石炭 （せきたん、英語 : coal ）とは、太古（数千万年～数億年前）の植物 が完全に腐敗 分解 する前に地中に埋もれ、そこで地熱 や地圧を長期間受けて変質 （石炭化 ）したことにより生成した物質 の総称。見方を変えれば植物化石 でもある[ 1]
化石燃料 の一つとして火力発電 や製鉄 などに使われるが、燃焼 時に温暖化ガス である二酸化炭素 （CO2 ）を大量に排出する。このため地球温暖化 抑制のため石炭の使用削減が求められている一方で、2021年 時点で74億トンの世界需要があり（国際エネルギー機関 の推計）、炭鉱 の新規開発計画も多い[ 2]
石炭は「黒いダイヤモンド 」と称されたこともある[ 3] 産業革命 以後20世紀 初頭まで最重要の燃料 として、また化学工業 や都市ガス の原料として使われてきた。しかし、第一次世界大戦 前後から、艦 船 の燃料が重量当たり石炭の約2倍のエネルギー を持つ石油 に切り替わり始めた。戦間期 から中東 での油田 開発が進み、第二次世界大戦 後に大量の石油が安価に採掘される時代を迎えると産業 分野でも石油の導入が進み（エネルギー革命 ）、西側 先進国 で採掘条件の悪い坑内掘り炭鉱は廃れた。
1970年代 に二度の石油危機 で石油価格が高騰すると、産業燃料や発電燃料は再び石炭に戻ったが、日本国内で炭鉱が復活することは無かった。豪州 の露天掘り など、採掘条件の良い海外鉱山で機械化採炭された、安価な海外炭に切り替わっていたからである。海上荷動き も原油に次いで石炭と鉄鉱石 が多く、30万トン級の大型石炭船 も就役している。
他の化石燃料である石油や天然ガス 等と比べても、燃焼した際のCO2 や硫黄酸化物 （SOx ）などの有害物質 の排出量が多く、地球温暖化 、大気汚染 の主な原因の一つとなっている。
日本では、一般的に石炭（せきたん） と呼ばれるようになったのは、明治 初年に西欧の採炭技術が入って、特にドイツ語Steinkohleを和訳したものとされる[ 4] 五平太 （ごへいだ）、石炭（いしずみ） 、岩木 （いわき）、燃石 （もえいし）、烏丹 （うに）、烏朱 （うし）などと様々に呼称されていた[ 4]
現存する泥炭地 霧多布湿原 石炭は数千万年前～数億年前の植物が湖底や海底に層状に堆積 し、地殻変動 や造山活動 等による地圧や地熱の影響により変化し、濃集して石炭化したものである[ 5] [ 3] 石炭紀 時代（2億4千万年前～3億年前）の湿地帯で森林を形成していた巨大なシダ類 と、第三紀 時代（2千5百万年前～6千万年前）の針葉樹 類などと考えられている[ 5]
古生代においては、菌類 等の分解者 がまだ出現していなかったり少数派であったりしたため、大量の植物群が分解前に埋没していた。植物の遺体が分解されずに堆積 する場所として湿原 や湿地帯が挙げられる。これらの場所においては、植物の死体は酸素の少ない水中に沈むことによって生物による分解が十分進まず、分解されずに残った組織が泥炭 となって堆積する。泥炭は植物が石炭になる入り口とされている。他の成因として大規模な洪水 で大量の樹木が湖底 等の低地に流れ込んで土砂に埋まることも考えられる。地中に埋まった植物は年代を経るに従って 泥炭 褐炭 歴青炭 無煙炭 [ 6]
石炭化は多様な化学反応 を伴った変化である。セルロース やリグニン を構成する元素は炭素 、酸素 、水素 であるが、石炭化が進むに従って酸素や水素が減って炭素濃度が上がってゆき、外観は褐色から黒色に変わり、固くなってゆく。炭素の含有量は泥炭の70%以下から順次上昇して無煙炭の炭素濃度は90%以上に達する。化学的には植物生体由来の脂肪族 炭化水素が脱水反応により泥炭・褐炭になり、次に脱炭酸反応により瀝青炭となり、最後に脱メタン反応により芳香族 炭化水素主体の無煙炭に変わってゆく。植物が石炭化する速度は地中での圧力や温度の影響を受ける。日本は環太平洋造山帯 に位置し地殻変動が盛んなため、諸外国の産地よりも高温・高圧にさらされて石炭化の進行が早いとする説もある[ 7]
石炭は元となった植物が繁茂していた時代に相当する地層 から産出される。古生代 の地層は石炭が産出する地層としては最も古く、産出は無煙炭が主体。古生代に繁茂していた植物は現在のシダ類やトクサ 類の祖先に相当するが、当時の代表的な植物であるリンボク は高さ30メートルになる大木で、大森林を形成していたと考えられている。
中生代 はソテツ やイチョウ などの裸子植物 が優勢となった。この時代の地層から産出する石炭は海外ではほとんど瀝青炭だが、日本で産出するのは無煙炭が主体である。
三畳紀 （1億9千万年前頃）: ヨーロッパ中部、北米大陸、中国南部、インドシナ ジュラ紀 （1億5千万年前頃）: ヨーロッパ中南部、北米大陸、アジア東部白亜紀 （1億2千年万前頃）: ヨーロッパ中部 北米、南米大陸、アフリカ大陸新生代 第三紀 （7～2千万年前）の植物は、現在に近い樹種が主体。産出する石炭は、外国では石炭化の低い褐炭が主体だが、日本の炭鉱では瀝青炭が産出される。
植物の体はセルロース 、リグニン 、タンパク質 、樹脂 などなどで構成されている。このうち古生代に繁茂したシダ類ではセルロースが40～50%リグニンが20～30%であり、中生代以後に主体となる針葉樹類ではセルロースが50%以上リグニンが30%である（何れも現生種のデータ）。これらの生体物質を元にして石炭が形成された。
石炭の成り立ち の主な参考文献 - 『石炭技術総覧』Batman、『太陽の化石:石炭』第1章石炭の生い立ちシルル紀 後期にリグニンを有した植物が登場した。歴史上上陸した植物が立ち上がるためにはセルロース、ヘミセルロース を固めるためのリグニンが必要であった。リグニンを分解できる微生物がその当時はいなかったので植物は腐りにくいまま地表に蓄えられていった。これが石炭の由来となる。石炭紀に石炭になった植物はフウインボク 、リンボク 、ロボク などであり、大量の植物が腐らないまま積み重なり、良質の無煙炭となった。石炭紀以降も石炭が生成されたが時代を下るに従って生成される石炭の量も質も低下することとなった[ 8] 白色腐朽菌 は、地球上で唯一リグニンを含む木材を完全分解できる生物で、リグニン分解能を獲得したのは古生代 石炭紀 末期頃（約2億9千万年前）であると分子時計から推定された。石炭紀からペルム紀 にかけて起こった有機炭素貯蔵量の急激な減少は白色腐朽菌のリグニン分解能力の獲得によるものと考えられている[ 9] [ 10]
石炭の化学構造の例：瀝青炭
石炭は炭素の濃集度合（炭素の濃縮の程度） により石炭化度の高い方から、無煙炭、瀝青炭、亜瀝青炭、褐炭、亜炭、泥炭に分類される[ 5] [ 3] [ 5] [ 5]
(石炭化度の高い順に)
無煙炭 (anthracite)炭素含有量90%以上[ 5] [ 5] [ 3] カーバイド の原料、工業炉の燃料に使われるほか、家庭用の練炭や豆炭の原料となることもある[ 5]
半無煙炭 (semianthracite)
炭素含有量80%以上。無煙炭に次いで石炭化度が高いが、粉鉄鉱焼結にも適さない一方、電力等微粉炭ボイラー用としては揮発分が少なすぎて適さず、比較的安値で取引される一般炭。セメント産業の燃料や流動床ボイラに使われる。着火性に劣るが比較的発熱量が高く、内陸工場への輸送コストが安く済む。
瀝青炭 （れきせいたん） (bituminous coal)炭素含有量70～75%[ 5] [ 3] コークス 原料や製鉄用燃料となる[ 5]
亜瀝青炭 (subbituminous coal )
瀝青炭に似た性質を持つが、水分を15～45%含むため比較すると扱いにくい[ 5] ボイラー 用の燃料として需要がある[ 5] [ 5]
褐炭 (brown coal)炭素含有量60%以上[ 5] 酸素 の多い低品位な石炭である[ 5] [ 3] 練炭 ・豆炭などの一般用の燃料として使用される[ 5] [ 11]
亜炭 (lignite)褐炭の質の悪いものに付けられた俗名[ 5] [ 5] 埋れ木 も亜炭の一種である。日本では太平洋戦争 中に燃料不足のため多く利用された。現在では亜炭は肥料の原料としてごく少量利用されているにすぎない[ 5]
泥炭 (peat)泥状の炭。石炭の成長過程にあるもので、品質が悪いため工業用燃料としての需要は少ない[ 5] ウイスキー に使用するピートは、大麦 麦芽 を乾燥させる燃料として香り付けを兼ねる[ 5] 園芸 用土として使用される。
日本産業規格 による分類 (JIS M 1002[ 12]
分類
発熱量補正無水無灰基
燃料比
粘結性
主な用途
備考
炭質
区分
無煙炭 (A)
A1
---
4.0 以上
非粘結
一般炭
A2
火山岩の作用で生じたせん石
瀝青炭 (B, C)
B1
35,160 以上
1.5 以上
強粘結
一般炭
B2
1.5 未満
C
33,910 以上 35,160 未満
－
粘結
一般炭
亜瀝青炭 (D, E)
D
32,650 以上 33,910 未満
－
弱粘結
一般炭
E
30,560 以上 32,650 未満
---
非粘結
一般炭
褐炭 (F)
F1
29,470 以上 30,560 未満
---
非粘結
(一般炭)
F2
24,280 以上 29,470 未満
---
原料として製鉄用コークス、石炭化学工業、都市ガスなどに使用されるものを原料炭 、燃料として火力発電や一般産業用ボイラー 、セメント回転炉燃料などに使われる石炭を一般炭 という[ 5] [ 3]
石炭は形状または粒度から、大きい順に切込炭、塊炭、中塊炭、小塊炭、粉炭、微粉炭に分類される[ 5]
ワイオミング炭鉱の露天掘り 石炭は太古の植物の遺体が堆積 したものであるため、地中には地層 の形で存在する。石炭の鉱山 を特に炭鉱 と呼び、炭鉱が集中している地域を炭田と呼ぶ。
石炭の層（炭層という）が地表または地表に近いところに存在する場合、地面から直接ドラッグラインという巨大なパワーショベル等で掘り進む露天掘り が行われる。アメリカやオーストラリアの大規模な炭鉱で多く見られる。中国の撫順 炭鉱は、700年ほど前から露天掘りがなされたと言われており、当時は陶器 製造のための燃料として用いられたとされる。その後、清 朝は「風水に害あり」との理由から採掘禁止としていたが、1901年、政府許可のもとで民族資本により採掘が始まった。その後、ロシア 資本が進出、さらに日露戦争 後は東清鉄道 及びその付属地 は日本 の手に渡ることとなり、1907年には南満州鉄道 の管理下に移って、鞍山 の鉄鋼業の発展に寄与した。
20世紀初頭、英国のウェールズ には600以上もの炭鉱があり、約20万人が働いて経済を支えていた。1911年には石炭は重量で輸出の9割を占めていた。
一方で地下深いところに石炭がある場合、日本の在来採炭法では炭層まで縦坑を掘り、その後炭層に沿って水平または斜め（斜坑）に掘り進む。石炭は層状に存在するので採掘は広い面積で行われるため、放置すれば採掘現場の天井が崩れ落ちる危険性が非常に高い。石炭を採掘する際には、天井が崩れないように支柱を組むなど様々な対処を行いながら掘り進む。従来採炭法では手持ち削岩機とダイナマイト の併用が多かったが、採掘も手間がかかり、崩した石炭をトロッコ に積むのも手作業で、掘ったあとに支柱を組むので能率が悪かった。
オーストラリアやアメリカ合衆国などでは日本に比べ坑内掘りでも炭層が水平で厚く、厚さ数メートルにも及ぶ場合があり、ロングウォールという一種のシールドマシン によって機械採炭を行っている。これはコの字断面のシールドを横に長く並べ、コの字の内側を機織機のシャトルのようにドリルが往復して炭層を削り取ってゆくもので、ベルトコンベアで石炭は機械的にトロッコに積まれてゆく。省人員で生産能率が露天掘りに次いで高く、低コストである。ロングウォール炭鉱の場合、上層から採炭して採炭後の空間は支柱を立てずに崩す場合もある。（ただし、上層が高硫黄炭で下層が低硫黄 炭で、保証スペックにあわせるため上層炭と下層炭ブレンドしたい場合なども多く、必ず支柱を省けるわけでもない）
最近は中国などでもロングウォールを取り入れている炭鉱もあるが、人件費が安いので依然従来採炭法の鉱山も多い。旧ソ連 などでは石炭を地層内で不完全燃焼させガス化して取り出して採炭を簡略化するという、かなり乱暴な手法も研究されていたようである。
比較的埋蔵量の多い国はアメリカ合衆国 、ロシア連邦 、中華人民共和国 。古期造山帯 で多く産出される。炭層が厚く、広範囲に分布することから、露天掘りが多い。輸出向けの実績はオーストラリア、インドネシアが堅調に推移。インドネシアは良質な瀝青炭の埋蔵量が減少傾向にあり、今後は亜瀝青炭の生産量が増加していくものと見られる。
（ ）内は2017年の埋蔵量（億トン、BP統計）[ 13]
アメリカ合衆国（2484）
ロシア（1604）
オーストラリア（1419）
中国（1386）
インド（972）
ドイツ（362）
ウクライナ（341）
ポーランド（258）
（ ）内は上位5国の2018年の産出量の割合（%）。年合計は約78.13億トン[ 14]
上位5国の2018年の産出量の割合
中華人民共和国 (45.4%)
インド (9.9%)
アメリカ合衆国 (8.8%)
インドネシア (7.0%)
オーストラリア (6.2%)
その他 (22.7%)
平成29年（2017年）の主要消費国上位6ヶ国は中国（48.2%）、インド（12.4%）、アメリカ（8.4%）、ロシア（3.0%）、ドイツ（2.9%）、日本（2.5%）である[ 15]
日本は、オーストラリア、インドネシア、中国、ロシアなどから年間約1億8千万トンもの石炭を輸入している。
石炭が他の鉱石と著しく異なる点は「良く燃える」ことであり、それによる大規模な炭鉱災害が度々発生している。炭層内に含まれるメタンガスが突然噴出し引火して爆発したり、炭鉱内に飛散した石炭の粉塵（炭塵 ）に引火して炭塵爆発 を起こしたりして多数の犠牲者が出た事故が過去何度も発生している。犠牲者が最も多かったのは日本統治下の満州 の本渓湖炭鉱 で1943年に発生した炭塵爆発事故で、死者の数は1,527名に達した。日本国内の事故では1914年に方城炭鉱 でのガス爆発事故が死者687名を出している。1910年頃までヨーロッパでも死者300人を超える事故があったが、1913年のイギリスのセングヘニス炭鉱事故（死者439名）以後、欧米では犠牲者300名以上の爆発事故は発生していない。それに対して日本では1963年の三池炭鉱 （盆踊り の炭坑節 で有名）炭塵爆発事故で458名の死者を出している。アメリカにある炭鉱都市のセントラリア は、1962年 に発生した坑内火災 で町全体に退去命令が出てゴーストタウン と化した。現在も地下では火災が続いており、地上では煙が上がっている。
炭鉱災害の参考文献 - 『太陽の化石:石炭』2.5炭鉱災害と保安の技術史について
石炭は一般家庭や産業分野で利用されているが、産業分野では電力分野、製鉄分野、コークス製造分野、土壌改良分野などで利用されている[ 5] [ 5]
電力分野
石炭は蒸気ボイラー用燃料として発電 に利用される。 製鉄分野
製鉄分野では製錬工程での還元剤や熱源として使用されている[ 5] コークス製造分野
製鉄や鋳造、金属鉱石の製錬時の還元剤に使用されるコークス は石炭を高温乾留 したものである[ 5] 土壌改良資材分野
亜炭や泥炭は主に土壌改良材 に利用されている[ 5]
燃焼による誘導品
ボイラーで石炭を燃焼して発生した灰はフライアッシュ 、灰が凝集して底部に残ったものをクリンカアッシュ （ボトムアッシュ）という[ 5] 乾留による誘導品
石炭の乾留による誘導品がコークスであり、その工程で副生成物として石炭ガス、コールタール 、ガス軽油、ピッチ などが得られる[ 5] コークスと水蒸気との反応
赤熱したコークスと水蒸気との反応により水性ガス が得られる[ 5]
石炭利用の歴史 この章の主な参考文献 - 『石炭技術総覧』第3章石炭を使う
古代ギリシアのテオプラストス の記録（紀元前315年）に石炭が鍛冶屋の燃料として使われたと書かれている[ 16] 戦国時代 でも石炭を使用した遺跡が見つかっている。かつて中国華北 で宋 代に用いられたとされ、同時代の江南では木炭、四川では竹炭 を利用していた。 日本での工業使用は、江戸時代 で筑豊炭田 の石炭が瀬戸内海の製塩 に用いられた記録がある。元禄年間 に貝原益軒 が著した『筑前国続風土記 』によれば、日本の筑前 では山野に露出した石炭を「燃石」と称して、庶民が薪 の代用燃料としていたようで、風呂 や煮炊き 用に火持ちの良い燃石を用いたと著されている。イギリスは国内に豊富な石炭資源を有し、一部は地表に露出していたため700年以上前から燃料として使われていた。
1904年製の蒸気機関車City of Truro 18世紀にイギリスで産業革命 が始まり、製鉄業をはじめとした工業が大規模化した。燃料消費量が増え、従来の薪や木炭を使用した工業システムでは森林資源の回復が追いつかなくなる問題が持ち上がり、工業用燃料として石炭が注目され始めた。ジェームズ・ワット によって蒸気機関 が実用化され、燃料として石炭が大量に使用されるようになった。また同じ頃に石炭を乾留 したコークスによる製鉄法が確立され、良質な鉄が安価に大量に生産できるようになり、産業革命 を大きく推進させた。
19世紀末になるとコークスを製造する際の副産物として出てきたドロドロの液体コールタール を原料として石炭化学工業が始まり、染料のインディゴ 、薬品のアスピリン 、ナフタリン などが作られるようになった。石炭と石灰岩 を高温（2,000℃）で反応させてできた炭化カルシウム からアセチレン が作られ、有機化学工業の主原料となった（現在この地位は石油起源のナフサ /エチレン に替わっている）。燃料としての石炭は工場の動力のほか、鉄道 や船 の蒸気機関の燃料として使われた。
都市の照明や暖房・調理用に石炭由来の合成ガス が使われた。これは石炭の熱分解 から得られたガスで、最初はコークスを作る際に発生するメタン や水素 を主成分とするコークス炉ガスがロンドンのガス灯 などに使われた。次にもっと大量に生産できる都市ガス が開発された。灼熱したコークスに水をかけて得られる一酸化炭素 と水素 からなるガスで、大都市で1970年代まで使用されたが、便利ではあるが毒性が強いものであったため現在では毒性の少ない天然ガスに切り替わりつつある。19世紀末から20世紀中旬にかけて、先進各国の都市では工場や家庭で使用する石炭から出る煤煙 による公害問題が大きくなっていった。
第一次大戦で活躍したドイツ巡洋艦エムデン 、石炭燃焼による目立つ黒煙は敵に見つかりやすい。ドイツ においては地政学 的な理由から英国のような高品質の火力の高い無煙炭 の入手が困難であったため不利な条件が重なることになった。 20世紀にはいると石油の採掘技術が発展し、アメリカ国内、中東、インドネシア で大規模な油田が開発されて、大量に安価に入手できるようになった。石油は液体なので貯蔵・移送が便利な上、発熱量が大きく、煤煙が少ないので石炭に代わる燃料として使われるようになった。1910年 代まで世界の海軍 の主要艦艇の燃料は石炭であったが、イギリスでは1914年に竣工した軽巡洋艦 アリシューザ級 と1915年 竣工の戦艦 クイーン・エリザベス級 以後の艦は、燃料を重油に切り替えた。日本などの国々でも1920年代 以後に建造された艦の燃料はほとんど全て石油に切り替わった。他の分野では石油への切り替えは少し遅れた。鉄道分野では当初動力車として蒸気機関車 のみしかなかったが、1940年代 にはアメリカで高出力ディーゼル機関車 の本格運用が始まった。ドイツは第二次世界大戦 中に、輸入が途絶した石油の代替として石炭液化 技術を実用化した。これは高温（500℃以上）高圧（数十気圧以上）の条件下で石炭と水素を反応させて炭化水素 を合成する方法であった。
第二次世界大戦で敗戦した日本は疲弊した国内産業の建て直しのために国策として石炭の増産を実施し（傾斜生産方式 ）、戦後の復興を遂げた。当時火力発電はほとんど石炭を燃料としていた。しかし1960年 から発電用燃料として石油の使用量が増大し、1970年代 には石炭のみを使う火力発電所は新設されなくなった時期があった。また既設の石炭火力発電所 も石油使用に改造された。
また、前述のアセチレン等に代わって現在の化学工業 の基本となっているのは、石油の低沸点部分のナフサ を原料としたエチレン である。
二度の石油危機以降、原油価格 が上昇し、発電・工業用ボイラ燃料・セメント 焼成燃料は1980年代に再び石炭に戻った。一方で石油代替燃料のライバルとして天然ガス が登場した。日本の発電は1980年 以降原子力発電 、石炭火力発電と天然ガスを用いたコンバインドサイクル発電 を組み合わせバランスよく使用するように方針転換されている（電源ベストミックス）。東京電力 ・中部電力 ・関西電力 のような大都市圏の電力会社 では比較的天然ガスの比率が高いものの、地方の電力会社では、沖縄電力 が2015年の統計で発送電電力量構成比で石炭火力発電が62%をしめるのを筆頭に、中国電力 でも56%、北陸電力 でも64%を占めるなど石炭火力発電が発電の柱となっている会社も多い[ 17] [ 18]
近年中国での経済成長による需要急拡大などを背景に2000年ごろには約50億トンであった石炭の消費量は急増しており2010年以降は約80億トンとなっている[ 14]
2010年代には地球温暖化 対策の視点などから、火力発電所で使用される石炭は天然ガスと比べて二酸化炭素 の排出量が多いことが問題視されるようになった。2016年に行われた第22回気候変動枠組条約締約国会議 （COP22）に合わせ、フランス は2023年 、イギリス は2025年、カナダ は2030年までに石炭火力を廃止する方針を打ち出している[ 19] メキシコ湾岸油田 などの開発から、コスト的に天然ガスが優位となり、石炭火力発電所が次々に閉鎖される出来事もあった[ 20]
安価なコスト
自動車 の普及した先進国 では石油の占める割合が高いが、エネルギー消費の過半数を占める発電燃料・産業燃料では、コスト優位により石炭が未だに少なくない割合を占めている国もある。アメリカも発電燃料は31%と天然ガスと同じぐらいである[ 21] [ 22] 輸送・貯蔵時のセキュリティ
石油・ガスのような流体ではないことや、核燃料のようにコンパクトではないことは、輸送のコストを押し上げる要因ではあるが、一方では輸送や貯蔵に際しての事故やテロによる被害の規模を抑制する要因でもある。
豊富な埋蔵量
石炭は他の燃料に比べて埋蔵量が多く、かつ石油のような一地域への偏在がなく、全世界で幅広く採掘が可能なエネルギー資源である。50年で枯渇が懸念されている石油に対し、石炭は153年[ 23] [ 24] [ 25] [ 26] [ 25] ウラン を含む燃料資源を石油に換算した確認可採埋蔵量の比率は石炭が61.9%に達し、オイルサンド 類の16.1%、石油の10.8%、天然ガスの9.7%に比べて圧倒的に多い。また石油が世界の埋蔵量のうち中東地区に約48%が偏在したり（2016年のデータ）、天然ガスがヨーロッパ及旧ソ連と中東 で70%以上の埋蔵量を占有する状況である（2016年のデータ）のに比べて 石炭はアメリカ（22.1%）、中国（21.4%）、ロシア（14.1%）、オーストラリア （12.7%）、インド （8.3%）、ドイツ（3.2 %）と政情の安定している国の埋蔵量が大きいことが特徴（2016年のデータ）[ 27]
製鉄における石炭の有利
鉄鉱石 とは錆びた鉄 ・酸化鉄 と脈石の塊であり、製鉄とは還元反応 である。現在の高炉法 は粘結炭（瀝青炭 ）を蒸し焼きにしたコークス と塊状鉄鉱石を円筒形の高炉に積み上げ、下から空気を吹き込んで発生する一酸化炭素 で銑鉄を作るので、石炭（特に粘結炭）が不可欠である。天然ガスでも還元できるが温度が上げにくいので、産油国のような石油採掘の時に随伴ガスとして出てきてしまう天然ガスを無駄に燃やしている 国以外では、石炭のほうが優位である。
豊富な埋蔵量 の主な参考文献 - 『エネルギー・セキュリティ』
健康被害 石炭を燃料として使用すると、健康障害や死亡の原因になる。1952年12月5日から9日にかけてロンドンで発生した「ロンドンスモッグ 」は、主に石炭の大量使用によって引き起こされ、合計1万2000人の犠牲者を出し大気汚染としては史上最悪規模の公害となった[ 28] [ 29]
石炭の燃焼は二酸化硫黄 (SO2 )の主な排出源であり、窒素 成分も他のエネルギー源より多く、酸性雨 や大気汚染の最も危険な形態であるPM2.5粒子状物質 を生成する[ 30] 喘息 、脳卒中 、知的障害 、 動脈閉塞、心臓発作 、うっ血性心不全 、不整脈 、水銀中毒 、狭窄症、肺がん を引き起こす[ 31] ユーロ と見積もられている[ 32]
他の燃料に比べて煤塵 発生も多く、労働者の塵肺 を引き起こす[ 33] [ 34]
石炭を使用すると、毎年数億トンの灰やその他の廃棄物が発生し、これらには、フライアッシュ 、ボトムアッシュ、および排煙脱硫スラッジが含まれ、これらには、セレン などの非金属 とともに、水銀 、ウラン 、トリウム 、ヒ素 、およびその他の重金属 が含まれている[ 35] アメリカ地質調査所 の推計によると、アメリカ人は平均して石炭由来の放射線 を自然放射線 量の0.1%程度、石炭火力発電所 から1kmの場所に住んでいる場合は最大で5%を追加で被曝 しているとされる[ 36]
放射性物質は土中に微量含まれているため、他の鉱物（鉄や銅、アルミ）など採掘残土、精製残土やそれらの工業製品にも製品品質や人体に影響を与えない範囲で極微量含有している。石炭だけが環境破壊（非金属、重金属、放射性）の影響を与えているという考えは誤りである。また、石炭の燃え滓である灰や廃棄物は、石炭の主成分の炭素を分離した色々な高濃度物質の塊であり、環境や人体への影響を考えたら切りが無い。だが、石炭だけ取り上げられる理由は、石炭の消費者（火力発電所や製鉄所など）が環境意識の高い利用者、最終消費者（先進国の国民）に近いから環境アセスメント問題として騒がれているだけで、発展途上国や公害に対する教育の低い国や国民が騒がないだけである。そのため、先進国から、大型火力発電所や製鉄所が撤退し、上記の国や地域なら軽度の環境アセスメントや経済的に移転している。また、前述したとおり、石炭の灰は色々な高濃度物質の塊なので、都市鉱山の一種として研究が行われている。 環境への影響
石炭使用の最大かつ最も長期的な影響は、気候変動 と地球温暖化 に強い影響を与える物質である温室効果ガス である二酸化炭素 (CO2 )の放出である。石炭は、2017年時点で世界の一次エネルギーの4分の1[ 37] 火力発電 は、2018年の世界のCO2 排出量増加の最大の要因であり、化石燃料からの温室効果ガス総排出量の40％となっている[ 38] [ 39] 石炭は高品位になるほど炭素含有量が増えて水素・酸素が減ってゆき、無煙炭 の炭素含有量は90 %以上に達する。他の燃料は燃焼すると主に二酸化炭素と水蒸気が発生するが、高品位の石炭を燃やすと燃焼生成物の大部分が二酸化炭素となる。含有水素の少なさを、炭素の燃焼によってカバーしているため、他の燃料と発熱量で比較すると二酸化炭素の排出が多くなる。他の硫黄酸化物除去は実用化されており、二酸化炭素は地中処分が検討されているが、日本では貯留層に70年分の容量しかないといい、既存石炭火力発電所を寿命まで使い切って次世代発電所にバトンタッチする繋ぎ技術と目されている。 エネルギーが小さい
石油と比較した場合は低エネルギーであり、重油 と比べて約半分である。これは蒸気ボイラーで同じ出力を得ようとした場合、石油燃料を使用する場合よりも大きなボイラーが必要であることを意味する。 固体のため、採掘・運搬・貯蔵に際してコストがかかる
液体や気体（圧縮し液体化させれば）はポンプ と配管 で輸送できるが、石炭の輸送にはパワーショベル または人手による投炭、ホッパー 、ベルトコンベア などが必要である。貯蔵の際には屋内屋外の貯炭場などに積み上げられることになる。坑内掘りの場合は、粉塵 やガスの爆発事故や、ガスによる酸欠 事故、粉塵による塵肺、落盤 事故などの危険が伴う。
放置すると空気と緩慢酸化、自然発熱を起こし場合によっては自然発火 に至ることもあるので注意が必要[ 40] [ 41]
石炭の欠点 の主な参考文献 - 『石炭技術総覧』第3章石炭を使う
ドイツ、ガルツヴァイラーの露天掘り炭鉱。高解像度のパノラマ。
石炭地下ガス化 （英語版 ）
グレード別の石炭の種類(下位から上位) 石炭燃焼 石炭鉱業 日本の炭田
ノート: [1] 泥炭は石炭の前駆物質と考えられている。グラファイトは技術的にはあくまでも石炭の一種と考えられている。カテゴリ
