بشكل عام يعتبر الفحم الحجري هو المورد الطبيعي الوحيد المتوفر بكثرة في بعض دول العالم، وبالتالي يتم استخدامه على نطاق واسع كمصدر للطاقة الحرارية وأيضاً كوقود لمحطات الطاقة الحرارية التي تنتج الكهرباء، ولكن يوجد هناك بعض المشاكل المرتبطة باستخدام الفحم من الناحية البيئية، حيث ينتج عادةً عن محطات الطاقة التي تعمل بالفحم العديد من الملوثات في الهواء مثل ثاني أكسيد الكربون.
ما هو الفحم الحجري؟
هو عبارة عن صخور رسوبية ذات لون أسود أو بني قابلة للاحتراق، حيث تكونت من خلال تحلل بعض المواد النباتية في بيئة ضعيفة الأكسجين أو حتى في بيئة ترسبية للمستنقعات، وعندما يتم دفن المادة العضوية يتم ضغطها وتثبيتها على مدار ملايين السنين، والفحم أيضاً هو وقود أحفوري شائع الاستخدام يتم استخراجه من الأرض إما عن طريق التعدين تحت الأرض أو التعدين المكشوف، ويتكون الفحم بشكل أساسي من الكربون والهيدروجين والأكسجين وبعض الكبريت.
التأثيرات البيئية للفحم الحجري:
يوجد هناك العديد من الآثار البيئية الضارة للفحم، والتي قد تحدث من خلال التعدين والتحضير والاحتراق وتخزين النفايات والنقل:
الآثار السلبية للتعدين:
غالباً ما يكون لعملية تعدين الفحم آثار بيئية سلبية كبيرة، فعلى سبيل المثال ألحق التعدين السطحي أضراراً بالغة أو أنه قد دمر معظم القيمة البيئية للأرض، واستجابة للتأثيرات البيئية السلبية لتعدين الفحم ووفرة المناجم المهجورة، كما سنت الحكومة الأمريكية قانون التعدين السطحي واستصلاحه لعام 1977 الذي يتطلب من مواقع تعدين الفحم المستقبلية أن يكون لديها خطط استصلاح.
ومن المحتمل أن تولد جميع أشكال التعدين مناطق يتم فيها تكديس الفحم، وعندما يحتوي الفحم على نسبة كبيرة من الكبريت فإن أكوام الفحم تولد حقاً تصريفاً عالي الحمضية وغنياً بالمعادن عند تعرضها لهطول الأمطار، ويمكن أن تلحق هذه المعادن ضرراً شديداً بدورات المياه المتدفقة، ولكن للتخفيف من هذه المشاكل في البلدان المتقدمة يتم مراقبة جودة المياه باستمرار في مناجم الفحم، كما يتم أيضاً ضخ المياه الملوثة هذه إلى منشأة معالجة تعمل على تحييد وإزالة الملوثات.
الآثار الضارة لحرق الفحم:
قد ينتج عن احتراق الفحم ثاني أكسيد الكربون (CO2) وأكاسيد النيتروجين (NOx) وكميات متفاوتة من ثاني أكسيد الكبريت (SO2) وملوثات أخرى اعتماداً على مكان تعدينها، حيث تمثل محطات الطاقة التي تعمل بالفحم أكبر مصدر لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون، والذي يُعتقد أنه سبب رئيسي للاحترار العالمي.
كما ينبعث الميثان من تعدين الفحم والمناجم المهجورة، وهو غاز آخر مرتبط بالاحترار العالمي، وأيضاً يتفاعل ثاني أكسيد الكبريت مع الأكسجين لتكوين غاز ثلاثي أكسيد الكبريت (SO3)، والذي يتفاعل بدوره مع الرطوبة في الهواء لتكوين حمض الكبريتيك، وعادةً يتم إرجاع هذا الحمض الموجود في الغلاف الجوي إلى الأرض على شكل مطر حمضي.
الآثار السلبية للنفايات:
تشمل نفايات منتجات حرق الفحم: الرماد المتطاير ورماد القاع وبقايا الغلايات، وأيضاً يتم الافراج عن كثير من المعادن الثقيلة مثل: الزرنيخ والزئبق والنيكل والزنك والكروم والرصاص والباريوم والكادميوم والنحاس والسيلينيوم، كما تحتوي نفايات الفحم على مستويات منخفضة من: الراديوم واليورانيوم والثوريوم والنظائر المشعة الأخرى التي تحدث بشكل طبيعي، وعلى الرغم من أن هذه المواد عبارة عن شوائب ضئيلة إلا أنه يتم حرق كمية كافية من الفحم حتى تصل إلى كميات كبيرة، ويمكن أن تكون خطيرة إذا تم إطلاقها في البيئة.
ومع ذلك تستخدم بعض محطات الطاقة الحديثة مجموعة متنوعة من التقنيات للحد من ضرر نفاياتها وتحسين كفاءة الحرق، ولكن لا يتم تنفيذ هذه التقنيات دائماً لأنها تضيف إلى التكلفة الرأسمالية لمحطة الطاقة، وللقضاء على الانبعاثات من محطات الفحم اقترح العديد من العلماء استخدام تقنيات التقاط الكربون وتخزينها، ولكنه لم يتم بعد استخدامها تجارياً.
الآثار السلبية من خلال نقل الفحم:
قد يمثل نقل الفحم مكوناً واحداً من دورة الفحم الكاملة بدءاً من التنقيب عن الوقود واستخراجه إلى التخزين وأخيراً تحويله إلى منتج للاستخدام النهائي للمستهلكين، ومثل جميع مكونات الدورة تنتج التأثيرات البيئية من نقل الفحم، حيث أنه يتم نقل الفحم عن طريق السكك الحديدية والشاحنات والمياه وخطوط أنابيب الطين، وقد تحدث التأثيرات البيئية لنقل الفحم أثناء التحميل أو على الطريق أو أثناء التفريغ.
ومن المحتمل أن تؤثر هذه على أنظمة الطبيعية بما في ذلك: الزراعة والغابات والآثار والبستنة وتربية الأحياء المائية والمباني والمنشآت، كما أنها قد تنطوي على وفاة أو إصابة بعض البشر، حيث حظيت التأثيرات البيئية لنقل الفحم على البشر بأكبر قدر من الاهتمام في مجموعة من الدراسات التي أجريت مع وزارة الطاقة.
