פחם

מתוך אקו-ויקי, מקום מפגש בנושאי אקולוגיה, חברה וכלכלה.
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
פחם

פחם או פחם אבן (באנגלית: Coal) הוא דלק מחצבי שנוצר על ידי דחיסה בת מאות מיליוני שנים של חומר צמחי במעבי האדמה. הפחם הוא מחצב שחור או חום-שחור שמוכן לבעירה. הוא מורכב בעיקר מהיסודות פחמן ומימן, יחד עם כמויות קטנות של יסודות אחרים, בעיקר גופרית. פחם מופק מן הקרקע בכרייה, במכרות פתוחים או תת-קרקעיים.

כיום, הפחם תורם 30% למשק האנרגיה העולמי וכ-50% ממשק החשמל העולמי. עתודות הפחם נחשבות לגדולות ביותר מכל הדלקים המחצביים. שריפת פחם היא המקור האנושי העיקרי לפליטת גז החממה פחמן דו חמצני ומקור חשוב לסוגי זיהום אוויר נוספים כמו תחמוצות גופרית הגורמות לגשם חומצי.

מקור הפחם

מקורו של הפחם הוא בצמחים ומעצים שחיו מערכות אקולוגיות קדומות. שרידי הצמחים שקעו בקרקעית ביצות, והצטברו בהן, ושכבות הבוץ והמים מנעו חמצון ופירוק ביולוגי שלהם, וחזרה של הפחמן חזרה לאטמוספירה. לאחר מכן שקעו הקרקעות עם שאריות הצמחים אל מתחת לשכבות סלע אחרות, ונדחסו בחום ובלחץ גבוהים של מעבי האדמה, דבר שגרם להתאבנות וליצירת הפחם.

תכולת הפחם וסוגיו

הפחם האיכותי מורכב מבין 92% ל-98% פחמן. שאר הפחם מורכב מחומרים אחרים, לרוב מימן, חנקן, חמצן, גופרית, מים ואפר. איכותו של הפחם נקבעת על פי תכולת הפחמן שבו. ככל ששכבת הפחם קדומה יותר, כך גבוהה יותר איכותה של השכבה ואחוז הפחמן שבה גבוה יותר.

סוגי הפחם מתחלקים לארבעה על פי דרגת איכותם:

  • ליגניט - מכיל בין 46% ל-60% פחמן
  • פחם תת-ביטומני – מכיל בין 60% ל-79% פחמן
  • פחם ביטומני - מכיל בין 69% ל-86% פחמן
  • אנתרציט - מכיל בין 86% ל-98% פחמן

כריית פחם

כריית פחם היא עבודה קשה ומסוכנת, שהעוסקים בה חשופים למחלות שונות. לאורך רוב ההיסטוריה כורי פחם נחשבו כדוגמה ל"עובדים שחורים" או עובדים עניים מאד שחיים מהיד לפה. עקב המהפכה התעשייתית גדל הצורך בעוד ועוד פחם ונכרו עוד ועוד מכרות במדינות שונות כמו בריטניה, ארצות הברית וכו'. כורי פחם, בדומה לעובדים רבים במאה ה-18 ו-19 עבדו שעות ארוכות מתחת לאדמה, כאשר המכרות עצמם נמצאים בסכנת התמוטטות, הצפות גז, פיצוצים עקב דליפות גז וכו'. תנאי העבודה הקשים הונצחו בשירים וסיפורים רבים שבהם הכורים הם הצד החלש והפגיע והעני של החברה. לדוגמה דמותו של מורדי, כורה צעיר בספרו של ג'ורג' מקדונלד, "הנסיכה והשדונים".

תנאי העבודה הקשים של הכורים הובילו להקמת ארגוני עובדים במהלך המאה ה-19 וכן להצטרפות כורים ואיגודים רבים לתנועה הסוציאליסטית. בסוף המאה ה-19 ותחילת המאה ה-20 היו התנגשויות רבות בין כורי פחם לבין בעלי הון, שכירי חרב שהם שכרו ואף כוחות צבא ומשטרה. דוגמה להתנגשות כזו היה הטבח בלאדלו באפריל 1914 ו"מלחמות הפחם של קולרדו" בשנים אלה. התנגשויות אלה הובילו לשינוי חוקי העבודה בארצות הברית בין היתר הגבלה של עבודת ילדים (מה שהעלה את השכר) והגבלת מספר שעות העבודה ביום. דוגמה להתנגשות אחרת הייתה בשנות ה-50 של המאה ה-20 מתאורת בסרט מלח הארץ. התנגשות נוספת הייתה שביתת הכורים הגדולה באנגליה בשנות ה-80 מול חברות הכרייה ומרגרט תאצ'ר.

שימושי הפחם

צריכת האנרגיה העולמית לפי סוגי דלקים, 1965-2011. למרות חסרונותיו הרבים הפחם הוא דלק זול במיוחד, ולכן השימוש בו גדל בקצב מהיר יותר מכל הדלקים המחצביים האחרים, בקצב של 8.5% בשנה.

הפחם הוא מקור אנרגיה נפוץ במיוחד הניתן להצתה ולבעירה, ובני האדם למדו להשתמש בו להסקה ולתעשייה מזה זמן רב. היום, השימוש העיקרי בפחם הוא להפקת חשמל. צריכת הפחם במאתיים השנים האחרונות גדלה פי 100, והשימוש בו ממשיך להתרחב.

הפחם הבוער מחמם מים ההופכים לקיטור, והלחץ הגבוה של הקיטור משמש לשם סיבוב טורבינה הקשורה לדינאמו המפיק חשמל. תחנת כח המופעלת על ידי פחם נחשבת למזהמת יותר מאשר תחנות נפט, סולר או גז טבעי. אך מצד שני זהו אחד ממקורות האנרגיה הזולים שיש, אם מתעלמים מעלויות חיצוניות כמו זיהום אוויר, גשם חומצי, התחממות עולמית ועוד. היות והתעלמות כזו היא דבר נפוץ, במסגרת הכחשת זיהום, השימוש בפחם נפוץ. בתהליך זיקוק פחם נוצר קוק.

נכון ל-2008, פחם הוא מקור האנרגיה הגדול ביותר לייצור חשמל בעולם, וחצי מהחשמל בעולם מופק מפחם. פחם הוא מקור האנרגיה השני בחשיבותו למשק האנרגיה העולמי, וחשיבותו עולה בשנים האחרונות. בשנת 2000 פחם תרם 25% מהאנרגיה העולמית, לעומת 38% שתרם הנפט. עד שנת 2011 השימוש בפחם עלה ל-30% מסך הצריכה העולמית והנפט ירד ל-33% (השימוש בשני הדלקים עלה מבחינת אבסולוטית).

הפחם יכול לעבור תהליכים כמו הנזלה וגזיפיקציה כדי להשתמש בו כמקור אנרגיה לשימושים אחרים שבהם משתמשים היום בנפט או בגז טבעי, אך הדבר כרוך באובדן אחוז גבוה של האנרגיה.

השפעות סביבתיות של פחם

לפי ה-IPCC, פחם הוא המקור העיקרי לפליטות אנושיות של גז החממה פחמן דו חמצני, דבר שתורם להתחממות עולמית ולשינויי אקלים. מבחינת פליטות של פחמן דו חמצני, פחם גורם לפליטה גבוהה במעט מזו של הנפט וגבוהה פי 2 מאשר הפליטה של גז טבעי.

פחם גורם לזיהום אוויר בצורה של פליטת חלקיקים וכן בגלל פליטה של תחמוצות גופרית הגורמים לגשם חומצי.

שריפת הפחם פולטת תוצרי לוואי שכוללים אורניום, ותוריום (מתכות רדיו אקטיביות). תחנות כוח ללא מלכודות אפר מתאימות הן אחד הגורמים העיקריים לחשיפת בני אדם לקרינה רדיואקטיבית. אם יש מלכודות אפר עדיין יש בעיה בשאלה מה לעשות עם אפר הפחם וכיצד למנוע חשיפה של בני אדם לקרינה ממנו.

שריפת הפחם היא מקור חשוב לזיהום האוויר במתכות כבדות. לדוגמה 2 תחנות הכוח הפחם הגדולות בישראל, תחנת הכח רוטנברג באשקלון ותחנת הכח אורות רבין בחדרה, פולטות יחד 160 ק"ג כספית בשנה, שמהווים 48% מסך פליטות הכספית לאוויר בישראל. זיהום אוויר במתכות כבדות עלול להתגלגל הלאה כזיהום קרקע וכזיהום מים ומשם להגיע לשרשרת המזון ולפגוע במערכות אקולוגיות ובאדם. זיהום כספית לדוגמה עלולה להתגלגל אל מערכות ימיות ולגרור זיהום של דגים ושל בעלי חיים מימיים וכן נזק לבני האדם הניזונים מהם. [1]

בנוסף גם כריית הפחם יכולה לגרום לנזקים סביבתיים ניכרים.

עתודות הפחם

Postscript-viewer-shaded.png ערך מורחב - שיא תפוקת הפחם
עתודות הפחם ביחס לצריכה באיזורים שונים בעולם. היחס העולמי ירד מ-200 שנה ל-118 שנה בתוך 20 שנה בלבד. בכל שנה ירדו 4 שנים בממוצע מהיחס. אם קצב אזילה זה ישמר, עתודות הפחם יאזלו עד שנת 2040

אנשים רבים, כולל אנשי מקצוע, חושבים שיש עתודות פחם למאות שנים. דבר זה נובע מהנחה רווחת לפיה קצב צריכת הפחם ישמר כמו שהוא. היות ובשנות ה-70 היה פחם ל-400 שנה, ההנחה היא שכיום, במיוחד עקב הוספת גילוי מאגרים חדשים, יש גם פחם ל-400 שנה. דבר זה אינו מתחשב בכך שיש גידול אוכלוסין וכן גידול בצריכה לנפש עקב צמיחה כלכלית במיוחד במדינות מתועשות, שהגידול בביקוש גדול בהרבה מקצב הגילוי של מאגרים חדשים.

לפי סקר האנרגיה של חברת BP, היחס בין עתודות מוכחת של פחם, ובין קצב ההפקה הנוכחי של פחם ירד מיחס של 1:200 בשנות 1990, ליחס של 1:118 בשנת 2010. אם בשנת 1990, היו עוברים לכלכלת מצב יציב עם ייצוב אוכלוסין וצמיחה כלכלית אפסית, ואם לא היו מוצאים עתודות נוספות של פחם, אזי ברמות הצריכה של 1990 כמות הפחם הייתה מספיקה עד לשנת 2190. היות ורמות הצריכה גדלו, ולמרות גילוי של מרבצי פחם חדשים, עתודות הפחם מספיקות, נכון לשנת 2010 ל-118 שנים בלבד, כלומד עד לשנת 2128.[1]

אם קצב זה של ירידה ביחס עתודות מוכחות לקצב ההפקה ישמר, פרוש הדבר שכל שנה שחולפת, מורידה 4 שנים מהיחס. כלומר כילוי כלל המאגרים המוכחים עד שנת 2040.

עיקר הירידה ביחס עתודות-הפקה התרחש בדרום ומרכז אמריקה, במזרח התיכון ובאפריקה, ובאסיה הפסיפית (המזרח הרחוק ואוסטרליה), כאשר צפון אמריקה ואירו-אסיה ואירופה שמרו על יחס דומה לאורך השנים.[1]

35% מעתודות הפחם נמצאות באירואסיה ואירופה (בעיקר ברוסיה ומדינות ברית המועצות נוספות), 30% נמצאות באסיה הפסיפית (בעיקר סין ואוסטרליה), 28% נמצאים בצפון אמריקה, 4% בלבד במזרח התיכון ובאפריקה ו-1.5% בדרום אמריקה ובמרכזה.[1]

עתודות הפחם גדולות בהרבה מעתודות הנפט והגז הטבעי. הצפי הוא כי שיא תפוקת הפחם צפוי להיות אחרי שיא תפוקת הנפט ושיא תפוקת הגז, אם כי יש מחלוקות בקשר לתאריך שבו דבר זה יתרחש.

עיקר עתודות הפחם המוכחות נמצאות בארצות הברית (27%), רוסיה (17%), סין (12%), הודו (10%), אוסטרליה (8%), דרום אפריקה (5%), אוקראינה (3%) וקזחסטן (3%).

בשנת 2000 מחיר הפחם היה כ-30-20 דולר לטונה, ומחיר זה עלה עד ל-200 דולר ב-2008. עליה של פי 10 בתוך 8 שנים. [2] נכון לסוף שנת 2016 מחיר הפחם עומד על כ-50 דולר לטון. [3]

שימוש בפחם בישראל

במדינת ישראל רוב הפקת החשמל במדינה התבססה עד לעשור הראשון של המאה ה-21 על פחם. הפחם מיובא מארצות הברית, דרום אפריקה, פולין ומדינות ברית המועצות לשעבר. דבר זה מהווה חלק ניכר מצריכת האנרגיה הכוללת של המדינה שכוללת גם ייבוא נפט ותזקיקי נפט לשם תחבורה ותעשייה. עם הגילוי של גז טבעי בישראל החלה הסבת תחנות כוח של מזוט או סולר לתחנות הפועלות על גז טבעי. גז טבעי מקומי הוא זול יותר יחסית לדלקים כמו סולר ומחירו דומה לזה של מחיר הפחם. עם זאת ייבוא של גז הוא אופרציה מורכבת ובישראל פירוש הדבר ייבוא של גז נוזלי שהוא יקר בהרבה מגז מקומי. קשה להחליף בין גז לפחם שכן מדובר בתחנות כוח שונות הדורשות טורבינות שונות ודוודים שונים. משיקולים של הבטחת אספקה ויתירות לא מעבירים את כל משק החשמל בישראל לגז טבעי אם כי הוא חוסך בזיהום אוויר ובפליטות של גזי חממה. נכון לשנת 2016 נותרו בישראל שתי תחנות פחמיות גדולות - תחנת הכוח "אורות רבין" בחדרה ותחנת הכוח "רוטנברג" באשקלון.

כמות ניכרת של זיהום אוויר מקורה בשתי התחנות הפחמיות הללו- במונחים של חומר חלקיקי, ומתכות כבדות. התחנות הפחמיות הן אחד המקורות החשובים ביותר לרוב הפליטה של מתכות כבדות מסוכנות לאוויר כולל ארסן, עופרת כספית שנמצאות בכמויות קטנות בפחם - לפי הדיווחים לרשם הפליטות של המשרד להגנת הסביבה, בשנת 2014 תחנת הכוח אורות רבין פלטה לאוויר 532 ק"ג ארסן ו-32 ק"ג של כספית, תחנת הכח רוטנברג פלטה 427 ק"ג ארסן, 72 ק"ג עופרת, ו-7 ק"ג כספית. [4]

לפי מכתב של השר להגנת הסביבה, אבי גבאי, לחברת החשמל מדצמבר 2015, השימוש בפחם בתחנת הכוח הפחמית בחדרה גורר תמותה עודפת של 155 אנשים בשנה באיזור, ותחנת הכוח הפחמית באשקלון גוררת תמותה עודפת של 59 אנשים- סך של כ-214 מקרי מוות עודפים בכל שנה. הערכות אלה מתבססות על מחקרים שנעשו בעולם ולא על נתונים בארץ עקב מחסור במחקרים בנושא. [5]

ראו גם

קישורים חיצוניים

הערות שוליים

אנרגיה

מושגים: אקסרגיהאנטרופיההחוק השני של התרמודינמיקההחזר אנרגיה על השקעת אנרגיהאנרגיה גלומהיחידות מידה לאנרגיה

אנרגיה

אנרגיה כלכלה וסביבה: משק האנרגיה העולמימשאבים מתכליםדלק מחצביפחםנפטגז טבעיאנרגיה גרעיניתבסיס אנרגטי לכלכלהייצור ראשונישיא תפוקת הנפטשיא תפוקת הפחםהתחממות עולמיתזיהום אווירעקרון העוצמה המקסימליתחקלאות ואנרגיה

אנרגיה מתחדשת: אנרגיה סולאריתאנרגיית רוחאנרגיה גאותרמיתייצור ראשוניאנרגיית יםביו דיזלאנרגיית גלי יםדלק אצותמשאבת חוםתנור שמשכבשן סולאריתאורת אור יוםכלי תחבורה מונעי רוחאנרגיה בת קיימא - ללא האוויר החם

שימור אנרגיה: פרדוקס ג'בונסBedZEDתחבורת אופנייםעירוניות מתחדשתבנייה ירוקהתאורת אור יוםצמחונותהתייעלות אנרגטית

אנרגיה בישראל: משק האנרגיה בישראלגז טבעי בישראלאנרגיה מתחדשת בישראלאנרגיה סולארית בישראלמוסד שמואל נאמןבתי זיקוק לנפטהחברה לאנרגיה מתחדשת אילת-אילות