Termenul „combustibili fosili” este aruncat cam în zilele noastre. De cele mai multe ori, apare în contextul problemelor de mediu, schimbărilor climatice sau așa-numitei „crize energetice”. Pe lângă faptul că este o sursă majoră de poluare, dependența umanității de combustibilii fosili a dus la un pic de anxietate în ultimele decenii și a alimentat cererile de alternative.
Dar ce sunt combustibilii fosili? În timp ce majoritatea oamenilor tind să se gândească la benzină și petrol atunci când aud aceste cuvinte, aceasta se aplică de fapt multor tipuri diferite de surse de energie care provin din material organic descompus. Cât de umane au ajuns să fie atât de dependente de ele și la ce putem privi pentru a le înlocui, sunt unele dintre cele mai mari preocupări cu care ne confruntăm astăzi.
Definiție:
Combustibilii fosili se referă la surse de energie care se formează ca urmare a descompunerii anaerobe a materiei vii care conține energie ca urmare a fotosintezei antice. În mod obișnuit, aceste organisme sunt moarte de milioane de ani, unele datează încă din perioada criogenă (aproximativ 650 de milioane de ani în urmă).
Combustibilii fosili conțin procente mari de carbon și energie stocată în legăturile lor chimice. Ele pot lua forma petrolului, a cărbunelui, a gazului natural și a altor compuși combustibili, hidrocarburi. În timp ce petrolul și gazele naturale sunt formate prin descompunerea organismelor, cărbunele și metanul sunt rezultatele descompunerii plantelor terestre.
În cazul primelor, se crede că acum multe milioane de ani s-au instalat cantități mari de fitoplancton și zooplancton pe fundul mărilor sau lacurilor. De-a lungul multor milioane de ani, această materie organică s-a amestecat cu noroi și a fost îngropată sub straturi grele de sedimente. Căldura și presiunea rezultată au făcut ca materia organică să fie modificată chimic, formând în cele din urmă compuși de carbon.
În cazul acestora din urmă, sursa era materie vegetală moartă care a fost acoperită în sedimente în perioada carboniferă - adică sfârșitul Perioadei Devoniană până la începutul Perioadei Permiene (aproximativ 300 și 350 de milioane de ani în urmă). De-a lungul timpului, aceste zăcăminte au fost solidificate sau au devenit gazoase, creând câmpuri de cărbune, metan și gaze naturale.
Utilizări moderne:
Cărbunele a fost folosit din cele mai vechi timpuri ca combustibil, adesea în cuptoare pentru a topi minereuri metalice. Uleiul neprocesat și neterminat a fost de asemenea ars de secole în lămpile de iluminat, iar hidrocarburile semi-solide (precum gudronul) au fost utilizate pentru impermeabilizare (în mare parte pe fundul bărcilor și pe docuri) și pentru îmbălsămare.
Utilizarea pe scară largă a combustibililor fosili ca surse de energie a început în timpul Revoluției industriale (secolele 18-19), unde cărbunele și petrolul au început să înlocuiască sursele de animale (adică uleiul de balenă) pentru a alimenta motoarele cu aburi. Până la a doua revoluție industrială (cca. 1870 - 1914), petrolul și cărbunele au început să fie folosite pentru alimentarea generatoarelor electrice.
Invenția motorului cu ardere internă (adică automobile) a sporit exponențial cererea de ulei, la fel ca și dezvoltarea aeronavelor. Industria petrochimică a apărut concomitent, petrolul fiind utilizat pentru fabricarea produselor care variază de la materiale plastice la materii prime. În plus, gudronul (un produs rămas din extracția petrolului) a devenit utilizat pe scară largă în construcția de drumuri și autostrăzi.
Combustibilii fosili au devenit esențiali pentru producția, industria și transportul modern din cauza modului în care produc cantități semnificative de energie pe unitate de masă. Începând cu 2015, potrivit Agenției Internaționale pentru Energie (AIE), nevoile mondiale de energie sunt încă preponderent furnizate de surse precum cărbune (41,3%) și gaze naturale (21,7%), deși petrolul a scăzut la doar 4,4%.
Industria combustibililor fosili reprezintă, de asemenea, o pondere majoră a economiei globale. În 2014, consumul global de cărbune a depășit 3,8 miliarde de tone metrice și a reprezentat venituri de 46 de miliarde de dolari numai în SUA. În 2012, producția globală de petrol și gaze a ajuns la peste 75 de milioane de barili pe zi, în timp ce veniturile globale generate de industrie au atins aproximativ 1.247 de miliarde de dolari SUA.
Industria combustibililor fosili se bucură, de asemenea, de o mare parte din protecția guvernului și stimulente la nivel mondial. Un raport din 2014 al AIE a indicat că industria combustibililor fosili colectează 550 de miliarde de dolari pe an în subvenții guvernamentale la nivel mondial. Cu toate acestea, un studiu realizat în 2015 de Fondul Monetar Internațional (FMI) a indicat că costul real al acestor subvenții acordate guvernelor din întreaga lume este de aproximativ 5,3 trilioane de dolari SUA (sau 6,5% din PIB-ul global).
Efecte asupra mediului:
Legătura dintre combustibilii fosili și poluarea aerului în țările industrializate și marile orașe este evidentă încă de la Revoluția industrială. Poluanții generați prin arderea cărbunelui și a petrolului includ dioxidul de carbon, monoxidul de carbon, oxizii de azot, dioxidul de sulf, compușii organici volatili și metalele grele, toate acestea fiind legate de boli respiratorii și riscuri crescute de boală.
Arderea combustibililor fosili de către oameni este, de asemenea, cea mai mare sursă de emisii de dioxid de carbon (aproximativ 90%) la nivel mondial, care este unul dintre principalele gaze cu efect de seră care permite forțarea radiațiilor (de asemenea, efectul de seră) să aibă loc și contribuie la încălzire globală.
În 2013, Administrația Națională Oceanică și Atmosferică a anunțat că nivelurile de CO² în atmosfera superioară au ajuns la 400 de părți pe milion (ppm) pentru prima dată de când au început măsurătorile în secolul al XIX-lea. Pe baza ritmului actual cu creșterea emisiilor, NASA estimează că nivelurile de carbon ar putea ajunge între 550 și 800 ppm în secolul următor.
Dacă scenariul anterior este cazul, NASA anticipează o creștere de 2,5 ° C (4,5 ° F) la temperaturile medii globale, ceea ce ar fi durabil. Cu toate acestea, în cazul în care ultimul scenariu se dovedește a fi cazul, temperaturile globale vor crește cu o medie de 4,5 ° C (8 ° F), ceea ce ar face viața insostenibilă pentru multe părți ale planetei. Din acest motiv, se caută alternative pentru dezvoltare și adoptare comercială pe scară largă.
Alternative:
Datorită efectelor pe termen lung ale consumului de combustibili fosili, oamenii de știință și cercetătorii dezvoltă alternative de peste un secol. Acestea includ concepte precum energia hidroelectrică - care există de la sfârșitul secolului al XIX-lea - unde apa care se încadrează este folosită pentru a turna turbine și a genera electricitate.
Începând cu a doua jumătate a secolului XX, energia nucleară a fost considerată și o alternativă la cărbune și petrol. Aici, reactoarele cu fisiune lentă (care se bazează pe uraniu sau pe descompunerea radioactivă a altor elemente grele) sunt folosite pentru încălzirea apei, care la rândul său generează aburi pentru turbinele de rotire.
De la mijlocul secolului al II-lea, au fost propuse mai multe metode care variază de la simplu la extrem de sofisticat. Acestea includ energia eoliană, unde schimbările fluxului de aer împing turbinele; energia solară, în cazul în care celulele fotovoltaice transformă energia Soarelui (și uneori căldura) în energie electrică; puterea geotermală, care se bazează pe aburul exploatat din scoarța terestră pentru a roti turbinele; și puterea mareei, unde schimbările în maree împing turbinele.
Combustibili alternativi sunt, de asemenea, derivați din surse biologice, unde sursele vegetale și biologice sunt utilizate pentru a înlocui benzina. Hidrogenul este, de asemenea, dezvoltat ca o sursă de energie, de la celule de combustibil la hidrogen până la apa folosită până la alimentarea cu combustie internă și motoare electrice. Se dezvoltă, de asemenea, puterea de fuziune, unde atomii de hidrogen sunt fuzionați în interiorul reactoarelor pentru a genera energie curată, abundentă.
Până la mijlocul secolului XXI, se estimează că combustibilii fosili au devenit caduce, sau cel puțin au scăzut semnificativ în ceea ce privește utilizarea lor. Dar, din punct de vedere istoric, au fost asociate cu cele mai mari și mai prelungite explozii din creșterea umană. Rămâne de văzut dacă umanitatea va supraviețui efectelor pe termen lung ale acestei creșteri - care a inclus o cantitate intensă de ardere a combustibililor fosili și de emisii de gaze cu efect de seră - rămâne de văzut.
Am scris multe articole despre combustibili fosili pentru Space Magazine. Iată ce este un efect de seră îmbunătățit ?, Gaze în atmosferă, ce provoacă poluarea aerului ?, Și dacă ardem totul ?, Ce este energia alternativă? Și „Schimbările climatice sunt acum mai sigure decât vreodată”, spune un nou raport
Dacă doriți mai multe informații despre combustibili fosili, consultați Observatorul Pământului al NASA. Și iată un link către articolul NASA privind salvgardarea atmosferei noastre.
Astronomie Cast are și unele episoade care sunt relevante pentru subiect. Iată episodul 51: Pământ și episodul 308: Schimbările climatice.
surse:
- Wikipedia-Combustibil fosil
- Sciencedaily - combustibil fosil
- Departamentul Energiei - Combustibili fosili
