط لبناء 2 آخرين.
قد يشير تسييل الفحم أيضًا إلى مخاطر البضائع عند شحن الفحم.
كيمياء > إنتاج الكيماويات

تم إنتاج المواد الكيميائية من الفحم منذ الخمسينيات. يمكن استخدام الفحم كمادة وسيطة في إنتاج مجموعة واسعة من الأسمدة الكيماوية والمنتجات الكيماوية الأخرى. كان الطريق الرئيسي لهذه المنتجات هو تغويز الفحم لإنتاج الغاز التخليقي . وتشمل المواد الكيميائية الأولية التي يتم إنتاجها مباشرة من الغاز الصنعي الميثانول ، الهيدروجين وأول أكسيد الكربون ، والتي هي اللبنات الكيميائية التي يتم تصنيعها على مجموعة كاملة من المواد الكيميائية المشتقة، بما في ذلك الأوليفينات ، حمض الخليك ، الأمونيا ، اليوريا وغيرها. براعة الغاز التخليقي كسابق للمواد الكيميائية الأولية والمنتجات المشتقة عالية القيمة يوفر خيار استخدام الفحم لإنتاج مجموعة واسعة من السلع. ومع ذلك ، في القرن الحادي والعشرين ، أصبح استخدام ميثان طبقة الفحم أكثر أهمية.
لأن قائمة من المنتجات الكيميائية التي يمكن أن يتم عن طريق تحويل الفحم إلى غاز يمكن في المواد الأولية استخدام أيضا العامة المستمدة من الغاز الطبيعي والبترول ، والصناعة الكيميائية تميل إلى استخدام كل ما المواد الأولية هي الأكثر فعالية من حيث التكلفة. لذلك ، اتجه الاهتمام باستخدام الفحم إلى الزيادة بسبب ارتفاع أسعار النفط والغاز الطبيعي وخلال فترات النمو الاقتصادي العالمي المرتفع الذي ربما أدى إلى إجهاد إنتاج النفط والغاز.
توليد الكهرباء > علاج ما قبل الاحتراق

الفحم المكرر هو نتاج تقنية ترقية الفحم التي تزيل الرطوبة وبعض الملوثات من أنواع الفحم المنخفضة الجودة مثل الفحم شبه القار والليغنيت (البني). إنه أحد أشكال المعالجات والعمليات السابقة للاحتراق للفحم الذي يغير خصائص الفحم قبل حرقه. يمكن تحقيق تحسينات الكفاءة الحرارية من خلال التجفيف المسبق المحسّن (خاصة ذات الصلة بالوقود عالي الرطوبة مثل الليغنيت أو الكتلة الحيوية).  تتمثل أهداف تقنيات الفحم قبل الاحتراق في زيادة الكفاءة وتقليل الانبعاثات عند حرق الفحم. يمكن استخدام تقنية الاحتراق المسبق في بعض الأحيان كمكمل لتقنيات ما بعد الاحتراق للتحكم في الانبعاثات من الغلايات التي تعمل بوقود الفحم.
توليد الكهرباء > محطة توليد الكهرباء

الفحم الذي يحرق بمثابة الوقود الصلب في محطات توليد الطاقة من الفحم لتوليد الكهرباء يسمى الفحم الحراري. يستخدم الفحم أيضًا لإنتاج درجات حرارة عالية جدًا من خلال الاحتراق. قدرت الوفيات المبكرة بسبب تلوث الهواء بـ 200 لكل جيجاوات في السنة ، لكنها قد تكون أعلى حول محطات الطاقة حيث لا يتم استخدام أجهزة تنقية الغاز أو أقل إذا كانت بعيدة عن المدن. أدت الجهود حول العالم للحد من استخدام الفحم إلى تحول بعض المناطق إلى الغاز الطبيعي والكهرباء من مصادر منخفضة الكربون.
عند استخدام الفحم لتوليد الكهرباء ، عادة ما يتم سحقه ثم حرقه في فرن به غلاية.  تعمل حرارة الفرن على تحويل ماء الغلاية إلى بخار ، والذي يستخدم بعد ذلك لتدوير التوربينات التي تدير المولدات وتولد الكهرباء.  و الكفاءة الحرارية من هذه العملية تتراوح ما بين 25٪ و 50٪ اعتمادا على معالجة ما قبل الاحتراق، وتكنولوجيا التوربينات (مثل مولد البخار فوق الحرجة) وعمر المولد.
تم بناء عدد قليل من محطات الطاقة ذات الدورة المركبة المتكاملة للتغويز (IGCC)، والتي تحرق الفحم بشكل أكثر كفاءة. بدلا من تحطيم الفحم وحرقه مباشرة كوقود في المراجل توليد البخار، ويتم مغزز الفحم لخلق الغاز المتزايد ، والذي أحرق في توربينات الغاز لإنتاج الكهرباء (تماما مثل يتم حرق الغاز الطبيعي في التوربينات). تُستخدم غازات العادم الساخنة من التوربين لرفع البخار في مولد بخار لاسترداد الحرارة والذي يعمل على تشغيل توربين بخاري إضافي . يمكن أن تصل الكفاءة الكلية للمحطة عند استخدامها لتوفير الحرارة والطاقة المشتركة إلى 94٪. تنبعث من محطات توليد الطاقة العاملة بنظام IGCC تلوثًا محليًا أقل من المحطات التقليدية التي تعمل بالفحم المسحوق ؛ ومع ذلك ، فإن تقنية التقاط الكربون وتخزينه بعد التغويز وقبل الحرق أثبتت حتى الآن أنها مكلفة للغاية لاستخدامها مع الفحم.  الطرق الأخرى لاستخدام الفحم وقود ملاط الفحم والماء (CWS)، والذي تم تطويره في الاتحاد السوفيتي ، أو في دورة MHD . ومع ذلك ، لا يتم استخدامها على نطاق واسع بسبب قلة الربح.
في عام 2017، جاء 38٪ من كهرباء العالم من الفحم ، وهي نفس النسبة المئوية التي كانت موجودة قبل 30 عامًا.  في عام 2018، كانت السعة المركبة العالمية 2 تيراواط (منها 1 تيراواط في الصين) والتي كانت تمثل 30٪ من إجمالي قدرة توليد الكهرباء.  الدولة الرئيسية الأكثر اعتمادًا هي جنوب إفريقيا ، مع أكثر من 80٪ من الكهرباء المولدة من الفحم.
تم الوصول إلى الحد الأقصى من استخدام الفحم في عام 2013.  في عام 2018 بلغ متوسط عامل سعة محطة الطاقة التي تعمل بالفحم 51٪ ، أي أنها تعمل لنحو نصف ساعات التشغيل المتاحة.
الفحم الحجري كمصدر للطاقة

يعتبر الفحم الحجري من أوائل المصادر التي استغلها الإنسان لإنتاج الطاقة، حيث استغلها في الطبخ والتدفئة، ومع بدء العصر الصناعي فكان قائما على الفحم الحجري وزاد الطلب عليه واستهلاكه ولهذا بدأ في بلاد مثل إنجلترا وألمانيا حفر مناجم الفحم الحجري لاستخراجة بكميات كبيرة. ثم تتابع استخراجه في بقية البلاد في مناجم لديها أو حصلت عليه بشرائه من الدول المنتجة الغنية بمصادر الفحم منها أستراليا والولايات المتحدة الأمريكية وكندا.
ولا يزال الفحم الحجري يشكل أساسا مهما للحصول على الطاقة، ففي الولايات المتحدة الأمريكية ينتج الفحم 48 % من الطاقة الكهربائية (عام 2008)، وهو ينتج لطاقة تعادل مجموع الطاقة المنتجة من الغاز الطبيعي والطاقة النووية معا. وكل ذلك بسعر متهاود بسيط يبلغ 28و2 سنت لكل مليون وحدة حرارية بريطانية BTU (اتفق على كتابة مليون وحدة حرارية بريطانية كالآتي MMBTU). وبالمقارنة بسعر الغاز الذي ينتج تلك الكمية من الطاقة نحو 6 سنت، والنفط بسعر 13 سنت لكل MMBTU.
وتتعرض المحطات الكهربائية التي تعمل بالفحم إلى انتقاد متزايد بسبب ضررها بالبيئة وما تقوم به من تفاقم مشكلة الانحباس الحراري، وينشأ نحو 40 % من غازات الأنحباس الحراري في أمريكا من إنتاج الطاقة الكهربائية، والتي تشكل المحطات العاملة بالفحم الحجري من أهم مصادرها. وتجري محاولات في الولايات المتحدة الأمريكية من أجل ابتكار تقنية لفصل ثاني أكسيد الكربون وتخزينه في طبقات عميقة تحت الأرض. ولكن توجد أيضا معارضة كبيرة من جهة الصناعات حيث سوف تتكلف تلك التقنية تكاليف باهظة.وتدعي شركات إنتاج الطاقة الكهربائية التي تعمل بالفحم بأنها تحتج تلك المصاريف لتحسين أداء محطاتها التي عتى عليها الدهر. وكثير من تلك المحطات قد أصبح قديما، وتجري السياسة على استبدالها بمحطات جديدة تعمل بالفحم ومحطات تعمل بالطاقة النووية.
ويكفي احتياطي الفحم في الولايات المتحدة الأمريكية لمدة عدة قرون. وتنتج ولاية فيومنج وحدها نحو 40 % من أنتاج الفحم وتقدر كمية إنتاجها بنحو ألف مليون طن سنويا. وبصرف النظر عن حصة إنتاج الكهرباء بواسطة الطاقة المستدامة، مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية، فإن استغلال الفحم سيلعب دورا رئيسيا في المستقبل أيضا في الولايات المتحدة الامريكانيه.
الإنتاج والاحتياطي

في الولايات المتحدة الأمريكية تبدو الصورة كالآتي:
إنتاج الفحم عام 2008 : 1.1 مليار طن
الإنتاج المنتظر عام 2020: 1.2 مليار طن
الاحتياطي الكلي: 442 مليار طن
منها احتياطي سهل الاستغلال: 237 مليار طن * عدد مناجم الفحم العاملة: 1458.
وهذه قائمة لدول العالم حسب إنتاج الفحم.
الضرر الذي يحدث للبيئة

يمكن أن يتسبب تعدين الفحم وتزويد محطات الطاقة والعمليات الصناعية بالوقود في إحداث أضرار بيئية كبيرة.
تتأثر أنظمة المياه بتعدين الفحم.  على سبيل المثال والتعدين يؤثر المياه الجوفية والحموضة. يمكن أن تلوث انسكابات الرماد المتطاير، مثل تسرب طين الرماد المتطاير للفحم في محطة كنغستون الأحفورية ، الأراضي والمجاري المائية ، وتدمير المنازل. تستهلك محطات الطاقة التي تحرق الفحم أيضًا كميات كبيرة من المياه. يمكن أن يؤثر ذلك على تدفقات الأنهار ، وله تأثيرات تبعية على استخدامات الأراضي الأخرى. في مناطق ندرة المياه ، مثل صحراء ثار في باكستان ، ستستخدم محطات تعدين الفحم ومحطات توليد الطاقة بالفحم كميات كبيرة من المياه.
كان المطر الحمضي من أوائل التأثيرات المعروفة للفحم على دورة المياه . في عام 2014، تم إطلاق ما يقرب من 100 تيراغرام / ثانية من ثاني أكسيد الكبريت (SO 2) ، أكثر من نصفها كان من حرق الفحم.  بعد إطلاقه ، يتأكسد ثاني أكسيد الكبريت إلى H 2 SO 4 الذي ينثر الإشعاع الشمسي ، وبالتالي فإن الزيادة في الغلاف الجوي لها تأثير تبريد على المناخ. يخفي هذا بشكل مفيد بعض الاحترار الناجم عن زيادة غازات الدفيئة. ومع ذلك ، يتم ترسيب الكبريت من الغلاف الجوي كمطر حمضي في غضون أسابيع ، بينما يبقى ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي لمئات السنين. إطلاق SO 2 كما يساهم في تحمض النظم البيئية على نطاق واسع.
يمكن أن تتسبب مناجم الفحم المهجورة أيضًا في حدوث مشكلات. يمكن أن يحدث الهبوط فوق الأنفاق ، مما يتسبب في تلف البنية التحتية أو الأراضي الزراعية. يمكن أن يتسبب تعدين الفحم أيضًا في حرائق طويلة الأمد ، وتشير التقديرات إلى أن الآلاف من حرائق تماس الفحم تحترق في أي وقت.  على سبيل المثال ، كان برينندر بيرج يحترق منذ عام 1668 وما زال يحترق في القرن الحادي والعشرين.
ينتج إنتاج فحم الكوك من الفحم الأمونيا وقطران الفحم والمركبات الغازية كمنتجات ثانوية يمكن أن تلوث البيئة إذا تم تفريغها في الأرض أو الهواء أو المجاري المائية.  تعتبر مصانع واي آلا للصلب أحد الأمثلة على منشآت إنتاج فحم الكوك حيث يتم تصريف الأمونيا السائلة إلى البيئة البحرية.
الضرر الذي يحدث للبيئة > حرائق تحت الأرض

الآلاف من حرائق الفحم تحترق في جميع أنحاء العالم.  من الصعب تحديد مكان تلك المحترقة تحت الأرض ولا يمكن إخماد العديد منها. يمكن أن تتسبب الحرائق في تهدئة الأرض أعلاه ، وتشكل غازات الاحتراق خطراً على الحياة ، ويمكن أن يؤدي اندلاعها إلى السطح إلى اندلاع حرائق الغابات السطحية . يمكن إشعال النار في طبقات الفحم عن طريق الاحتراق التلقائي أو ملامسة حريق منجم أو حريق سطحي. الصواعق مصدر مهم للاشتعال. يستمر الفحم في الاحتراق ببطء مرة أخرى في التماس حتى لا يتمكن الأكسجين (الهواء) من الوصول إلى مقدمة اللهب. يمكن لنار العشب في منطقة الفحم أن يشعل النار في عشرات طبقات الفحم. حرائق الفحم في الصين حرق ما يقدر بنحو 120 مليون طن من الفحم سنويا، انبعاث 360 مليون طن متري من CO 2 والبالغة 2-3٪ من الإنتاج في جميع أنحاء العالم السنوي من CO 2 من الوقود الأحفوري.  في سينتراليا ، بنسلفانيا (منطقة تقع في منطقة الفحم بالولايات المتحدة)، تم إشعال الوريد المكشوف من أنثراسايت في عام 1962 بسبب حريق في القمامة في مكب نفايات البلدة ، الواقع في حفرة منجم مهجورة لشريط أنثراسايت . باءت محاولات إطفاء الحريق بالفشل ، وما زالت مشتعلة تحت الأرض حتى يومنا هذا . في أستراليا كان الجبل المحترق يُعتقد في الأصل أنه بركان ، لكن الدخان والرماد يأتيان من حريق فحم مشتعل منذ حوالي 6000 عام.
في كوه ماليك في وادي يانوب ، طاجيكستان، كانت رواسب الفحم تحترق منذ آلاف السنين ، مما أدى إلى متاهات شاسعة تحت الأرض مليئة بالمعادن الفريدة ، بعضها جميل جدًا.
صخرة الحجر الطمي المحمر التي تغطي العديد من التلال والتلال في حوض نهر بودر في وايومنغ وفي غرب داكوتا الشمالية تسمى بورسيلانيت ، والتي تشبه نفايات حرق الفحم «الكلنكر» أو «سكوريا» البركانية.  الكلنكر عبارة عن صخور انصهرت بالحرق الطبيعي للفحم. في حوض نهر بودر تم حرق ما يقرب من 27 إلى 54 مليار طن من الفحم خلال الثلاثة ملايين سنة الماضية.  تم الإبلاغ عن حرائق الفحم البرية في المنطقة من قبل لويس وكلارك إكسبيديشن بالإضافة إلى المستكشفين والمستوطنين في المنطقة.
الضرر الذي يحدث للبيئة > تغير المناخ

التأثير الأكبر والأطول مدى لاستخدام الفحم هو إطلاق ثاني أكسيد الكربون ، وهو أحد غازات الدفيئة التي تسبب تغير المناخ . وكانت محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم المساهم العالمي الأكبر في نمو انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في عام 2018،  40٪ من إجمالي انبعاثات الوقود الأحفوري،  وأكثر من ربع مجموع الانبعاثات.  يمكن أن ينبعث من تعدين الفحم غاز الميثان ، وهو غاز مؤذ آخر.
في عام 2016، بلغ إجمالي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في العالم من استخدام الفحم 14.5 جيجا طن.  مقابل كل ميغاواط في الساعة يتم توليدها ، ينتج عن توليد الطاقة الكهربائية بحرق الفحم حوالي طن من ثاني أكسيد الكربون ، وهو ضعف ما يقرب من 500 كجم من ثاني أكسيد الكربون المنبعثة من محطة كهربائية تعمل بالغاز الطبيعي .  في عام 2013، نصح رئيس وكالة المناخ التابعة للأمم المتحدة بضرورة ترك معظم احتياطيات الفحم في العالم في باطن الأرض لتجنب الاحتباس الحراري الكارثي.  للحفاظ على ظاهرة الاحتباس الحراري أقل من 1.5 درجة مئوية أو درجتين مئويتين ، ستجبر مئات ، أو ربما الآلاف ، من محطات الطاقة التي تعمل بالفحم إلى التقاعد مبكرًا.
حلول لتخفيف التلوث

تخفيف تلوث الفحم ، الذي يسمى أحيانًا الفحم النظيف ، عبارة عن سلسلة من الأنظمة والتقنيات التي تسعى إلى التخفيف من الأثر الصحي والبيئي للفحم ؛  وجه الخصوص تلوث الهواء من محطات الطاقة التي تعمل بالفحم ، ومن الفحم المحروق بواسطة الصناعات الثقيلة .
التركيز الأساسي هو على ثاني أكسيد الكبريت (SO 2)و أكاسيد النيتروجين (NO ) ، وأهم الغازات التي تسبب المطر الحمضي . والجسيمات التي تسبب تلوث الهواء وضوحا والمرض والوفيات المبكرة. SO 2 يمكن إزالتها عن طريق إزالة الكبريت من غاز المداخن، وNO 2 من تخفيض التحفيزي الانتقائي (SCR). يمكن إزالة الجسيمات بواسطة المرسبات الكهروستاتيكية . على الرغم من أنها ربما تكون أقل كفاءة ، إلا أن أجهزة الغسل الرطب يمكنها إزالة الغازات والجسيمات. الحد من الرماد المتطاير يقلل من انبعاثات المواد المشعة . يمكن تقليل انبعاثات الزئبق حتى 95٪.  ومع ذلك ، فإن التقاط انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من الفحم ليس مجديًا اقتصاديًا بشكل عام.
حلول لتخفيف التلوث > المعايير

وتشمل معايير التلوث المحلية GB13223-2011 (الصين)، والهند،  و التوجيه الانبعاثات الصناعية (EU) وقانون الهواء النظيف (الولايات المتحدة).
حلول لتخفيف التلوث > مراقبة الأقمار الصناعية

تُستخدم مراقبة الأقمار الصناعية الآن للتحقق من البيانات الوطنية ، على سبيل المثال ، أظهر سينتينيل-5 بريكوسور أن التحكم الصيني في ثاني أكسيد الكبريت كان ناجحًا جزئيًا فقط.  وقد كشفت أيضا أن قلة استخدام التكنولوجيا مثل SCR أدى إلى ارتفاع انبعاثات ثاني أكسيد النيتروجين في جنوب أفريقيا والهند.
حلول لتخفيف التلوث > محطات توليد الطاقة ذات الدورة المركبة

تم بناء عدد قليل من محطات الطاقة التي تعمل بالفحم ذات الدورة المتكاملة للتغويز (IGCC) باستخدام تغويز الفحم . على الرغم من أنها تحرق الفحم بشكل أكثر كفاءة وبالتالي تنبعث منها تلوثًا أقل ، إلا أن التكنولوجيا لم تثبت بشكل عام أنها قابلة للتطبيق اقتصاديًا للفحم، باستثناء ربما في اليابان على الرغم من أن هذا مثير للجدل.
حلول لتخفيف التلوث > احتجاز الكربون وتخزينه

على الرغم من أنه لا يزال قيد البحث المكثف واعتباره مجديًا اقتصاديًا لبعض الاستخدامات بخلاف الفحم ؛ تم اختبار التقاط الكربون وتخزينه في محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم في بيترا نوفا وباونداري دام ووجد أنه مجدي تقنيًا ولكن غير مجدي اقتصاديًا للاستخدام مع الفحم ، بسبب التخفيضات في تكلفة تكنولوجيا الطاقة الشمسية الكهروضوئية.