Kivisüsi on kõva kivim, mida saab põletada tahke fossiilse kütusena. See koosneb peamiselt süsinikust, kuid sisaldab ka vesinikku, väävlit, hapnikku ja lämmastikku. Tegemist on turbast tekkinud settekivimiga, mis on tekkinud turba peal hiljem ladestunud kivimite survel. Kivisöe kaloriväärtus ja omadused sõltuvad selle «astmest» ehk sellest, kuivõrd orgaaniline materjal on muundunud süsinikurikasteks ühenditeks.

Moodustumine

Turvas ja seega ka kivisüsi moodustub miljonite aastate eest troopilistes märgaladel, näiteks hiliskarbonaalsel perioodil (pennsylvaania perioodil) elanud taimede jäänustest. Niiskes ja hapnikuvaeses keskkonnas lagunenud taimne materjal koguneb, tihendub ja aja jooksul muutub peamiselt keemiliste, termiliste ja rõhu mõjul turbast kivisöeks. Selle protsessi jooksul suureneb tahke süsiniku sisaldus ja väheneb vett ning lenduvate orgaaniliste ühendite osakaal. Ka õhuta ruumis kuumutatud puidust võib saada kivisütt, mis on nagu kivisüsi.

Koostis ja kivisöe liigid

Kivisüsi jaguneb erinevatesse astmetesse ehk liikidesse vastavalt orgaanilise aine kokkutihedusele ja süsiniku osakaalule. Üldiselt liiguvad astmed niimoodi: turvas → pruunkivi (lignite) → subbituminous → bituminous → antratsiit. Kõrgema astme kivisüsi sisaldab rohkem süsinikku, vähem vett ja annab põletamisel rohkem soojust ning vähem lenduvaid ühendeid.

  • Turvas – orgaaniline algmaterjal, madala kaloriväärtusega ja väga niiske.
  • Pruunkivi (lignite) – madala soojusväärtusega kivisüsi, mida kasutatakse mõnikord kohalikus energiakasutuses.
  • Bitumiinne kivisüsi – keskmise kuni kõrge kaloriväärtusega, laialt kasutatav elektritootmises ja tööstuses.
  • Antratsiit – kõrgeima kvaliteediga kivisüsi, väga kõrge süsinikusisaldusega ja vähema suitsuga.

Kasutus

Sütt saab põletada energia või soojuse saamiseks. Umbes kaks kolmandikku tänapäeval kaevandatud kivisöest põletatakse elektrijaamades elektri tootmiseks. Lisaks kasutatakse kivisütt ka kodumajapidamistes kütmiseks ja tööstuslikes protsessides, näiteks keemiatööstuses ja tsementtööstuses. Mõned olulised kasutusvaldkonnad:

  • Elektri- ja soojuse tootmine suuremates võrgu»-jaamades.
  • Terase tootmine ja metallurgia – koksi tootmiseks põletatav söe vorm on oluline sulatamise ja redutseerimise aine.
  • Tööstuslikud protsessid, kus vajalikud on kõrged temperatuurid või spetsiifilised taastöötlemise omadused.

Kivisütt saab koksi tootmiseks põletada (kuumutada väga kuumalt kohas, kus ei ole hapnikku). Koksi saab kasutada sulatamisel, et vähendada metallide sisaldust maagist.

Keskkonnamõjud ja terviseriskid

Nagu nafta, nii ka kivisöe põletamisel ühineb selle süsinik õhuhapnikuga ja tekib palju süsinikdioksiidi, mis põhjustab kliimamuutusi. Selle ja muu kivisöest tuleneva õhusaaste tõttu on enamik riike pöördunud uute energiaallikate, näiteks päikeseenergia poole. Kuid mõnes maailma osas, näiteks Hiinas, ehitatakse endiselt uusi kivisöeelektrijaamu.

Peamised keskkonna- ja terviseriskid on:

  • Süsinikdioksiidi (CO2) heide – soojenemise ja kliimamuutuste peamine allikas fossiilkütuste põletamisel.
  • Õhusaaste – vääveldioksiid (SO2), lämmastikoksiidid (NOx), peenosakesed (PM) ja ränmetes leiduvad raskmetallid (nt elavhõbe) põhjustavad hingamisteede haigusi ja muid terviseprobleeme.
  • Aknuriskid ja põllumajanduse kahjustused happeliste vihmade kaudu (SO2 ja NOx muunduvad happeliseks sadestiseks).
  • Kaevandamisega seotud veereostus ning happevoolu tekkimine (acid mine drainage), mis võib saastada veekogusid ja pinnast.
  • Töötajate terviseriskid – pikaajaline tolmu sissehingamine võib põhjustada kopsuhaigusi (nt kivitööliste pneumokonioos ehk „must kops”).

Kaevandamine, majandus ja taastamine

Kivisütt kaevandatakse kahte peamist meetodit kasutades: pindmine (maapinnalt eemaldatav) kaevandamine ja maa-alune kaevandamine. Pindmine kaevandamine on sageli odavam ja turvalisem, kuid muudab maastikku rohkem. Maa-alune kaevandamine on kallim ja ohutum maastiku suhtes, kuid võib olla ohtlikum töötajatele (varingud, gaaside sissehingamine).

Kaevandamine mõjutab kohalikku majandust, pakub töökohti ja energiajulgeolekut, kuid sellega kaasnevad taastamis- ja keskkonna- ning terviseriskid. Kaevandusalade taastamine (rekultiveerimine) hõlmab maa ettevalmistamist uueks kasutuseks (nt metsandus, põllumajandus või looduspark), vee puhastamist ning pinnase ja taimestiku taastamist.

Kliimameetmed ja alternatiivid

Selleks et vähendada kivisöe keskkonnamõjusid, uuritakse ja rakendatakse mitmeid lahendusi:

  • Energiatõhususe parandamine ja saasteainete puhastustehnoloogiad elektrijaamades (nt suitsugaaside desulfuriseerimine ja lämmastikoksiidide eemaldamine).
  • CO2 püüdmine ja talletamine (CCS – carbon capture and storage) – tehnoloogia, mis püüab kinni suur osa põletamisest tekkinud süsinikust ja talletab selle maapõues.
  • Üleminek taastuvatele allikatele (päike, tuul, hüdroenergia) ja madalama süsinikusisaldusega kütustele, et vähendada sõltuvust kivisöest.
  • Tööstuslike protsesside ümberkujundamine ja materjalide ringlussevõtt, et vähendada kütusevajadust.

Kuigi paljud riigid vähendavad kivisöe osakaalu energiabilansis, on sellel kütusel jätkuvalt oluline roll mõnes regioonis ja tööstusharus. Pikaajaline eesmärk on vähendada heitkoguseid ja leida jätkusuutlikud alternatiivid energia- ja materjalivajadustele.