Die Entstehung der

Rheinischen Braunkohle

Wo früher tropische Landschaften waren, exotische Pflanzen, Mammutbäume und Riesenfarne wucherten und sich Saurier tummelten, liegt heute das Rheinische Braunkohlerevier.

Voraussetzung zur Kohlebildung

Grundsätzlich sind geeignete geologische Gebiete für die Bildung von Kohle erforderlich. In Deutschland ist das vereinfacht betrachtet die Mitteleuropäische Senke, in der Sedimentation über viele Millionen Jahre erfolgt ist.
Die Mitteleuropäische Senke schob sich zwischen das Rothaargebirge und die Eifel.

Es entwickelte sich eine tropische Sumpflandschaft mit riesigen Farnen, Schachtelhalmen und Mamutbäumen. Diese starben ab und versanken im sumpfigem Boden. Unter sauerstoffabschluss bildete sich so über Jahrmillionen ein mächtiges Moor.

In einem Gebiet zwischen den heutigen Städten Köln, Aachen und Düsseldorf war ein idealer Ort zur Ausbildung von tropischen Sümpfen und Mooren.

Beim Inkohlungsprozess verflüchtigen sich die Anteile von Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff, so dass der Kohlenstoff-Gehalt zum Schluss auf nahezu 100% ansteigt.

1. Phasen der Inkohlung (Inkohlungsreihe)

Der Prozess verläuft über mehrere Stufen, die sich durch steigenden Kohlenstoffgehalt und physikalische Veränderungen auszeichnen:
Vertorfung (biochemische Phase): In Sümpfen sterben Pflanzen ab. Unter anaeroben Bedingungen (Sauerstoffmangel) zersetzen Mikroorganismen Teile des Materials, es entsteht Torf.
Braunkohlebildung (geochemische Phase): Durch Absenkung gerät der Torf unter Druck. Wasser wird ausgepresst. Es entsteht Braunkohle (ca. 60–75 % Kohlenstoff).
Steinkohlebildung (geochemische Phase): Bei weiter erhöhter Temperatur (ca. 35 °C und mehr) und höherem Druck werden weitere flüchtige Bestandteile (Wasser, Methan) abgespalten. Der Kohlenstoffanteil steigt auf 75–90 %.
Anthrazitbildung (Endstufe): Das höchste Stadium, das zu Kohlenstoffgehalten von über 90 % führt.

2. Wissenschaftliche Kriterien und Stoffumwandlung

Chemische Änderung: Die organischen Hauptbestandteile der Pflanzen, Cellulose und Lignin, werden zersetzt. Es bilden sich zunehmend aromatische Verbindungen.
Flüchtige Bestandteile: Mit zunehmender Inkohlung sinkt der Gehalt an flüchtigen Bestandteilen.
Wassergehalt: Der Wassergehalt nimmt drastisch ab, von über 50 % bei Braunkohle auf sehr geringe Werte bei Steinkohle.
Physikalische Eigenschaften: Die Kohle wird dichter, fester und dunkler (Farbe wird schwärzer, Glanz nimmt zu).

3. Einflussfaktoren

Temperatur: Die Temperatur ist der wichtigste Faktor für den Fortschritt der Inkohlung, oft gesteigert durch die Versenkungstiefe (geothermische Tiefenstufe).
Druck: Der lithostatische Druck (durch Auflast von Sedimenten) fördert die Entwässerung und Kompaktierung.
Zeit: Die Inkohlung ist ein extrem langsamer, über Jahrmillionen ablaufender Prozess.

simple Erklärung über die Entstehung der Kohle

HTC-Kohle (Hydrothermale Carbonisierung)

Die künstliche Verkürzung des natürlichen Inkohlungsprozesses (der Jahrmillionen dauert) auf wenige Stunden ist durch das Verfahren der Hydrothermalen Karbonisierung (HTC) möglich. Bei 20 bar und 200°C dauert der Prozess ca. 12 Stunden. Zur Beschleunigung wird eine Säure (z.B.Zitronensäure) hinzugefügt. Durch die exotherme Reaktion (Wärmefreisetzung während der Karbonisierung) kann der Prozess, sobald er gestartet ist, einen Teil der benötigten Energie selbst decken. Der Prozess nutzt das Wasser in der Biomasse als Reaktionsmedium, was gegenüber herkömmlicher Trocknung energetische Vorteile bietet, sofern das Prozesswasser recycelt wird. Der Energiegehalt der produzierten HTC-Kohle übersteigt den Energieaufwand zur Herstellung deutlich, was sie zu einem effizienten Brennstoff macht.

HTC-Kohle hat mit Braunkohle vergleichbare Brennwerte.

Die Entstehung der Rheinischen Braunkohle