ŠTO SU FOSILNA GORIVA?

Send

Izraz “fosilna goriva” ovih se dana prilično baca. Češće se pojavljuje u kontekstu ekoloških problema, klimatskih promjena ili tzv. „Energetske krize“. Osim što je glavni izvor zagađenja, čovjekova ovisnost o fosilnim gorivima posljednjih desetljeća dovela je do prilično zabrinutosti i potaknula zahtjeve za alternativama.

Ali samo što su fosilna goriva? Dok većina ljudi ima tendenciju razmišljanja o benzinu i nafti kad čuju ove riječi, to se zapravo odnosi na razne vrste izvora energije koji su dobiveni iz raspadanog organskog materijala. Kako je čovječanstvo postalo toliko ovisno o njima i na što možemo gledati kako bi ih zamijenili, neke su od najvećih briga s kojima smo danas suočeni.

Definicija:

Fosilna goriva odnose se na izvore energije koji nastaju kao rezultat anaerobnog raspada žive tvari koji sadrži energiju kao rezultat drevne fotosinteze. Ti su organizmi obično mrtvi milijunima godina, a neki datiraju još od kriogenijskog razdoblja (prije otprilike 650 milijuna godina).

Fosilna goriva sadrže visoke postotke ugljika i pohranjene energije u svojim kemijskim vezama. Mogu biti u obliku nafte, ugljena, prirodnog plina i drugih zapaljivih, ugljikovodičnih spojeva. Dok se nafta i prirodni plin stvaraju raspadom organizama, ugljen i metan su rezultat razgradnje zemaljskih biljaka.

U slučaju prvih, vjeruje se da su se velike količine fitoplanktona i zooplanktona naselile na dnima mora ili jezera prije milijuna godina. Tijekom mnogih milijuna godina ova se organska tvar pomiješala s blatom i bila je zakopana pod teškim slojevima sedimenta. Rezultirajuća toplina i tlak uzrokovali su da se organske tvari kemijski izmijene, na kraju tvoreći ugljikove spojeve.

U slučaju potonjeg, izvor je bila mrtva biljna materija koja je bila pokrivena sedimentom tijekom karbonskog razdoblja - tj. Od kraja devonskog razdoblja do početka permskog razdoblja (prije oko 300 i 350 milijuna godina). S vremenom su se ta ležišta učvrstila ili postala plinovita, stvarajući polja ugljena, metan i prirodne plinove.

Moderna upotreba:

Ugalj se od davnina koristi kao gorivo, često u pećima za taljenje metalnih ruda. Neobrađeno i nerafinirano ulje stoljećima se spaljivalo i u svjetiljkama radi rasvjete, a polučvrsti ugljikovodici (poput katrana) korišteni su za hidroizolaciju (uglavnom na dnima čamaca i na dokovima) i za balzamiranje.

Široko korištena fosilna goriva kao izvor energije započela je tijekom industrijske revolucije (18. - 19. st.), Gdje su ugljen i nafta počeli zamijeniti životinjske izvore (tj. Kitovo ulje) za pokretanje parnih motora. Do druge svjetske industrijske revolucije (oko 1870. - 1914.) nafta i ugljen počeli su se koristiti za napajanje električnih generatora.

Izum motora s unutrašnjim sagorijevanjem (tj. Automobila) povećao je zahtjeve za naftom eksponencijalno, kao i razvoj zrakoplova. Nafrokemijska industrija pojavila se istodobno, s naftom se koristi za proizvodnju proizvoda u rasponu od plastike do sirovina. Uz to, katran (ostatak proizvoda od vađenja nafte) postao je široko korišten u izgradnji cesta i autocesta.

Fosilna goriva postala su središnja mjesta moderne proizvodnje, industrije i prometa zbog načina na koji proizvode značajne količine energije po jedinici mase. Prema 2015. godini, prema podacima Međunarodne agencije za energiju (IEA), svjetske energetske potrebe i dalje se uglavnom osiguravaju izvorima poput ugljena (41,3%) i prirodnog plina (21,7%), iako je nafta pala na samo 4,4%.

Industrija fosilnih goriva također čini glavni udio u svjetskoj ekonomiji. Godine 2014. globalna potrošnja ugljena premašila je 3,8 milijardi metričkih tona, a samo u SAD-u ostvarila je 46 milijardi američkih dolara prihoda. Godine 2012. globalna proizvodnja nafte i plina dosegla je preko 75 milijuna barela dnevno, dok je globalni prihod koji je ostvarila industrija dosegao oko 1,224 bilijuna dolara.

Industrija fosilnih goriva također uživa veliku zaštitu vlasti i poticaje širom svijeta. Izvješće IEA-e za 2014. godinu pokazalo je da industrija fosilnih goriva godišnje prikuplja 550 milijardi dolara globalnih državnih subvencija. Međutim, istraživanje Međunarodnog monetarnog fonda (MMF) iz 2015. pokazalo je da je stvarni trošak ovih subvencija vladama širom svijeta oko 5,3 biliona USD (ili 6,5% globalnog BDP-a).

Učinci na okoliš:

Povezanost fosilnih goriva i onečišćenja zraka u industrijaliziranim zemljama i većim gradovima evidentna je još od industrijske revolucije. Zagađivači nastali izgaranjem ugljena i nafte uključuju ugljični dioksid, ugljični monoksid, dušikove okside, sumpor dioksid, isparljive organske spojeve i teške metale, a svi su oni povezani s respiratornim bolestima i povećanim rizikom od bolesti.

Sagorijevanje fosilnih goriva od strane ljudi je i najveći izvor emisije ugljičnog dioksida (oko 90%) širom svijeta, što je jedan od glavnih stakleničkih plinova koji omogućava zračenje (tzv. Efekt staklenika) i doprinosi globalno zatopljenje.

Nacionalna uprava za okeane i atmosferu objavila je 2013. godine da je razina CO² u gornjoj atmosferi dosegla 400 dijelova na milijun (ppm), prvi put od kada su mjerenja započela u 19. stoljeću. Na temelju trenutne stope kojom emisije rastu, NASA procjenjuje da bi razina ugljika mogla doseći između 550 i 800 ppm u narednom stoljeću.

Ako je slučaj prethodni, NASA predviđa porast prosječnih globalnih temperatura od 2,5 ° C (4,5 ° F), što bi bilo održivo. Međutim, ako se pokaže potonji scenarij, globalne će se temperature povisiti u prosjeku za 4,5 ° C, što bi učinilo život neizdrživim za mnoge dijelove planete. Iz tog razloga se traže alternative za razvoj i široko komercijalno usvajanje.

Alternative:

Zbog dugoročnih učinaka upotrebe fosilnih goriva, znanstvenici i istraživači razvijaju alternative već više od jednog stoljeća. Tu se ubrajaju pojmovi poput hidroelektrane - koja postoji od kraja 19. stoljeća - gdje se padajuća voda upotrebljava za predenje turbina i proizvodnju električne energije.

Od druge polovice 20. stoljeća, nuklearna energija se također smatra alternativom uglju i nafti. Ovdje se reaktori sporog razdvajanja (koji se oslanjaju na uran ili radioaktivno raspadanje drugih teških elemenata) koriste za zagrijavanje vode, što zauzvrat stvara pare za centrifugiranje turbina.

Od sredine II. Stoljeća predloženo je još nekoliko metoda koje se kreću od jednostavnih do vrlo sofisticiranih. Oni uključuju snagu vjetra, gdje promjene u protoku zraka guraju turbine; solarna energija, gdje fotonaponske ćelije pretvaraju Sunčevu energiju (a ponekad i toplinu) u električnu energiju; geotermalna snaga, koja se oslanja na paru ispuštenu iz Zemljine kore kako bi se rotirale turbine; plimna i plimna snaga, gdje promjene plime potiču turbine.

Alternativna goriva također se dobivaju iz bioloških izvora, gdje se biljni i biološki izvori koriste za zamjenu benzina. Vodik se također razvija kao izvor energije, u rasponu od gorivnih ćelija do vodika do upotrebe vode do napajanja unutrašnjim sagorijevanjem i električnih motora. Također se razvija fuzijska snaga, gdje se atomi vodika spajaju unutar reaktora kako bi se stvorila čista, obilna energija.

Do sredine 21. stoljeća, očekuje se da će fosilna goriva zastarjeti ili će se barem značajno smanjiti u pogledu njihove uporabe. Ali s povijesnog stajališta povezana su s najvećim i najdugovječnijim eksplozijama u ljudskom rastu. Hoće li čovječanstvo preživjeti dugoročne učinke ovog rasta - koji uključuje intenzivno izgaranje fosilnih goriva i emisiju stakleničkih plinova - ostaje za vidjeti.

Za Space Magazine napisali smo mnoge članke o fosilnim gorivima. Evo što je pojačani efekt staklene bašte? Plinovi u atmosferi, što uzrokuje zagađenje zraka ?, što ako sagorimo sve?

Ako želite više informacija o fosilnim gorivima, pogledajte NASA-in opservatorij za Zemlju. A ovdje je poveznica do NASA-inog članka o zaštiti naše atmosfere.

Astronomy Cast također ima neke epizode koje su relevantne za temu. Evo epizode 51: Zemlja i epizoda 308: Klimatske promjene.

izvori: