Definition: Was bedeutet Kohle?
Kohle ist ein fester, kohlenstoffreicher Rohstoff, der aus abgestorbenem Pflanzenmaterial entstanden ist. Dieses Material wurde über Millionen Jahre unter Luftabschluss, hohem Druck und steigenden Temperaturen umgewandelt. Je nach Alter, Zusammensetzung und Grad der Umwandlung werden verschiedene Kohlearten unterschieden.
Kohle gehört zu den fossilen Energieträgern. Sie wird vor allem zur Erzeugung von Strom und Wärme sowie in bestimmten industriellen Prozessen eingesetzt. Besonders in der Stahlindustrie spielt Kokskohle eine wichtige Rolle, da aus ihr Koks hergestellt wird.
Die Nutzung von Kohle ist mit erheblichen Umweltwirkungen verbunden. Beim Abbau werden Landschaften verändert, Böden entfernt und Grundwasserverhältnisse beeinflusst. Bei der Verbrennung entstehen große Mengen Kohlendioxid sowie Luftschadstoffe wie Schwefeldioxid, Stickoxide, Feinstaub und Quecksilber.
Entstehung von Kohle
Die Entstehung von Kohle begann in früheren Erdzeitaltern in Sümpfen, Mooren und feuchten Wäldern. Abgestorbene Pflanzenreste wurden von Wasser bedeckt und dadurch nur unvollständig zersetzt.
Unter Sauerstoffmangel bildete sich zunächst Torf. Wurde dieser von Sedimenten überlagert, stiegen Druck und Temperatur. Wasser und flüchtige Bestandteile wurden schrittweise aus dem Material entfernt, während der Kohlenstoffanteil zunahm.
Inkohlung
Der geologische Umwandlungsprozess von Pflanzenmaterial zu Kohle wird als Inkohlung bezeichnet. Er verläuft über sehr lange Zeiträume und umfasst mehrere Entwicklungsstufen.
Mit zunehmender Inkohlung steigt der Kohlenstoffgehalt. Gleichzeitig nehmen Wassergehalt und Anteil leicht flüchtiger Stoffe ab. Dadurch verändert sich auch der Heizwert.
Torf
Torf ist die früheste Stufe der Kohlebildung. Er entsteht in dauerhaft nassen und sauerstoffarmen Böden aus teilweise zersetzten Pflanzenresten.
Torf besitzt einen hohen Wassergehalt und einen vergleichsweise geringen Heizwert. Seine Nutzung als Brennstoff setzt bei der Entwässerung und Verbrennung große Mengen Kohlendioxid frei.
Braunkohle
Braunkohle ist stärker umgewandelt als Torf, enthält aber weiterhin viel Wasser. Sie besitzt einen niedrigeren Heizwert als Steinkohle und wird deshalb häufig in der Nähe der Abbaugebiete verstromt.
Zur Gewinnung werden oft große Tagebaue angelegt. Dabei werden Böden, Dörfer, Wälder und landwirtschaftliche Flächen entfernt oder verlegt.
Steinkohle
Steinkohle ist älter und stärker inkohlt als Braunkohle. Sie besitzt einen höheren Kohlenstoffanteil und einen höheren Heizwert.
Steinkohle wird sowohl zur Energieerzeugung als auch für industrielle Zwecke verwendet. Ein Teil dient als Ausgangsstoff für Koks in der Stahlproduktion.
Anthrazit
Anthrazit besitzt einen besonders hohen Kohlenstoffgehalt und einen geringen Anteil flüchtiger Stoffe. Es gilt als eine der am stärksten umgewandelten Kohlearten.
Die Verbrennung erfolgt mit vergleichsweise wenig Rauch, setzt aber wie andere Kohlearten fossiles Kohlendioxid frei.
Kohleabbau
Kohle wird im Tagebau oder unter Tage gewonnen. Die Wahl des Verfahrens hängt von Tiefe, Mächtigkeit und Lage der Lagerstätte ab.
Beide Abbauformen verändern Landschaften und Ökosysteme. Sie benötigen große technische Anlagen, Energie, Wasser und Verkehrswege.
Tagebau
Im Tagebau werden die über der Kohle liegenden Boden- und Gesteinsschichten entfernt. Große Bagger und Förderanlagen tragen das Material ab.
Das Verfahren ermöglicht die Gewinnung großer Mengen zu vergleichsweise niedrigen Kosten. Gleichzeitig führt es zu tiefen Eingriffen in Landschaft, Wasserhaushalt und Siedlungsstruktur.
Untertagebau
Beim Untertagebau wird Kohle über Schächte und Stollen aus tieferen Gesteinsschichten gewonnen. Bergleute und Maschinen arbeiten dabei unter der Erdoberfläche.
Der Abbau ist technisch aufwendig und mit Risiken wie Einstürzen, Grubengas, Staub und Wassereinbrüchen verbunden. Auch nach der Stilllegung können Bergsenkungen und Wasserprobleme bestehen bleiben.
Auswirkungen auf Landschaft und Böden
Besonders Tagebaue verändern große Flächen. Böden werden vollständig entfernt, Gewässer verlegt und Lebensräume zerstört.
Die ursprüngliche Bodenstruktur geht verloren. Beim späteren Wiederauftrag lassen sich natürliche Schichtungen und über lange Zeit entwickelte Bodenfunktionen nur begrenzt wiederherstellen.
Umsiedlungen
Für große Tagebaue werden teilweise Ortschaften, Straßen und andere Infrastrukturen verlegt. Betroffene Menschen verlieren ihre vertraute Umgebung und kulturelle Bezugspunkte.
Auch Friedhöfe, historische Gebäude und gewachsene Landschaften können betroffen sein. Finanzielle Entschädigungen gleichen solche Verluste nur teilweise aus.
Rekultivierung
Nach dem Abbau werden Tagebauflächen häufig rekultiviert. Dabei entstehen landwirtschaftliche Flächen, Wälder, Seen oder Erholungsgebiete.
Rekultivierung kann neue Nutzungen ermöglichen, stellt jedoch nicht automatisch den früheren ökologischen Zustand wieder her. Bodenentwicklung, Grundwasser und Artenzusammensetzung verändern sich langfristig.
Kohleabbau und Wasserhaushalt
Damit Tagebaue trocken bleiben, muss Grundwasser abgesenkt werden. Pumpen fördern große Wassermengen aus dem Untergrund.
Die Absenkung kann weit über das eigentliche Abbaugebiet hinausreichen. Brunnen, Feuchtgebiete, Bäche und Wälder können dadurch beeinträchtigt werden.
Grundwasserabsenkung
Sinkt der Grundwasserspiegel, trocknen Böden und Feuchtlebensräume aus. Pflanzen mit hohem Wasserbedarf verlieren ihre natürliche Versorgung.
Nach dem Ende des Abbaus steigt das Grundwasser nur langsam wieder an. Die Rückkehr zum früheren Zustand kann Jahrzehnte dauern oder aufgrund veränderter Untergrundstrukturen ausbleiben.
Saurer Grubenabfluss
Beim Kontakt schwefelhaltiger Minerale mit Sauerstoff und Wasser können saure Grubenwässer entstehen. Diese lösen Metalle aus dem Gestein.
Gelangen solche Wässer unbehandelt in Flüsse oder Grundwasser, können sie Wasserorganismen schädigen und die Wasserqualität langfristig verschlechtern.
Kohle als Energieträger
Kohle wird vor allem in Kraftwerken verbrannt. Die entstehende Wärme erzeugt Wasserdampf, der Turbinen und Generatoren antreibt.
Ein großer Teil der eingesetzten Energie geht als Abwärme verloren. Kraft-Wärme-Kopplung kann einen Teil dieser Wärme für Gebäude oder Industrie nutzbar machen.
Kohlekraftwerk
In einem Kohlekraftwerk wird gemahlene Kohle mit Luft verbrannt. Die heißen Verbrennungsgase erhitzen Wasser in einem Kessel.
Der erzeugte Dampf treibt eine Turbine an. Nach der Abkühlung wird das Wasser erneut in den Kreislauf eingespeist.
Wirkungsgrad
Der Wirkungsgrad beschreibt, welcher Anteil der eingesetzten Energie in nutzbaren Strom umgewandelt wird. Moderne Anlagen arbeiten effizienter als ältere Kraftwerke.
Auch bei hohem Wirkungsgrad entstehen jedoch große Kohlendioxidemissionen. Technische Effizienz kann die grundsätzliche Klimawirkung der Kohleverbrennung nicht beseitigen.
Kohlendioxidemissionen
Kohle besteht zu einem großen Teil aus Kohlenstoff. Bei der Verbrennung verbindet sich dieser mit Sauerstoff zu Kohlendioxid.
Pro erzeugter Energiemenge verursacht Kohle in der Regel besonders hohe Kohlendioxidemissionen. Braunkohle ist wegen ihres hohen Wassergehalts und geringeren Heizwerts besonders emissionsintensiv.
Fossiler Kohlenstoff
Der Kohlenstoff in Kohle war über Millionen Jahre im Untergrund gespeichert. Durch die Verbrennung gelangt er innerhalb kurzer Zeit in die Atmosphäre.
Natürliche Senken können nur einen Teil aufnehmen. Der verbleibende Anteil verstärkt den Treibhauseffekt und trägt zur globalen Erwärmung bei.
Kohlendioxidabscheidung
Kohlendioxid kann grundsätzlich aus Kraftwerksabgasen abgeschieden und unterirdisch gespeichert werden. Das Verfahren wird als Abscheidung und Speicherung von Kohlendioxid bezeichnet.
Es benötigt zusätzliche Energie, erhöht Kosten und verhindert nicht alle Umweltwirkungen des Kohleabbaus. Auch die dauerhafte Sicherheit geeigneter Speicher muss gewährleistet sein.
Luftschadstoffe aus Kohleverbrennung
Neben Kohlendioxid entstehen bei der Verbrennung verschiedene Luftschadstoffe. Ihre Menge hängt von Kohleart, Feuerung und Abgasreinigung ab.
Moderne Filter und chemische Verfahren können Emissionen deutlich reduzieren. Vollständig vermeiden lassen sie sich jedoch nicht.
Schwefeldioxid
Schwefeldioxid entsteht aus Schwefelverbindungen in der Kohle. In der Atmosphäre kann es Säuren und feine Partikel bilden.
Es trägt zur Versauerung von Böden und Gewässern bei und belastet die Atemwege. Rauchgasentschwefelungsanlagen verringern die Emissionen.
Stickoxide
Stickoxide entstehen bei hohen Verbrennungstemperaturen aus Stickstoff und Sauerstoff. Sie tragen zur Bildung von bodennahem Ozon und Feinstaub bei.
Technische Maßnahmen an Feuerung und Abgasreinigung können ihre Freisetzung begrenzen.
Feinstaub
Kohleasche und unvollständig verbrannte Partikel können als Feinstaub in die Luft gelangen. Kleine Partikel dringen tief in die Atemwege ein.
Elektrofilter und Gewebefilter halten einen großen Anteil zurück. Filterstäube müssen anschließend sicher behandelt werden.
Quecksilber
Kohle enthält Spuren von Quecksilber. Bei der Verbrennung kann das Metall in die Atmosphäre gelangen.
Quecksilber wird über weite Entfernungen transportiert und kann sich in Nahrungsketten anreichern. Besonders empfindlich reagieren Nervensystem und Entwicklung ungeborener Kinder.
Asche und Schlacke
Bei der Kohleverbrennung bleiben mineralische Rückstände zurück. Dazu gehören Flugasche, Kesselasche und Schlacke.
Ein Teil wird als Baustoff oder Zuschlagstoff verwendet. Andere Rückstände müssen deponiert werden.
Schadstoffgehalt
Aschen können Schwermetalle und andere problematische Stoffe enthalten. Bei unsachgemäßer Lagerung können diese ausgewaschen werden.
Eine stoffliche Nutzung setzt voraus, dass Schadstofffreisetzung und technische Eignung geprüft werden.
Kohle in der Stahlindustrie
Steinkohle wird zu Koks verarbeitet, der in Hochöfen als Brennstoff und Reduktionsmittel dient. Der Koks entzieht dem Eisenerz Sauerstoff.
Dabei entstehen große Mengen Kohlendioxid. Alternative Verfahren nutzen Wasserstoff oder elektrischen Strom, um die Emissionen zu verringern.
Kokerei
In einer Kokerei wird Kohle unter Luftabschluss stark erhitzt. Flüchtige Bestandteile werden ausgetrieben, während ein kohlenstoffreicher Feststoff zurückbleibt.
Neben Koks entstehen Gase, Teer und chemische Nebenprodukte. Undichte oder alte Anlagen können erhebliche Schadstoffemissionen verursachen.
Gesundheitliche Folgen des Kohleabbaus
Bergleute sind Staub, Lärm, Vibrationen und Unfallgefahren ausgesetzt. Feiner Kohlenstaub kann die Lunge dauerhaft schädigen.
Auch Menschen in der Umgebung von Tagebauen und Kraftwerken können durch Feinstaub, Schadstoffe und Lärm belastet werden.
Staublunge
Das langjährige Einatmen mineralischer und kohlehaltiger Stäube kann zu chronischen Lungenerkrankungen führen. Das Lungengewebe vernarbt und verliert an Leistungsfähigkeit.
Belüftung, Staubbindung und Atemschutz verringern das Risiko, können es aber nicht vollständig ausschließen.
Kohleausstieg
Kohleausstieg bezeichnet die schrittweise Beendigung der energetischen Nutzung von Kohle. Er ist ein zentraler Bestandteil des Klimaschutzes.
Erneuerbare Energien, Netze, Speicher und ein geringerer Energieverbrauch müssen die bisherige Kohleverstromung ersetzen.
Strukturwandel
Kohleregionen sind häufig wirtschaftlich stark vom Bergbau und von Kraftwerken abhängig. Ein Ausstieg verändert Arbeitsplätze, kommunale Einnahmen und regionale Identität.
Ein geplanter Strukturwandel schafft neue Beschäftigung, bildet Fachkräfte weiter und entwickelt Infrastruktur. Frühzeitige Planung verringert soziale Härten.
Renaturierung ehemaliger Abbaugebiete
Stillgelegte Tagebaue und Halden können zu neuen Landschaften entwickelt werden. Dabei entstehen Seen, Wälder, Grünflächen oder Standorte für erneuerbare Energien.
Wasserqualität, Böschungsstabilität und Grundwasser müssen langfristig überwacht werden. Einige Bergbaufolgen verursachen dauerhafte Aufgaben.
Zusammenfassung
Kohle ist ein fossiler, kohlenstoffreicher Rohstoff, der aus abgestorbenem Pflanzenmaterial entstanden ist. Zu den wichtigsten Arten gehören Braunkohle und Steinkohle.
Abbau und Verbrennung verursachen erhebliche Eingriffe in Landschaft, Wasserhaushalt, Klima und Luftqualität. Besonders die hohen Kohlendioxidemissionen machen Kohle zu einem zentralen Problem des Klimaschutzes. Ein schrittweiser Kohleausstieg erfordert den Ausbau erneuerbarer Energien und einen sozial ausgewogenen Strukturwandel.
