Gestein des Jahres 2018 – Steinkohle

Das diesjährige Gestein des Jahres, die Steinkohle,  hat wirklich eine interessante Karriere hingelegt. Einstmals als schwarzes Gold gesucht., war es der Treibstoff, der Mobilität möglich machte und die Wirtschaft in Gang hielt. Es versprach Wärme in den Wohnungen und über Generationen Brot für die Bergleute. Später galt es als dreckig und veraltet, schließlich wurde es zum „Klimakiller“. Und doch ist Steinkohle noch viel mehr.

Schacht Klosterstollen Barsinghausen

Steinkohle im Schacht Klosterstollen in Barsinghausen. Diese Kohle ist nicht im Karbon entstanden, sondern in der Unterkreide (Wealden). Eigenes Foto

 

Steinkohle und die Wirtschaft

Als brennbares Gestein war die Steinkohle lange Zeit gesucht, sie war der Treibstoff der frühen Industrialisierung. Auch heutzutage stellen Kohlegesteine mit die wichtigsten Bergbauprodukte dar. Der Hauptteil wird zur Energieerzeugung oder zur Erzeugung von Wärme verwendet. Ein großer Teil der gewonnenen Steinkohle wird zur Herstellung von Steinkohlenkoks verwendet. Dieser dient als Brennstoff und als Reduktionsmittel bei der Verhüttung von Eisen. Steinkohle kann auch als Rohstoff für die chemische Industrie genutzt werden. Hier kommen auch die bei der Verkokung anfallenden Rückstände wie Teer, Benzol und Toluol ins Spiel. Spätestens seit Mitte des 20. Jahrhunderts hat aber das Erdöl die Steinkohle als Rohstoff für die chemische Industrie weitgehend verdrängt.

Bergbau

Im Jahr 2014 wurden weltweit etwa 7,153 Mrd. Tonnen Steinkohle gefördert. Der Löwenanteil davon in China (ca. 52,1%). Die Hauptbergbaugebiete für Steinkohle in Europa liegen in Russland, Polen und der Ukraine. In Deutschland gibt es zur Zeit noch 2 aktive Steinkohlenbergwerke, Prosper Haniel in Bottrop und Anthrazit Ibbenbühren. Hier soll der Abbau in diesem Jahr (geplant ist der 31. Dezember) beendet werden. Damit geht eine lange Bergbautradition zu Ende. Der erste Kohleabbau im Ruhrgebiet begann bereits im 13. Jahrhundert. Allerdings konnte man damals sicher noch nicht von Bergbau sprechen, da die Gewinnung der Kohlen hauptsächlich in kleineren Gruben oder Pingen an der Erdoberfläche erfolgte. Im Industriellen Maßstab erfolgte der Bergbau auf Steinkohle erst ab dem 19. Jahrhundert, dann aber mit rasanter Entwicklung.

wandernder Abbau

Innerhalb weniger Jahrzehnte schossen die Zechen wie Pilze aus dem Boden. Im Jahr 1850 gab es bereits knapp 300 von ihnen im Ruhrgebiet. Waren die ersten Kohlegruben und Zechen noch entlang der Ruhr eingerichtet worden, folgten die neuen Bergwerke dem Einfallen der Flöze in Richtung Norden, wo die Kohle aus immer größeren Tiefen geborgen wurde. Das Abbaugebiet wanderte im Laufe der Jahre vom Süden des Ruhrgebiets in Richtung Norden, während die oberflächennahen Vorkommen im Süden weitgehend erschöpften.

Kohlekrise

Mit Beginn der so genannten Kohlekrise 1957 drehte sich das Blatt. Durch die schwierigen geologischen Bedingungen mit den in immer größere Tiefen vordringenden Abbaugebieten sowie sinkende Preise für andere Energieträger wie z.B. Erdöl begann ein Zechensterben. Zudem war importierte Kohle aus Gebieten, in denen der Abbau im Tagebau stattfinden konnte, billiger. Ruhrkohle konnte sich nur behaupten, wenn sie auf dem Weltmarkt subventioniert wurde. Dies machte die Angelegenheit zunehmend zu teuer.

Dampflok

Steinkohle war der Treibstoff des Dampfzeitalters. Sie ermöglichte eine bist dato ungekannte Mobilität. Eigenes Foto

 

Folgen für die Umwelt

Steinkohle ist ein zum größten Teil Kohlenstoff bestehendes Gestein. Beim Verbrennen bleiben die unbrennbaren Bestandteile als Asche übrig. Unter den Abgasen macht Kohlendioxid den Hauptbestandteil aus, außerdem auch unter anderem Stickoxide, Schwefeldioxid und Stäube. Während letztere durch Rauchgasentschwefelung, Elektrofilter und Entstickung weitgehend aus dem Abgas entfernt werden können, verbleibt das Kohlendioxid dort. Doch gerade das Kohlendioxid ist es, das in den letzten Jahren der Kohle den Ruf des „Klimakillers“ eingebracht hat. Dieses Spurengas hat sich durch menschliche Aktivitäten in der Atmosphäre im Laufe der Industrialisierung von rund 280 ppm auf nunmehr knapp über 400 ppm angereichert. Dies ist eine der Hauptursachen des zur Zeit ablaufenden Klimawandels, der uns in Zukunft noch vor diverse Probleme stellen wird, aber das soll hier nicht das Thema sein.

Der Steinkohlebergbau selber hat auch enorme Umweltfolgen. Eine Tatsache, die auch im Hinblick auf andere Energieträger gerne mal vergessen wird. Die Bergschäden in den ehemaligen Bergbaugebieten im Ruhrgebiet sind eine ziemliche Belastung für Hausbesitzer und Kommunen. Auch die Wasserhaltung der ehemaligen Zechen dürfte noch für viele Jahre beschäftigen.

Was ist Steinkohle eigentlich

Bleibt die Frage, was Steinkohle eigentlich genau ist. Steinkohle ist ein festes, meist schwarzes Sedimentgestein, dass mindestens zu 50 Gew% aus Kohlenstoff besteht. Bei der Steinkohle werden vier so genannte Lithotypen unterschieden, die unabhängig von der jeweiligen Inkohlungsstufe sind.

Glanzkohle mit einem muscheligen Bruch. Durch ihre vielen meist rechtwinklig verlaufenden Risse zerfällt sie in blockartige Bruchstücke, die nicht schwarz abfärbend sind.

Mattkohle hingegen bildet matt- oder fettglänzende, graue bis schwarze Lagen. Risse sind hier weniger häufig, dadurch zerfällt diese Kohle in gröbere Brocken.

Faserkohle stellt holzkohle-ähnliche , schwarz bis schwarzgraue Kohle dar, die oft einen seidigen Glanz und ein faseriges Gefüge besitzt. Faserkohle ist schwarz abfärbend.

Halbglanzkohlen sind kleinräumige Wechsellagen zwischen Glanz- und Mattkohle, wobei die einzelnen lagen dünner als 3 mm sind. Sie stellen vom Volumen her den wichtigsten Kohlentyp dar.

Ursache für die verschiedenen Lithotypen sind Unterschiede im pflanzlichen Ausgangsmaterial und den jeweiligen Ablagerungsbedingungen.

Daneben gibt es auch noch unterschiedliche Inkohlungsgrade, die von Braunkohle-ähnlicher Steinkohle bis hin zu Anthrazit gehen. Die in Deutschland üblichen Bezeichnungen mit zunehmenden Inkohlungsgrad und abnehmenden Anteil des Gasgehaltes: Flammkohle (Gasgehalt 45-40%), Gasflammkohle (40-35%), Gaskohle (35-28%), Fettkohle (28-19%), Eßkohle (19-14%), Magerkohle (14-10%) und schließlich Anthrazit mit weniger als 10% Gasgehalt. Darunter findet sich noch bituminöse Steinkohle.

Entstehung der Steinkohle

Die Hauptentstehungszeit der Steinkohle gab einem ganzen Erdzeitalter seinen Nahmen; Karbon (ca. 359 – 299 Mio. Jahre). Im Perm und im darauf folgenden Mesozoikum entstand deutlich weniger Steinkohle. Ursprünglich waren es ausgedehnte Sumpfwälder aus Farnen, Siegelbäumen und Kalamiten,welche die enorme Biomasse lieferten. Man kann sich das in etwa wie die heutigen Torfmoore vorstellen. Oft wurden Phasen mit Sümpfen durch die rasche Sedimentation von Sanden und Tonen unterbrochen. Dies können beispielsweise Flüsse oder dergleichen gewesen sein. Diese Phasen wechselten sich periodisch ab, so dass die Schichten mit sehr viel Biomasse von Schichten aus klastischen Sedimenten getrennt abgelagert wurden. Dadurch entstanden die unterschiedlichen Kohleflöze. Durch die Überdeckung wurden die ehemaligen Sumpfablagerungen komprimiert und entwässert. Bei der Inkohlung wurde das organische Material unter Luftabschluss, hohem Druck und steigender Temperatur zunehmend verdichtet, bis ein festes Gestein aus Kohlenstoff, Wasser und unbrennbaren Bestandteilen entstand. Schließlich entstand die heutige Steinkohle. In der schwarzen Grundmasse der Steinkohle kann man sehr häufig Pflanzenfossilien finden, die uns heute etwas über die damalige Fauna verraten. Das macht die Kohle auch zu einer wichtigen Informationsquelle über das Klima und die Lebensbedingungen zur Zeit ihrer Entstehung.

Gunnar Ries studierte in Hamburg Mineralogie und promovierte dort am Geologisch-Paläontologischen Institut und Museum über das Verwitterungsverhalten ostafrikanischer Karbonatite. Er arbeitet bei der CRB Analyse Service GmbH in Hardegsen.

Hier geäußerte Meinungen sind meine eigenen

4 Kommentare Schreibe einen Kommentar

  1. Guter Artikel. Die Information wird knapp und bündig vermittelt und es ist zudem leicht zu lesen!

    ….leider aber voller Rechtschreibfehler 🙁

  2. Kohle ist wirklich eine tolle Ressource und einer der vielen Glücksfälle für die Menschheit, denn ohne sie wären wir wohl kaum schon in einer fast global industrialisierten Welt. Heute sollte man die Kohle im Boden lassen, dort wo sie schon seit Millionen von Jahren ruht. Irgendwann kann man sie aber sicher wieder sinnvoll nutzen. Dann beispielsweise, wenn eine neue Kaltzeit bevorsteht. Mit Retromobilen (Autos, die mit Verbrennungsmotor arbeiten), könnte man dann genügend CO2 in die Luft blasen um eine neue Eiszeit zu verhindern. Fazit: Ressourcen richtig eingesetzt sind nichts anderes als ein Segen, falsch eingesetzt können sie unser Leben aber gefährden.

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