Elemente in fossilen Brennstoffen

Die drei Hauptformen fossiler Brennstoffe – Kohle, Öl und Erdgas – wurden während des Karbons gebildet, das seinen Namen von Kohlenstoff hat, einem gemeinsamen Element, das in allen fossilen Brennstoffen vorkommt. Sie entstanden aus organischen Überresten von Pflanzen und Tieren, die durch Hitze und den Druck der Erdkruste über Jahrmillionen in Kohle, Öl oder Erdgas umgewandelt wurden. Die organische Wurzel fossiler Brennstoffe erklärt das Vorhandensein von Kohlenstoff, aber auch andere Elemente wie Wasserstoff, Schwefel, Stickstoff und Sauerstoff sind Bestandteile fossiler Brennstoffe.

Nach Angaben des Penn State College of Earth and Mineral Sciences besteht Kohle aus Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Schwefel und Sauerstoff. Es gibt drei Arten von Kohle, von denen jede ihre eigene chemische Zusammensetzung hat. Anthrazit hat den meisten Kohlenstoff, während Braunkohle den niedrigsten Kohlenstoffgehalt, aber den höchsten Wasserstoff- und Sauerstoffgehalt hat. Der Gehalt an Steinkohle liegt zwischen Anthrazit und Braunkohle. Kohle hat auch einen gewissen Mineralgehalt, der üblicherweise Quarz, Pyrit, Tonminerale und Calcit ist. Elemente wie Eisen und Zink, die im Torf verbleiben, oder Schichten zersetzter Pflanzen, die schließlich zu Kohle werden, könnten sich zu diesen Mineralien verbinden.

Erdgas besteht wie Kohle aus Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Schwefel und Sauerstoff. Es hat keinen Mineralgehalt wie Kohle, und statt einer harten, schwarzen Substanz ist Erdgas laut der kalifornischen Energiekommission leichter als Luft. Es hat keinen Geruch und man kann es nicht sehen, und es wird in der Nähe von unterirdischem Erdöl gefunden. Die Kohlenstoff- und Wasserstoffelemente in Erdgas verbinden sich typischerweise zu Methangas oder CH4, das hochentzündlich ist.

Öl oder Erdöl besteht ebenfalls aus Kohlenstoff, Wasserstoff, Schwefel, Sauerstoff und Stickstoff, liegt jedoch in flüssiger Form vor. Sowohl Öl als auch Erdgas finden sich unter der Erde zwischen Gesteinsfalten oder in porösen Gesteinen, die das Öl enthalten. Wenn Kieselalgen, Meeresbewohner wie Phytoplankton, sterben und auf den Meeresboden fallen, werden sie schließlich in Sediment und Gestein begraben. Unter großem Druck und Hitze werden diese Kieselalgenschichten zu Öl oder Erdgas. Wenn die Bedingungen zu heiß sind, wird das Öl eher gasförmig. Öl wird abgebaut und dann zu Benzin, Kerosin oder anderen Produkten raffiniert.

Verbrennung tritt auf, wenn fossile Brennstoffe verbrannt werden und die Elemente in den fossilen Brennstoffen oxidieren oder sich mit Sauerstoff verbinden. Bei der Verbrennung von Kohle oxidiert der Kohlenstoff zu Kohlendioxid oder CO2. Ähnlich wird Stickstoff zu Lachgas oder NO2 und Schwefel wird zu Schwefeldioxid oder SO2. Der Mineralgehalt von Kohle und Öl wird zu Asche.