ถ่านหิน

ถ่านหิน

ถ่านหิน คือ หินตะกอนชนิดหนึ่งที่เกิดจากการตกตะกอนสะสมของซากพืชในยุคดึกดำบรรพ์เป็นเวลายาวนานหลายล้านปี จนตะกอนนั้นได้เปลี่ยนสภาพไปและมีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นธาตุคาร์บอน โดยมีธาตุอื่นๆทั้งที่เป็นก๊าซและของเหลวปนอยู่ด้วยในสัดส่วนที่น้อยกว่าและเป็นแร่เชื้อเพลิงสามารถติดไฟได้ มีสีน้ำตาลอ่อนจนถึงสีดำ มีทั้งชนิดผิวมันและผิวด้าน น้ำหนักเบา ถ่านหินประกอบด้วยธาตุที่สำคัญ 4 อย่างได้แก่ คาร์บอน ไฮโดรเจนไนโตรเจน และออกซิเจน นอกจากนั้น มีธาตุหรือสารอื่น เช่น กำมะถัน เจือปนเล็กน้อย ถ่านหินที่มีจำนวนคาร์บอนสูงและมีธาตุอื่น ๆ ต่ำ เมื่อนำมาเผาจะให้ความร้อนมาก ถือว่าเป็นถ่านหินคุณภาพดี

ประเภท

การเกิดถ่านหินมีความหลากหลายทั้งจากปัจจัยของแหล่งกำเนิด ระยะเวลาและสภาวะต่างๆ ทำให้ถ่านหินจากแหล่งต่างกันมีองค์ประกอบและคุณสมบัติต่างกันและถูกแบ่งประเภทไว้เป็นศักดิ์ (RANK) ตามความสมบูรณ์ทางธรณีวิทยาที่กลายเป็นถ่านหิน (Coalification Process) สามารถแยกประเภทตามลำดับชั้นได้เป็น 5 ประเภท คือ^[1]

1.       พีต (Peat) เป็นขั้นแรกในกระบวนการเกิดถ่านหิน ประกอบด้วยซากพืชซึ่งบางส่วนได้สลายตัวไปแล้ว แต่ซากพืชบางส่วนยังสลายตัวไม่หมด ยังมองเห็นเป็นลำต้น กิ่ง หรือใบ มีสีน้ำตาลถึงสีดำ มีปริมาณคาร์บอนต่ำ ประมาณร้อยละ 50-60 โดยมวล มีปริมาณออกซิเจนและความชื้นสูงแต่สามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงได้

2.       ลิกไนต์ (Lignite) เป็นถ่านหินที่มีสีน้ำตาลผิวด้าน มีซากพืชหลงเหลืออยู่เล็กน้อย มีคาร์บอนร้อยละ 60-75 มีออกซิเจนค่อนข้างสูง มีความชื้นสูงถึงร้อยละ 30-70 เมื่อติดไฟมีควันและเถ้าถ่านมาก มีความชื้นมาก เป็นถ่านหินที่ใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับผลิตกระแสไฟฟ้า บ่มใบยาสูบ

3.       ซับบิทูมินัส (Subbituminous) เป็นถ่านหินที่ใช้เวลาในการเกิดนานกว่าลิกไนต์ มีสีน้ำตาลถึงสีดำ ผิวมีทั้งด้านและเป็นมัน มีทั้งเนื้ออ่อนและเนื้อแข็ง มีความชื้นประมาณร้อยละ 25-30 มีคาร์บอนสูงกว่าลิกไนต์ เป็นเชื้อเพลิงที่มีคุณภาพเหมาะสมในการผลิตกระแสไฟฟ้าและงานอุตสาหกรรม

4.       บิทูมินัส (Bituminous) เป็นถ่านหินที่ใช้เวลาในการเกิดนานกว่าซับบิทูมินัส เนื้อแน่น แข็ง มีสีน้ำตาลถึงสีดำสนิท ประกอบด้วยชั้นถ่านหินสีดำมันวาว ใช้เป็นเชื้อเพลิงเพื่อการถลุงโลหะ และเป็นวัตถุดิบเพื่อเปลี่ยนเป็นเชื้อเพลิงอื่นๆ

5.       แอนทราไซต์ (Anthracite) เป็นถ่านหินที่ใช้เวลาในการเกิดนานกว่าบิทูมินัส มีลักษณะดำเป็นเงา มันวาวมาก มีรอยแตกเว้าแบบก้นหอย มีปริมาณคาร์บอนประมาณร้อยละ 90-98 ความชื้นต่ำประมาณร้อยละ 2-5 มีค่าความร้อนสูงแต่ติดไฟยาก เมื่อติดไฟให้เปลวไฟสีน้ำเงิน ไม่มีควัน ใช้เป็นเชื้อเพลิงในอุตสาหกรรมต่างๆ

ตารางเปรียบเทียบคุณสมบัติของถ่านหินแต่ละประเภท

ประเภทถ่านหิน	ค่าความร้อน	ค่าความชื้น	ปริมาณขี้เถ้า	ปริมาณกำมะถัน
ลิกไนต์	ต่ำ - ปานกลาง	สูง	สูง	ต่ำ - สูง
ซับบิทูมินัส	ปานกลาง - สูง	ปานกลาง	ปานกลาง	ปานกลาง
บิทูมินัส	สูง	ต่ำ	ต่ำ	ต่ำ
แอนทราไซต์	สูง	ต่ำ	ต่ำ	ต่ำ

การใช้ประโยชน์

ถ่านหินถูกนำมาใช้ประโยชน์อย่างแพร่หลาย เนื่องจากมีแหล่งสำรองกระจายอยู่ทั่วโลกและปริมาณค่อนข้างมาก การขุดถ่านหินขึ้นมาใช้ประโยชน์ไม่ยุ่งยากซับซ้อน ถ่านหินราคาถูกกว่าน้ำมัน ถ่านหินส่วนใหญ่จึงถูกนำมาเป็นเชื้อเพลิงในอุตสาหกรรมต่าง ๆ ที่ใช้หม้อน้ำร้อนในกระบวนการผลิต เช่น การผลิตไฟฟ้า การถลุงโลหะ การผลิตปูนซีเมนต์ การบ่มใบยาสูบ และการผลิตอาหาร เป็นต้น นอกจากนั้นยังมีการใช้ประโยชน์ในด้านอื่น เช่น การทำถ่านสังเคราะห์ (Activated Carbon) เพื่อดูดซับกลิ่น การทำคาร์บอนด์ไฟเบอร์ (Carbon Fiber) ซึ่งเป็นวัสดุที่มีความแข็งแกร่งแต่มีน้ำหนักเบา และการแปรสภาพถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงเหลว (Coal liquefaction) หรือ เป็นแปรสภาพก๊าซ (Coal Gasification) ซึ่งเป็นการใช้ถ่านหินแบบเชื้อเพลิงสะอาดเพื่อช่วยลดมลภาวะจากการใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงได้อีกทางหนึ่ง ภายใต้กระบวนการแปรสภาพถ่านหิน จะสามารถแยกเอาก๊าซที่มีฤทธิ์เป็นกรดหรือเป็นพิษ และสารพลอยได้ต่าง ๆ ที่มีอยู่ในถ่านหินนำไปใช้ประโยชน์อื่นได้อีก เช่น กำมะถันใช้ทำกรดกำมะถันและแร่ยิปซัม แอมโมเนียใช้ทำปุ๋ยเพื่อเกษตรกรรม เถ้าถ่านหินใช้ทำวัสดุก่อสร้าง เป็นต้น

ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงหลักในการผลิตไฟฟ้าของโลก โดยมีสัดส่วนประมาณร้อยละ 41 มากกว่าเชื้อเพลิงชนิดอื่น เนื่องจากมีราคาถูก และสามารถจัดหาได้ง่าย การใช้ถ่านหินเพื่อผลิตไฟฟ้าในโรงไฟฟ้าทั่วไปจะใช้ความร้อนจากการเผาไหม้ถ่านหินมาต้มน้ำให้เกิดไอน้ำโดยใช้หม้อไอน้ำ (Steam Boiler) หรือเครื่องกำเนิดไอน้ำ (Steam Generator)และส่งไอน้ำไปขับเคลื่อนกังหันไอน้ำ (Steam Turbine)และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (Generator)เพื่อผลิตไฟฟ้า

นอกจากใช้ถ่านหินเพื่อผลิตไฟฟ้าแล้ว ถ่านหินยังเป็นแหล่งพลังงานความร้อนที่สำคัญในภาคอุตสาหกรรม เช่น อุตสาหกรรมถลุงเหล็ก ปูนซีเมนต์ กระดาษ อาหาร เป็นต้น สารเคมีต่างๆ ในถ่านหินยังสามารถแยกออกมาเพื่อผลิตพลาสติก น้ำมันทาร์ ไฟเบอร์สังเคราะห์ ปุ๋ย และยาได้

แหล่งถ่านหินนั้นมีกระจายอยู่เกือบทุกประเทศทั่วโลก ซึ่งแหล่งที่สามารถขุดขึ้นมาใช้ประโยชน์ได้ (Recoverable Reserves) มีประมาณ 70 ประเทศ ซึ่งจากการประมาณปริมาณสำรองถ่านหินของโลก โดย Energy Information Administration ประเทศสหรัฐอเมริกา พบว่าในปี พ.ศ. 2546 ทั่วโลกมีปริมาณสำรองถ่านหิน 1,000,912 ล้านตัน โดยพื้นที่ที่มีปริมาณสำรองถ่านหินอยู่มาก ได้แก่ ในทวีปอเมริกาเหนือ โดยเฉพาะประเทศสหรัฐอเมริกา ทวีปยุโรป โดยเฉพาะประเทศโปแลนด์ เยอรมัน และทวีปเอเชีย โดยเฉพาะประเทศจีน ออสเตรเลีย อินเดีย และประเทศรัสเซีย

เนื่องจากถ่านหินมีราคาถูก สามารถจัดหาได้ง่ายและกองเก็บไว้ในโรงไฟฟ้าได้ทำให้การผลิตไฟฟ้าเพื่อรองรับไฟฟ้าขั้นต่ำ (Base Load Demand) ส่วนความผันผวนของราคาถ่านหิน เนื่องจากถ่านหินเป็นสินค้า (Commodity)ชนิดหนึ่งซึ่งมีการซื้อขายกันในตลาดโลกเช่นเดียวกับน้ำมัน ราคาถ่านหินจึงอาจมีแนวโน้มสูงขึ้นหรือต่ำลงในลักษณะเดียวกับน้ำมันได้ ซึ่งเป็นไปตามสภาวะเศรษฐกิจ ความต้องการใช้ และการเก็งกำไรในตลาด อย่างไรก็ตามถ่านหินยังคงมีราคาถูกเมื่อเปรียบเทียบกับเชื้อเพลิงชนิดอื่น

แนวโน้มการผลิต

ในปี 2549 จีนเป็นผู้ผลิตถ่านหินมากที่สุด ร้อยละ 38 ตามด้วย สหรัฐอเมริกาและอินเดีย ตามการสำรวจของกรมทรัพยากรธรณี ของอังกฤษ ในปี 2555 สหรัฐอเมริการ ได้ลดกำลังการผลิตถ่านหินลงร้อยละ 7 และมีการปิดโรงไฟฟ้าถ่านหิน แล้วใช้แก๊สธรรมชาติในการผลิตไฟฟ้าแทน โดยความต้องการถ่านหินในประเทศที่ลดลง แต่ส่งออกถ่านหินในปริมาณเพิ่มขึ้น โดยประเทศแถบแปซิฟิกตะวันตกเฉียงเหนือ ได้ผลิตถ่านหินเพื่อส่งออกไปยังจีน และประเทศต่างๆในทวีปเอเชีย ในปี 2556 ปัญหาทางด้านสิ่งแวดล้อม เพราะถ่านหินมีกำมะถันอยู่เป็นจำนวนมาก

ปริมาณถ่านหินสำรองของโลก

จากการสำรวจพบว่า โลกของเรามีปริมาณถ่านหินสำรองประมาณ 948 พันล้านตัน ในปี 2550 มีการใช้ถ่านหิน 7.075 พันล้านตัน เทียบได้กับ ปริมาณน้ำมันดิบ 57 ล้านบาร์เรล ต่อวัน หรือเทียบกับ ก๊าซธรรมชาติ 51 ล้านบาร์เรล ต่อวัน (ข้อมูล ปี 2550)

จากการรายงานของ British Petroleum ในปี 2550 ในปี 2551 พบว่ามีปริมาณถ่านหินสำรองที่สามารถใช้ได้ประมาณ 147 ปี ตัวเลขนี้เป็นเพียงการขุดเจาะสำรวจของบริษัทด้านพลังงาน ซึงอาจมีพื้นที่มีถ่านหินแต่ไม่ได้รับการสำรวจอยู่ ในปัจจุบันบริษัทด้านพลังงานได้เร่งสำรวจปริมาณถ่านหินสำรองทั่วโลก แต่บางประเทศขาดการปรับปรุงฐานข้อมูลทรัพยากรของต้นเอง ทำให้ข้อมูลมีความคลาดเลือนได้

การใช้ถ่านหินในประเทศไทย

ถ่านหินส่วนใหญ่ที่พบในประเทศไทยเป็นลิกไนต์ (Lignite) ที่มีคุณภาพค่อนข้างต่ำ คือมีค่าความร้อนต่ำ ความชื้นสูง เถ้าสูง และบางแหล่งมีปริมาณซัลเฟอร์สูง โดยมีแหล่งใหญ่ที่สุดอยู่ที่ อ.แม่เมาะจ.ลำปาง

นอกจากนั้นแล้ว ยังมีถ่านหินที่มีคุณภาพสูงขึ้นคือ ซับบิทูมินัส (Sub bituminous) และแอนทราไซต์ (Anthracite)อยู่เพียงเล็กน้อย ที่จังหวัดเลย สำหรับปริมาณถ่านหินสำรองของประเทศไทย แบ่งเป็นลิกไนต์สำหรับผลิตไฟฟ้า มีปริมาณ 1,140 ล้านตัน และซับบิทูมินัส ที่ใช้สำหรับอุตสาหกรรม ประมาณ 200 ล้านตัน

ปัจจุบันประชาชนชาวไทยยังไม่ยอมรับเชื้อเพลิงถ่านหินเนื่องจากประสบการณ์ในอดีตของโรงไฟฟ้าแม่เมาะ ซึ่งเทคโนโยยีในสมัยนั้นยังไม่ทันสมัยและการลงทุนติดตั้งเครื่องมืออุปกรณ์ควบคุมมลภาวะอาจยังไม่คุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ ประกอบกับแหล่งถ่านหินในประเทศเป็นถ่ายหินที่คุณภาพไม่ดีนัก ถึงแม้ภายหลังจะได้รับการบริหารจัดการเป็นอย่างดี ทั้งด้านเทคโนโลยีที่สะอาดและการได้รับความยอมรับในพื้นที่ แต่ก็ยังเป็นที่กังวลของหลายฝ่าย จึงทำให้ความรู้เกี่ยวกับเทคโนโลยีถ่านหินยังไม่แพร่หลายมากนักในประเทศไทย

ข้อมูลจาก : http://th.wikipedia.org/wiki/%E0%B8%96%E0%B9%88%E0%B8%B2%E0%B8%99%E0%B8%AB%E0%B8%B4%E0%B8%99