Veen, bruinkool en steenkool zijn ontstaan uit dode planten. De aanwezigheid van koolstof (C; afkomstig uit de planten) maakt ze geschikt als brandstof. Bruinkool en steenkool zijn ingekoolde vormen van veen, die nadat ze zijn begraven onder een pakket sediment inkolen. Hierdoor nemen druk en temperatuur toe, worden water en andere vluchtige bestanddelen uit het veen geperst en neemt de concentratie koolstof (= brandbare stof) toe. Hoe hoger de concentratie koolstof, hoe meer energie het geeft bij het verbranden. Daarom is turf (gedroogd veen) geschikt om de kachel mee te stoken, maar brandt bruinkool beter en steenkool nóg beter. Gedurende het hele proces van veen naar steenkool wordt het pakket steeds dunner. Een laag steenkool van een meter dik is ooit een veenpakket van zo'n tien meter dik geweest!

Droog veen is een brokkelige substantie.

Plantenresten die in contact staan met de lucht worden door bacteriën, schimmels en andere micro-organismen afgebroken tot humus en ten slotte tot minerale deeltjes. Komen plantenresten echter onder water terecht, dan staat dit proces zo goed als stil. Onder water is zuurstof immers nauwelijks aanwezig en zijn er ook geen zuurstofafhankelijke micro-organismen om de planten af te breken. Wel zijn er anaërobe bacteriën (bacteriën die geen zuurstof nodig hebben) die van dode planten leven. De afbraak door deze organismen gaat echter zo langzaam dat de planten grotendeels intact blijven. Is er een constante aanvoer van dood plantenmateriaal, zoals in een moeras, dan stapelen de resten zich op tot dikke lagen veen. Hierin zijn nog vaak stukjes bladeren, stengels, takjes en zaden te herkennen.

De omzetting van plantenresten naar veen is in feite de eerste fase van inkoling. Omdat tijdens dit proces water uit het pakket geperst wordt, neemt het koolstofgehalte per gewichtseenheid toe van 50% naar 60%. De verbranding van turf levert dan ook meer energie op dan de verbranding van hout. Hoewel er al veel water uit het pakket geperst is, is het vochtgehalte van veen nog altijd hoog: het bevat meer dan 75% water. Bij de veenvorming komt vaak ook methaangas (CH₄) vrij, dat ook wel bekend staat als moerasgas.

Steenkool

Anders dan vaak gedacht wordt speelt tijd bij inkoling een veel minder belangrijke rol dan temperatuur en druk. In het zuiden van Sumatra bijvoorbeeld is zeer hoogwaardige steenkool te vinden uit het Tertiair. In Rusland daarentegen liggen veel oudere pakketten (± 300 miljoen jaar), die niet verder zijn gekomen dan bruinkool. De relatief jonge steenkool van Sumatra is zover ingekoold door de vulkanische activiteit in dat gebied: dankzij de hoge bodemtemperatuur kon het veen versneld inkolen. De oudere bruinkoolpakketten uit Rusland zijn nooit bedekt geweest met een dik pak sediment, waardoor er nauwelijks sprake is geweest van verhoogde druk en temperatuur.

Veensoorten in West-Nederland.

Voor veenvorming zijn twee omstandigheden nodig: een vochtig, niet al te koud (gematigd) klimaat dat een weelderige plantengroei mogelijk maakt en een hoge grondwaterstand (moerasomstandigheden), waardoor planten na hun afsterven onder water komen te liggen. De afgelopen ruim 11.000 jaar (Holoceen) was er in Nederland sprake van zo'n situatie. In het eindstadium van de laatste ijstijd, vlak voor het begin van het Holoceen, werd het warmer en steeg de zeewaterspiegel weer. Hierdoor kwam het grondwater in Nederland hoger te liggen. Er ontstonden uitgestrekte moerassen waarin het veen gevormd werd dat basisveen genoemd wordt. Doordat de zeespiegel verder steeg is echter het grootste gedeelte van dit basisveen door het water weggeslagen of overdekt geraakt door latere zeeafzettingen.

Pas later in het Holoceen, toen er strandwallen gevormd waren, werd het land beter beschermd tegen de zee. De achter de strandwallen gelegen lagunes verzoetten, waardoor er moeras ontstond dat steeds verder dichtgroeide met veen. Het gevormde veen wordt Hollandveen genoemd. Het dichtgroeien van de lagunes, dat verlanding genoemd wordt, verloopt als volgt:

• in een ondiep meer of lagune wordt een laag modder, rijk aan organisch materiaal, afgezet. Dit wordt aangeduid met de Zweedse naam gyttja. Gyttja ontstaat uit de resten van algen en waterplanten. Aan de rand van het meer groeit riet,
• de zone met riet breidt zich vanaf de rand geleidelijk uit. Uit de rietwortels wordt een pakket rietveen gevormd. Op dit rietveen groeit zegge, dat van iets minder natte omstandigheden houdt,
• het rietveen breidt zich verder uit en de zegge vormt een laag zeggeveen. Er is inmiddels een moeras gevormd aan de zijkanten van het meer. In dit moeras groeien elzen en berken. Deze bomen groeien weer in een iets droger milieu dan zegge. Het veen dat hieruit ontstaat wordt bosveen genoemd,
• het meer is nu helemaal dichtgegroeid. Het veen dat tot nu toe is gevormd, bestaande uit gyttja, riet, zegge en boomresten, wordt laagveen genoemd, omdat de ontwikkeling van dit veen afhankelijk is van de grondwaterstand in het gebied,
• in het dichtgegroeide meer kan alleen nog mosveen gevormd worden, dat de bijzondere eigenschap heeft boven de waterspiegel uit te kunnen groeien. Veenmos heeft het vermogen om veel regenwater vast te houden, waardoor het als een spons werkt. Hierdoor kan het mos een eigen waterspiegel vormen. Onder deze waterspiegel kunnen de mosresten zich ophopen om veen te vormen. Omdat dit tot ver boven de natuurlijke grondwaterspiegel kan gebeuren wordt dit type veen hoogveen genoemd.

In het noordoosten van Nederland werd tijdens het Holoceen voornamelijk hoogveen gevormd. Door ontginning en afgraving is hiervan echter het grootste gedeelte verdwenen.

Reconstructie van een moerasbos in het Carboon.

Ook in het Carboon is in onze omgeving veel veen gevormd. Nederland lag in die tijd ter hoogte van de evenaar en er heerste een tropisch klimaat. Nederland was toen (ook al) een laagliggend land en werd regelmatig door de zee overspoeld. De rivieren zorgden echter voor een voortdurende aanvoer van zoet water, waardoor er zoetwatermoerassen konden ontstaan. In deze tropische moerassen groeiden vooral schubbomen, reusachtige paardenstaarten en varens, waaruit bosveen gevormd werd. Alhoewel de soorten die toen groeiden inmiddels zijn uitgestorven, was het type vegetatie in zulke moerassen wel vergelijkbaar met de vegetatie in de huidige tropische moerasbossen. Een voorbeeld hiervan zijn de Everglades in Florida. Hier groeien hoge bomen met een sterk verdikte stam om zich in de slappe ondergrond van het moeras staande te houden. In de steenkool zijn soms fraaie fossielen van de toen levende planten en dieren terug te vinden.

Tijdens het Carboon daalde de bodem langzaam. Hierbij werd ruimte gecreëerd, die opgevuld werd met dikke veenpakketten. Wanneer de bodemdaling ervoor zorgde dat het gebied onder de zeespiegel kwam te liggen overstroomde het en eindigde de plantengroei. Vervolgens hebben de rivieren zand en klei afgezet boven op het veen. Zodra het gebied in de buurt van de waterspiegel kwam te liggen vormde zich weer een nieuw moeras, waarin een nieuwe laag veen werd afgezet. Dit herhaalde zich een aantal keren. Dankzij deze opeenvolging bevindt zich nu een groot aantal lagen steenkool in de ondergrond. Hoe verder deze lagen naar beneden werden geduwd door de bovenliggende  sedimenten, hoe hoger druk en temperatuur opliepen. Alle lagen koolden langzaam via bruinkool in tot de huidige steenkool. Door latere bodembewegingen zijn deze steenkoollagen vanuit de diepte op verschillende plekken weer omhoog gekomen. Vooral in Zuid-Limburg en de Achterhoek komen ze dicht onder het oppervlak voor.

Turven, het tellen door streepjes van vijf te groeperen, is afgeleid van het woord turf. Deze manier van tellen werd vroeger gebruikt bij het tellen van de hoeveelheid turf.

De winning van veen, bruinkool en steenkool in Nederland is inmiddels verleden tijd. Sinds de middeleeuwen werd in Nederland veen afgegraven en gedroogd tot turf, dat als energiebron diende voor de verwarming van huizen. In het begin van de twintigste eeuw werd het gebruik van turf verdrongen door bruinkool en steenkool. Deze branden immers veel beter.

Bruinkool werd in Nederland gebruikt in geperste vorm: de zogenaamde briketten. De winning hiervan vond plaats in groeven in Zuid-Limburg. Hier werd jaarlijks zo'n anderhalf miljoen ton gewonnen. Deze hoeveelheid valt echter in het niet bij de hoeveelheid die in het naburige Duitsland gewonnen wordt: 120 miljoen ton per jaar! Daar wordt bruinkool nog steeds op grote schaal gebruikt als brandstof voor elektriciteitscentrales.

De winning van steenkool vond al op kleine schaal plaats in de middeleeuwen nabij Kerkrade. De eerste ondiepe mijnschachten verschenen vanaf de 1500, maar pas in het begin van de 20e eeuw, na de aanleg van een aantal benodigde spoorwegen, nam de steenkoolmijnbouw daadwerkelijk toe. Er werd een aantal grote mijnen aangelegd en men haalde een productie van 23 miljoen ton per jaar. Halverwege de 20e eeuw werd echter duidelijk dat de Nederlandse steenkoolwinning veel duurder was dan die in het buitenland. Hierdoor werd er steeds meer steenkool geïmporteerd en ging de eigen productie achteruit. Na de vondst van aardgas in Groningen kon de Nederlandse steenkool de concurrentie niet meer aan en werd in 1974, na een totale productie van 563 miljoen ton, de laatste steenkoolmijn in Eygelshoven gesloten.

Legakkers en petgaten in een laagveengebied.

Het ontwateren, baggeren en afgraven van veen heeft het Nederlandse landschap drastisch veranderd. Voordat men hiermee begon lag het veen veel hoger dan de restanten ervan nu. Naar schatting is het pakket tot zo'n tien meter dik geweest en heeft het twee tot drie meter boven zeeniveau gelegen. Na het ontwateren, baggeren en afgraven ligt het nu tot vijf meter onder zeeniveau. Dit komt omdat een veenpakket in elkaar zakt (inklinkt) zodra er water aan onttrokken wordt. Ook kan er dan weer zuurstof bij komen en gaat het veen oxideren. Dit resulteert in nog meer daling. Omdat het grondwaterniveau in de veengebieden nog steeds kunstmatig laag wordt gehouden om het als weiland te kunnen gebruiken, gaat dit proces nu nog steeds door en zal de bodem blijven dalen.

Door het baggeren van veen zijn plassen ontstaan zoals de Loosdrechtse plassen. Deze hebben door het strook voor strook afgraven een zeer opvallende vorm gekregen: langgerekte smalle eilanden (zetwallen of legakkers) en daartussenin langgerekte sloten (petgaten).

Marlies Janssens