Wydobycie i ilość węgla spalanego w celu produkcji energii rosną, a wraz z nimi zwiększają się również emisje, które nasilają efekt cieplarniany. W procesie wytwarzania energii węgiel stał się istotnym elementem szkodzącym klimatowi.
Gazy cieplarniane są naturalnym składnikiem atmosfery ziemskiej. Absorbują część promieniowania cieplnego z powierzchni Ziemi i chmur. Zapobiegają w ten sposób uchodzeniu ciepła poza atmosferę ziemską. Wywołuje to tzw. efekt cieplarniany, bez którego na Ziemi byłoby dużo chłodniej. Od czasu rewolucji przemysłowej ludzie doprowadzili jednak do ekstremalnego wzrostu stężenia dwutlenku węgla, metanu i innych gazów cieplarnianych w atmosferze. W wypadku CO2 był to wzrost z poziomu 288 do 395 ppm (ang. parts per million – liczba cząsteczek CO2 na 1 mln cząsteczek powietrza). Takie stężenia nasilają efekt cieplarniany.
Od kiedy ludzie zaczęli rejestrować pomiary temperatury, globalna średnia temperatura wzrosła o 0,85°C. Wydaje się, że to niewiele, ale skutki tej zmiany dla klimatu są istotne. Coraz częściej obserwujemy anomalie pogodowe takie jak susze czy obfite opady. Średni poziom morza wzrósł od 1901 roku o 19 cm. Znacznie spadła masa lądolodów Arktyki i Grenlandii. Na całym świecie topnieją też lodowce.
Żadne inne źródło energii nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych w takim stopniu jak węgiel. W 2013 roku to właśnie ten surowiec był odpowiedzialny za emisję 15,5 mld ton CO2 na całym świecie. Odpowiada to mniej więcej 43% łącznej emisji dwutlenku węgla i nieco ponad 25% łącznej emisji gazów cieplarnianych. Większość węgla spala się w elektrowniach i piecach, produkując prąd i ciepło. Uwalnia się w ten sposób zwłaszcza dwutlenek węgla, a w mniejszych ilościach również metan (CH4) i podtlenek azotu (N2O).
Popyt na energię ze strony globalnej społeczności zamieszkującej państwa uprzemysłowione stanowi ogromne obciążenie dla atmosfery.
To, ile CO2 dostaje się do atmosfery przy produkcji 1 kWh, zależy od zawartości czystego węgla w surowcu, sprawności elektrowni i sposobu jej działania. Jedynie około jednej trzeciej ciepła powstającego przy spalaniu przetwarza się na prąd, ogrzewając wodę i wtłaczając parę wodną do turbiny. Decydujące jest to, czy elektrownia wykorzystuje pozostałe ciepło do ogrzewania, czy uwalnia je do atmosfery. Produkcja prądu w elektrowniach węglowych jest zwykle najbardziej szkodliwa dla klimatu. Elektrownie gazowe – dla porównania – emitują o połowę mniej CO2 niż nowoczesne elektrownie spalające węgiel kamienny.
Bilans klimatyczny węgla kamiennego dodatkowo obciąża emisja gazu kopalnianego, który tworzył się już w czasie powstawania węgla i składa się głównie z metanu. Gaz kopalniany był w 2010 roku odpowiedzialny za kolejne 500 mln ton GWP (ang. global warming potential – wskaźnik służący do oceny wpływu na klimat różnych gazów cieplarnianych w przeliczeniu na CO2, aby móc je lepiej ze sobą porównywać). Ponadto węgiel kamienny nierzadko trzeba transportować do odległych miejsc. Podczas transportu również zużywa się energię, co negatywnie wpływa na bilans klimatyczny. Co więcej, w wyniku niecałkowitego spalania węgla w mniejszych piecach powstaje sadza, która według naukowców również przyczynia się do efektu cieplarnianego.
Prąd z węgla brunatnego – mimo mniejszych emisji przy wydobyciu i transporcie – szkodzi klimatowi w dużo większym stopniu niż węgiel kamienny, ponieważ węgiel brunatny ma mniejszą gęstość, a tym samym również mniejszą wartość energetyczną. W celu wyprodukowania takiej samej ilości energii trzeba więc spalić więcej surowca.
Węgiel wykorzystują nie tylko elektrownie, ale również huty żelaza i stali. Surowiec jest tam przekształcany w koks i służy jako paliwo i środek redukujący, który zabiera tlen z występującego w rudzie tlenku żelaza. Koks wykorzystywany jako paliwo również emituje CO2.
Przy zużyciu bardzo dużej ilości energii węgiel można też przekształcić w ciecz lub gaz, aby uzyskać surowce podstawowe dla przemysłu chemicznego lub paliwa napędowe wykorzystywane jako zamienniki ropy naftowej. Jest to jednak opłacalne jedynie przy bardzo wysokich cenach ropy naftowej i bardzo niskich cenach węgla. Na większą skalę tę bardzo szkodliwą dla klimatu technologię stosują obecnie jedynie Chiny, Indie i RPA.
Już teraz w atmosferze znajduje się tyle gazów cieplarnianych, że średnia temperatury powierzchni Ziemi wzrośnie o 1,5°C. Krytyczni naukowcy, szczególnie dotknięte problemem państwa i organizacje pozarządowe postulują, aby nie przekraczać już tego poziomu, ponieważ nawet on może poważnie zagrozić podstawom życia w wielu regionach świata.
Wskutek ocieplenia o więcej niż 2°C zmiany klimatyczne prawdopodobnie przekroczą próg, poza którym nie będziemy już w stanie ich kontrolować. Istnieje duże prawdopodobieństwo, że zaczną topnieć wielkie zmarzliny, co uwolni olbrzymie ilości metanu. Niemożliwe do zatrzymania może być również topnienie lądolodu Antarktydy Zachodniej. To tzw. krytyczne progi klimatyczne. Po ich przekroczeniu klimat nie będzie już mógł powrócić do swojego obecnego stanu. Wywoła to nowe wzajemne oddziaływania, które są nieprzewidywalne.
W 1988 roku nastąpił przełom – powstał wówczas Międzynarodowy Zespół ds. Zmian Klimatu i nie można już było negować szkodliwości dwutlenku węgla. Producenci niezbyt się tym jednak przejęli.
Aby istniało przynajmniej 50-procentowe prawdopodobieństwo nieprzekroczenia krytycznego progu globalnego ocieplenia, który społeczność międzynarodowa uzgodniła na konferencji klimatycznej w meksykańskim Cancún w 2010 roku, stężenie CO2 w atmosferze do końca stulecia nie może przekroczyć 450 ppm. W praktyce oznacza to, że do 2050 roku ludzkość może wyemitować do atmosfery jeszcze tylko ok. 1 bln ton dwutlenku węgla. Jest to możliwe, jeśli 80% zabezpieczonych złóż węgla, jedna trzecia rezerw ropy i połowa złóż gazu pozostaną w ziemi i nie zostaną spalone. Roczne zużycie węgla na mieszkańca musi gwałtownie spaść z 1,07 tony obecnie do 80 kg w roku 2050.
