Paliwa kopalne - substancje powstałe ze związków organicznych w wyniku zalegania przez kilkadziesiąt lub kilkaset milionów lat pod ziemią, gdzie były poddane wysokiemu ciśnieniu, bez dostępu powietrza i uległy rozkładowi na: węgiel kamienny,węgiel brunatny, ropę naftową, gaz ziemny i klatraty metanuoraz torf.

Węgiel kamienny

Skała osadowa pochodzenia roślinnego, zawierająca 75-97% pierwiastka węgla, powstała głównie w karbonie (era paleozoiczna) ze szczątków roślinnych, które bez dostępu tlenu uległy uwęgleniu. Ma czarną barwę, matowy połysk, czarną rysę.

Węgiel kamienny stosowany jest powszechnie jako paliwo. Jego wartość opałowa waha się od 16,7 do 29,3 MJ/kg i silnie zależy od jego składu (zawartości popiołu, siarki, wilgotności). Wartość opałowa czystego pierwiastka węgla wynosi ok. 33,2 MJ/kg. Węgiel kamienny jest nieodnawialnym źródłem energii.

Wg Polskiej Normy węgiel kamienny został podzielony na typy zgodnie z naturalnymi cechami, charakteryzującymi jego przydatność technologiczną, określoną następującymi wskaźnikami:

• zawartość części lotnych w węglu (V) w przeliczeniu na substancję bezpopiołową i suchą,
• zdolność spiekania (spiekalność węgla)
• dylatacja
• ciepło spalania węgla w przeliczeniu na substancję bezpopiołową i suchą

Węgiel brunatny

Skała osadowa pochodzenia organicznego roślinnego powstała w neogenie, w erze kenozoicznej ze szczątków roślin obumarłych bez dostępu powietrza. Zawartość węgla 62-75%. Często stosowany jako paliwo. Jego wartość opałowa waha się od 7,5 do 21 MJ/kg[1]. Węgiel brunatny jest nieodnawialnym źródłem energii.

Polska Norma przewiduje, że:

• zawartość wilgoci całkowitej nie powinna być wyższa niż 55%,
• zawartość piasku w węglu brunatnym w stanie roboczym nie powinna być wyższa niż 6%,
• zawartość lignitu włóknistego (tzw. ksylitu – odmiany węgla brunatnego o zachowanej strukturze drewna) nie powinna być wyższa niż 5%

Węgiel brunatny używany jest na rynkach lokalnych, ponieważ podczas transportu kolejowego mokry i zapopielony węgiel pod wpływem wilgoci "zbija" się w masę trudną do rozładowania, a w porze zimowej masa ta zamarza. Skutkiem tego elektrownie opalane węglem brunatnym najczęściej stawia się w pobliżu złóż, a surowiec z kopalni węgla brunatnego (KWB) dostarczany jest do nich przenośnikami taśmowymi. Wyjątkami są KWB Konin i KWB Adamów, gdzie węgiel do sąsiadujących z kopalniami elektrowni - Konin i Adamów - dostarczany jest osobną koleją przemysłową.

Ropa naftowa

Ropa naftowa (olej skalny, czarne złoto) – ciekła kopalina, złożona z mieszaniny naturalnych węglowodorów gazowych, ciekłych i stałych (bituminów), z niewielkimi domieszkami azotu, tlenu, siarki i zanieczyszczeń. Ma podstawowe znaczenie dla gospodarki światowej jako surowiec przemysłu chemicznego, a przede wszystkim jako jeden z najważniejszych surowców energetycznych.

Teoria organiczna pochodzenia ropy

Teoria ta została stworzona m.in. przez: B. Radziszewskiego, K. Englera, H. Höfer, J.E. Hackforda, D. White'a w myśl których ropa naftowa powstała przez przeobrażenie szczątków roślinnych i zwierzęcych nagromadzonych wraz z drobnymi okruchami mineralnymi w osadach morskich; czynnikami powodującymi przejście substancji organicznych w bituminy są prawdopodobnie: środowisko redukujące, odpowiednia temperatura i ciśnienie, działalność bakterii, oddziaływanie pierwiastków promieniotwórczych i innych.

Teoria nieorganiczna pochodzenia ropy

Teoria nieorganiczna powstawania ropy naftowej rozwinęła się w związku z rozszerzaniem i upowszechnianiem się w XVIII wieku wiadomości o wszechświecie. Teorie nieorganicznego pochodzenia opierają się najczęściej na wielokrotnych próbach otrzymania w warunkach laboratoryjnych węglowodorów, takich jak: metan, etan, acetylen, benzen, z substancji nieorganicznych.

Jednak nie przedstawiono żadnego dowodu, że te procesy zachodzą w przyrodzie. Równocześnie wzrasta ilość dowodów na korzyść organicznego pochodzenia ropy naftowej.

Teorie nieorganicznej genezy ropy mają obecnie mało zwolenników z szeregu uzasadnionych powodów:

• jednym z powodów jest optyczna własność ropy naftowej, a mianowicie zdolność do skręcania płaszczyzny polaryzacji spolaryzowanego promienia światła, szczególnie dla pośrednich frakcji ropy wrzących w temperaturze 394,15-422,15 K (121-149 °C). Zjawisko to ogranicza się niemal całkowicie do substancji organicznych i obserwowane jest tylko w warunkach przewagi elementów biologicznych.
• innym poważnym argumentem przeciw nieorganicznej genezie jest wykrycie we wszystkich ropach naftowych kilku szeregów homologicznych związków węglowodorowych, zawierających duże ilości pojedynczych członów. Wszystkie znane związki tego typu mają pochodzenie organiczne i wątpliwe jest, by mogły tworzyć się z substancji nieorganicznych.
• brak związku ropy naftowej z wulkanami lub produktami działalności wulkanicznej, pomijając rzadkie nietypowe przypadki, jest drugą przyczyną wątpliwości, czy istnieje związek między działalnością wulkaniczną a powstawaniem ropy naftowej. Udowodniono, że obszary, gdzie obserwuje się związek ropy i gazów ze skałami efuzywnymi, gorącymi źródłami lub innymi przejawami wulkanizmu, są podścielone skałami osadowymi. Jednak nie ma żadnych danych o występowaniu ropy naftowej na obszarach, gdzie podściełające skały są pochodzenia magmowego. Większość złóż węglowodorów związanych ze skałami wulkanicznymi można wyjaśnić bardzo prawdopodobną emanacją węglowodorów z podścielających skał osadowych, a nie genetycznym związkiem z materiałami eruptywnymi.

Gaz ziemny

Gaz ziemny zwany również błękitnym paliwem – paliwo kopalne pochodzenia organicznego, gaz zbierający się w skorupie ziemskiej w pokładach wypełniających przestrzenie, niekiedy pod wysokim ciśnieniem. Pokłady gazu ziemnego występują samodzielnie lub towarzyszą złożom ropy naftowej lub węgla kamiennego.

Zawartość składników jest zmienna i zależy od miejsca wydobycia, jednak głównym składnikiem stanowiącym ponad 90% gazu ziemnego jest zawsze metan. Oprócz niego mogą występować niewielkie ilości etanu, propanu, butanu i innych związków organicznych i mineralnych

Według OECD światowe zasoby gazu ziemnego są nadal znaczne, choć ich wydobycie będzie coraz trudniejsze:

„Zasoby gazu wystarczą, aby pokryć wszystkie wyobrażalne wzrosty zapotrzebowania do 2030 r. i dużo dłużej, jednak koszty wydobycia nowych zasobów będa rosnąć w długim okresie. Na koniec 2008 r. potwierdzone złoża gazu na świecie wyniosły ponad 180 bln m3 - co stanowi około 60 lat produkcji na obecnym poziomie wydobycia (...) Całość światowych wydobywalnych w długim okresie zasobów gazu jest szacowana na poziomie ponad 850 bln m3 ”
— World Energy Outlook 2009

Torf

Torf – skała osadowa powstała w wyniku zachodzących w szczególnych warunkach przemian obumarłych szczątków roślinnych, najmłodszy węgiel kopalny. Zawiera mniej niż 60% węgla.

Torf jest utworem będącym efektem niepełnego rozkładu szczątków roślinnych, zachodzącego w warunkach długotrwałego lub stałego zabagnienia wierzchniej warstwy gleby. Torf składa się z nierozłożonych szczątków roślin, oraz bezstrukturalnej (amorficznej) masy humusu. Torf jest w różnym stopniu nasycony substancjami mineralnymi. Najczęściej jest to piasek, czasami wytrącone związki żelaza, rzadko związkami fosforu.

Torf powstaje w wyniku torfienia polegającego na gromadzeniu i humifikacji szczątków roślinnych w warunkach nadmiernego uwilgotnienia. W zależności od długotrwałości warunków beztlenowych mogą powstać utwory całkowicie zhumifikowane – muły, lub częściowo zhumifikowane – torfy.

Właściwości torfu uzależnione są od składu florystycznego zbiorowisk torfotwórczych (zobacz torfowisko) oraz stosunków wodnych i temperaturowych (klimatycznych). Obecność cząstek mineralnych (np. piasek, wytrącone związki żelaza) wynika z osadzania się zawiesiny zawartej w przepływającej wodzie (sedymentacja), przemieszczania przez wiatr cząstek gleby lub jest efektem prac agrotechnicznych i melioracyjnych.

Definicja torfu z obowiązującej od 1986 polskiej normy (PN-85/G-02500): „Torf jest to utwór akumulacyjny pochodzenia organicznego, głównie roślinnego, powstały w wyniku procesu torfienia przebiegającego w określonych warunkach wodnych, powietrznych i mikrobiologicznych, składający się ze szczątków roślinnych w różnym stopniu zmumifikowanych oraz humusu torfowego.”

W gleboznawstwie określenie torfu jako skały macierzystej oparto głównie na zawartości części mineralnych, uwzględniając stosunki objętościowe a nie wagowe. Torf oraz gleby torfowe zalicza się do utworów i gleb organicznych jeżeli zawartość masy organicznej jest większa niż 20%

Torf kwaśny ma odczyn 4-5,5 pH. Torfem odkwaszanym nazywa się potocznie czarnoziem z dodatkiem wapna bądź kredy.

W wyniku kolejnych procesów, związanych z przykryciem młodszymi osadami – ciśnienia nadległych warstw osadów, wzrostu temperatury oraz pozbycia się resztek tlenu, po upływie milionów lat, torf zamienia się w węgiel brunatny i następnie w węgiel kamienny.