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石炭の使用を大幅に削減しなければ、温室効果ガスの排出目標を達成し、気候変動による壊滅的な影響を回避する可能性はほとんどありません。
そして、石炭を排除することは、温室効果ガスに限ったことではなく、石炭を採掘し、燃やすことで、他の有害物質を発生させ、大気、水、土壌を汚染します。
何が石炭をこれほど汚しているのか、理解するには、白衣を着て、ほんの少し化学に取り組む必要があります。
温室効果ガスの計算
温室効果ガスの問題は、比較的簡単に把握することができます。 すべての化石燃料は、主に炭素と水素で構成されています。 燃やすと、炭素は二酸化炭素に、水素は水に変化します。
C + O2 → CO2 は 393kJ の熱を発生
H2 + 0.5 O2 → H2O は 242kJ の熱を発生
我々が最も懸念する製品は二酸化炭素で、大気中の太陽の熱を閉じ込める温室効果ガスです。 つまり、同じ量の熱を発生させるのに、二酸化炭素の排出量が最も少ない化石燃料は、炭素原子1個に対して水素原子をたくさん含んでいるものです。
その点、天然ガスは圧倒的に有利です。メタンの大部分はCH4という単純な化学物質です。
石炭の化学式ははるかに複雑です (後で説明します)。
石炭の化学式は（後述するように）はるかに複雑で、天然ガスとは異なり、石炭は何千種類もの化学物質の混合物であるからだ。
その結果、石炭は、天然ガスと比較して、熱エネルギー単位あたり2倍の二酸化炭素を発生させることがわかりました。
ペンシルバニア大学の石炭科学者であるジョナサン・マシューズ氏は、「石炭は、私たちがこれまでに発見し、分析した中で最も複雑な固体です」と述べています。
何百万年も前に、洪水か台風か、何らかの自然現象が起きて、広大な森林が水没しました。
「何百万」と曖昧にしているのは、地域によって石炭鉱床の年代が異なるからです。
「何百万」というのはわざと曖昧にしているのですが、地域によって石炭鉱床の年代が異なるからです。アメリカの石炭は、3億6000万年から3億年前までの石炭紀に作られました。
もともと植物からできたものなので、炭素、水素、酸素、窒素を多く含んでいます。
もともと植物からできたものなので、炭素、水素、酸素、窒素が主成分で、有機化学と呼ばれる炭素系の化学が生まれたのも石炭がきっかけです。 空気のないところで石炭を加熱すると、その複雑な混合物はより単純な形態に分解される。
植物には、周期表にある他の元素も少量ながら含まれています。
植物にも、周期表にあるさまざまな元素がありますが、その量はもっと少ないのです。
「石炭が形成されるプロセスは、その複雑さを増しています」と、マシューズ氏は言います。
「石炭が形成される過程が複雑であるため、発見された石炭のほぼすべてが化学的にユニークである理由です」
石炭が燃焼すると、これらの元素の多くが他の気体とともに大気中に放出されます。 これらは植物や土壌に付着するまでに何マイルも移動し、木や作物に吸収され、最終的には人間が食べてしまう可能性があるのです。
石炭産業に対する規制にもかかわらず、これらの金属は頻繁に環境中に出てきています。
石炭産業に対する規制にもかかわらず、これらの金属は頻繁に環境に排出されています。米国における水銀排出の40％以上は、いまだに石炭発電所から排出されています。
Smoggy end
これらの化学汚染物質はすべて、問題の一部しか占めていませんが、しかし、このような汚染物質があることで、より多くの人々が、よりよい生活を送ることができます。 石炭が環境に与える影響のより目に見える形は、石炭の燃焼による化学反応の結果であるスモッグです。 石炭は化学物質の複雑な混合物であるため、天然ガスのようにきれいに燃えず、炭素と水素のすべてが二酸化炭素と水にきれいに変換される。 代わりに、石炭の煙には、未燃または半燃焼の炭素の粒子、硫黄酸化物、窒素酸化物、および燃焼の過程で形成された多くの複雑な有機分子が含まれています。
これらのそれぞれは、害を引き起こす独自の方法があります。
これらにはそれぞれ害をもたらす方法があります。 石炭の未燃または半燃の粒子は、すすとして分類することができます。 その外観（および化学的性質）は、暖炉の煙突に見られる煤と似ており、細かい黒い粉状です。 この煤は、上記のような様々な汚染物質を含んでおり、肺に害を与える。 しかし、吸い込むと血流に入るほど小さいので、さらに有害である。 脳にまで到達することもあるのです。 インドでは、家庭で使用される石炭などの固形燃料が大気汚染による死因の上位を占めています。
煤は、インドでは、氷河を覆って黒くし、太陽からの熱をより多く閉じ込めて早く溶かすことが知られています。
硫黄酸化物：炉の中の高温で、石炭中の硫黄と空気中の酸素が結合して硫黄酸化物を形成し、呼吸すると刺激性がある。 水と混ざると硫酸となり、酸性雨の原因となる。 1960年代から1970年代にかけて、アメリカなどでは硫黄の雨がよく降った。 それ以来、ほとんどの発電所では、煙突から硫黄を排出する装置の設置が義務付けられましたが、それでも一部の硫黄は大気中に漏れ出しています。
窒素酸化物：硫黄と同様、石炭中の窒素は空気中の酸素と結合し、窒素酸化物の混合物を形成する。 これは刺激性があり、肺炎などの呼吸器系疾患を引き起こす可能性があります。
揮発性有機化合物（VOC）：揮発性有機化合物は、硫黄と同様、大気中の酸素と結合し、窒素酸化物を生成します。
揮発性有機化合物（VOC）：石炭採掘や石炭燃焼により、大気中に気体として残留する有害な炭素系化合物が放出されます。 これらは、窒素酸化物と反応して、オゾンやその他の汚染物質を形成することができます。 これらの化学物質は、人間や他の動物、植物にとって有害です。
一酸化炭素：炭素が酸素と結合して二酸化炭素を生成する代わりに、反応して有毒ガスである一酸化炭素を生成することがあります。
長年にわたり、石炭発電所の規制によって、これらの汚染物質の一部は削減されてきました。
石炭火力発電所に対する規制により、これらの汚染物質はある程度削減されましたが、インドの石炭火力発電所は深刻な遅れをとっています。 2015年、政府は硫黄と窒素の排出を削減する装置を発電所に設置する期限を2017年に設定しました。 しかし、この期限までに対応した発電所はほとんどなかったため、政府は期限を2022年まで延長したのです。
より先進的な国では、すでにこれらのスクラバーが設置されており、中にはさらに一歩進んでいるところもあります。
先進国ではすでにこのようなスクラバーが設置されており、さらに一歩進んでいるところもあります。カナダと米国の2つの石炭発電所では、現在、発生する二酸化炭素のほとんどを回収しています。 どちらの場合も、回収された二酸化炭素は石油を抽出するために地中に送り込まれる。
しかし、いかなる規制も、化石燃料の燃焼による有害な排出を完全に排除することはできないでしょう。
しかし、規制によって化石燃料の燃焼による有害な排出を完全になくすことはできません。