در حال حاضر، سوختهای فسیلی علی رغم تلاش‌های محققین پر استفاده‌ترین منبع انرژی جهان می‌باشد. استفاده از این سوخت‌ها مزایایی دارد که باعث شده هنوز هم در کنار معایب آنها برای محیط زیست، بشر از استفاده از آن دست نکشد.
تاریخچه سوخت فسیلی
اصطلاح سوخت فسیلی برای توصیف گروهی از منابع انرژی که از گیاهان و ارگانیسم‌های باستانی در دوره کربنیفر ایجادشده و قدمتی حدود 286 تا 360 میلیون سال پیش (قبل از دایناسورها) دارند استفاده‌می‌‌شود. سوخت فسیلی از باقی‌مانده گیاهان و حیوانات بسیار ریزی که میلیون‌ها سال پیش زندگی‌کرده و مرده‌اند ساخته‌شده‌است. بیشترین ذخایر سوختهای فسیلی ۵۴۰ تا ۶۵۰ میلیون سال پیش، زمانی که آب و هوای زمین گرم‌تر و مرطوب‌تر بود و آب‌های آن مملو از جلبک، باکتری و موجودات کوچک دیگر بود، تشکیل شده‌است.
در آن دوره، زمین با مرداب‌هایی مملو از میکروارگانیسم‌های دریایی، درختان، سرخس‌ها و سایر گیاهان بزرگ برگ پوشانده شده‌بود. با از بین رفتن ارگانیسم‌ها و گیاهان، آنها به کف باتلاق‌ها و اقیانوس‌ها فرو می‌روند و لایه‌هایی از یک ماده اسفنجی به نام زغال سنگ نارس و ماده معدنی به نام کروژن یا شیل نفتی–پیش ماده سوختهای فسیلی را به وجود آورده‌اند.
گرمای زمین به آهستگی کروژن را به سوختهای فسیلی تبدیل کرده‌است، بعضی از کروژن‌ها به زغال سنگ تبدیل می‌شود و برخی دیگر به نفت خام یا گازطبیعی تبدیل می‌شود که پرکاربردترین سوختهای فسیلی هستند.
بیش از میلیون‌ها سال، با قرار گرفتن زغال سنگ نارس در معرض گرما و فشار شدید و هم چنین پوشیده‌شدن توسط ماسه، رس و سایر مواد معدنی، ذغال سنگ نارس را به سنگ رسوبی تبدیل می‌کرد. باگذشت زمان انواع مختلفی از سوختهای فسیلی بسته به ترکیب مواد آلی موجود و مدت زمان دفن آن تشکیل شده‌است.
نقش سوخت فسیلی در تولید انرژی
امروزه عرضه و تقاضای انرژی در جوامع بشری به شدت رو به افزایش است. در حال حاضر در جهان، 82 درصد از کل انرژی مصرفی را سوختهای فسیلی تشکیل می‌دهند. زندگی روزمره ما، چه در سطح جهانی و چه در سطح ملی، مشروط به تولید و مصرف انرژی است. بر اساس پیش بینی‌های واقع بینانه تا سال 2020 میلادی این سوخت‌ها هم چنان، 73% از سهم مصرف انرژی جهان را تامین می‌کنند.بر طبق این آمار مصرف سالانه زغال سنگ %2.3 و گازطبیعی%1.7 و بالاخره نفت %2.7 GTOE در جهان است.
در دنیای امروز جمعیتی بیش از یک میلیارد نفر درآمدی کمتر از یک دلار در روز دارند و هیزم تنها منبع انرژی آنها محسوب می‌شود، به شرطی که در دسترس باشد. به همین سبب توزیع عادلانه انرژی ضرورتی غیرقابل انکار است. این انرژی به سه شکل اصلی یافت می‌شود.
- سوختهای فسیلی مثل نفت، گاز و ذغال سنگ که دارای انرژی تجدیدناپذیر هستند
- انرژی هسته‌ای
- انرژی‌های تجدیدپذیر مانند انرژی خورشید، باد و….
انواع سوخت فسیلی کدامند و کجا یافت می‌شوند؟
سوختهای فسیلی در زیر زمین از رسوبات موجودات زنده یافت می‌شوند، این رسوبات محصور در لایه‌های سنگی به دام افتاده‌اند. ماده آلی قرن‌ها طول می‌کشد تا شکل بگیرد. سوختهای فسیلی در اصل از پیوندهای کربن و هیدروژن تشکیل شده‌اند که به عنوان هیدروکربن‌ها شناخته می‌شوند. سه نوع سوخت فسیلی وجود دارد که همگی برای تأمین انرژی قابل استفاده هستند و برای کسب انرژی از این نوع مواد نیازمند فرآیند احتراق و یا سوزاندن آنها هستیم که به همین علت به محیط زیست صدمه وارد می‌کنند.
اصلی‌ترین نوع سوختهای فسیلی عبارتند از: زغال سنگ، نفت و گازطبیعی. زغال سنگ ارزان و فراوان است، اما هنگام سوختن آلاینده‌های زیادی تولید می‌کند. یافتن نفت یا نفت خام سخت‌تر از یافتن زغال سنگ است و بر خلاف زغال سنگ، می‌تواند از طریق خطوط لوله پمپ شود و به راحتی به سوخت‌هایی مانند بنزین یا نفت سفید تصفیه‌شود. گازطبیعی نیز نسبت به زغال سنگ یا نفت خام نسبتاً ارزان است و آلاینده کمتری دارد.
سوختهای فسیلی ذخایر زغال سنگ معمولاً ۲۰۰ تا ۳۰۰ فوت زیر سطح زمین قرار دارند. ذخایر نفت و گاز به طور معمول یک یا دو مایل پایین‌تر هستند و عمیق‌ترین چاه‌های نفت و گاز بیش از شش مایل زیر سطح زمین می‌باشند.
سوخت فسیلی چگونه تشکیل می‌شود؟
هنگامی که گیاهان و حیوانات مرده برای میلیون‌ها سال فشرده و دفن می‌شوند، سوختهای فسیلی، نوعی منبع انرژی، ایجاد می‌کنند. در نتیجه گرما و فشار شدید موجود در پوسته زمین، این ذخایر تحت فرآیند تخریب آهسته‌ای قرار گرفتند و در طول زمان به گاز طبیعی، زغال سنگ و نفت تبدیل شدند. این منابع به دلیل طولانی شدن مدت زمان مورد نیاز برای دوباره پر کردن آنها به عنوان غیرقابل تجدید طبقه بندی می‌شوند.
انواع سوختهای فسیلی
زغال سنگ
صدها میلیون سال پیش، حتی قبل از دایناسورها، گیاهان و سرخس‌های عظیمی وجود داشتند که در جنگل‌های باتلاقی زندگی می‌کردند. وقتی این گیاهان و سرخس‌ها از بین می‌رفتند، می‌پوسیدند و لایه‌هایی را در پایین باتلاق‌ها تشکیل می‌دادند. آب و خاک به وجود‌آمده در بالای این لایه‌ها طی هزاران سال در اثر افزایش فشار و درجه حرارت باعث می‌شد که گیاهان و سرخس‌های پوسیده دچار تغییرات شیمیایی و فیزیکی شوند. از آنجا که گیاهان و سرخس‌ها در غیاب اکسیژن به پوسیدگی ادامه می‌دادند، در اثر چندین سری از واکنش‌ها تبدیل به زغال سنگ شده‌اند. عنصر مشترک همه سوختهای فسیلی کربن است.
زغال سنگ یک سنگ رسوبی است که به رنگ سیاه یا قهوه ای مایل به سیاه است. این ماده عمدتاً از کربن تشکیل شده‌است، اما همچنین حاوی مقادیر کمی از عناصر دیگر مانند گوگرد، نیتروژن و هیدروژن است. زغال سنگ در مقایسه با دو سوخت فسیلی دیگر، زغال سنگ از فراوانی بیشتری برخوردار است. آنتراسیت، زغال سنگ قیر و لیگنیت سه شکل اصلی زغال سنگ هستند.
تحلیل گران پیش بینی کرده‌اند که با کمبود منابع نفتی، استفاده از زغال سنگ در سراسر جهان افزایش خواهد یافت. منابع فعلی زغال سنگ می تواند 200 سال یا بیشتر طول بکشد. زغال سنگ معمولاً در معادن استخراج می شود. از اواسط قرن بیستم، مصرف زغال سنگ دو برابر شده‌است ولیکن از سال 1996 درخواست آن در حال کاهش است.
بسیاری از کشورهای در حال توسعه به زغال سنگ برای تأمین انرژی وابسته هستند زیرا آنها قادر به تامین نفت یا گاز طبیعی نیستند. چین و هند مصرف‌کنندگان اصلی زغال سنگ برای تأمین انرژی هستند.
نفت خام
نفت نوعی سوخت فسیلی مایع است که با پوسیدگی گیاهان و حیوانات میکروسکوپی شکل گرفته‌است که میلیون‌ها سال پیش در اقیانوس زندگی می‌کردند. با مرگ این گیاهان و حیوانات، باقی‌مانده آنها به کف اقیانوس رفته‌است و لایه‌های رسوبی که توسط ماسه و گل پوشیده‌شد‌ه‌است را تشکیل داده‌اند. در برخی مناطق که حرکت جزر و مدی کمی وجود دارد مانند دریاچه‌ها یا دریاها، گیاهان و حیوانات در غیاب اکسیژن شروع به تجزیه می‌کنند. وقتی لایه‌ها روی هم جمع می‌شوند، وزن آنها افزایش می‌یابد و رسوبات بیشتر به سمت پایین رانده‌می‌شوند، این امر هم دما و هم فشار را افزایش می‌دهد. با ترکیب همه این عوامل، گیاهان و حیوانات پوسیده ترکیبات نفت و گاز را ایجاد می‌کنند.
هیدروکربن‌ها، که مولکول‌هایی هستند که از اتم‌های هیدروژن و کربن تشکیل شده‌اند، اکثر ساختار آن را تشکیل می‌دهند. نفت پرمصرف ترین سوخت فسیلی است. پس از استخراج، نفت خام شامل بسیاری از ترکیبات آلی مختلف است که در یک فرآیند پالایش به محصولات مختلفی تبدیل می‌شوند. ترکیبات مختلفی از جمله بنزین، گازوئیل و سوخت جت فرآوری می‌شود که هم برای تامین انرژی خودروها و هم برای تولید پلاستیک و مواد دیگر استفاده می‌شود.
گاز طبیعی
گاز طبیعی یک سوخت فسیلی گازی است که در مقایسه با زغال سنگ و روغن نسبتاً تمیز و فراوان تر است. گازطبیعی از متان، یک مولکول هیدروکربنی اساسی تشکیل شده‌است. این ماده از همان مواد آلی نفت ساخته شده‌است اما در یک محیط زمین شناسی متفاوت است. گازطبیعی در سازندهای سنگی زیرزمینی یافت می‌شود و اغلب از طریق فرآیند شکستگی استخراج می‌شود، که مستلزم پمپاژ آب و مواد شیمیایی به داخل سنگ به منظور آزادسازی گاز است. این نوع سوخت فسیلی همانند نفت، از بقایای میکروارگانیسم‌های دریایی تشکیل می‌شود. این یک منبع انرژی نسبتاً جدید است. تا سال 1999 از زغال سنگ بیشتر از گازطبیعی استفاده می‌شد. اکنون گاز در کشورهای توسعه یافته از زغال سنگ پیشی گرفته‌است.
در قرن بیستم، نفت، زغال سنگ و گازطبیعی سوخت اصلی تولید برق و سوختهای مایع مانند بنزین، سوخت دیزل و نفت سفید به نیروی محرکه اتومبیل‌ها، کامیون‌ها، تراکتورها، قطارها و هواپیماها تبدیل شده‌اند.
ذخایر این مواد در سراسر جهان یافت می‌شود، در برخی از کشورها ذخایر بیشتری از سوختهای فسیلی وجود دارد. ایالات متحده، روسیه و چین بیشترین ذخایر زغال سنگ در جهان را دارند و تقریباً نیمی از ذخایر نفت و گازطبیعی جهان در خاورمیانه است.
معایب سوخت فسیلی
سوختهای فسیلی این روزها اخبار زیادی را به خود اختصاص داده‌اند–بیشتر به دلیل تلاش مستمر ما در جایگزینی آنها با منابع انرژی سازگار با محیط زیست مانند انرژی خورشیدی و بادی است. انتشار کربن ناشی از سوزاندن سوختهای فسیلی عامل اصلی گرمایش جهانی می‌باشد. البته، سوختهای فسیلی منبع اصلی انرژی نیز هستند و قرن‌ها تمدن مدرن را روبه جلو هدایت کرده‌اند.
این ترکیبات تقریباً مسئول سه چهارم میزان انتشار مواد آلاینده از فعالیت‌های انسانی در ۲۰ سال گذشته است. اکنون، دانشمندان و مهندسان به دنبال راه‌هایی برای کاهش وابستگی ما به سوختهای فسیلی و جایگزینی این سوخت‌ها برای محیط زیست تمیزتر و سالم‌تر هستند. سوزاندن سوختهای فسیلی برای تأمین انرژی از اوایل انقلاب صنعتی آغاز شده‌است. اما مصرف آنها طی در چند قرن گذشته به طور قابل توجهی تغییر کرده است.
به طور کلی معایب سوختهای فسیلی عبارت است از:
- این سوخت‌ها باعث گرم شدن بیش از حد کره زمین و آب شدن یخچال‌های طبیعی می‌شود.
- نشت برخی سوخت‌ها مانند گازطبیعی و نفت خام خطرات جدی خفگی و آتش سوزی را به دنبال خواهد داشت.
- هیدروکربن‌های موجود در ساختار این نوع سوختهای سبب آزاد شدن گازهای گلخانه‌ای مانند متان و دی‌اکسیدکربن می‌شود که
این امر در نهایت منجر به سوراخ شدن لایه اوزون می‌شود. - گازهای مضر دیگری مانند کربن مونوکسید و دی اکسید گوگرد نیز از این سوخت‌ها منتشرشده که باعث ایجاد باران‌های اسیدی می‌شود.
- مصرف بیش از حد نفت، گازطبیعی و زغال سنگ باعث تخلیه مقادیر قابل توجهی از مخازن آنها شده‌است، در حالی که می‌دانیم جایگزینی این منابع به دلیل این که میلیون‌ها سال طول می‌کشد تا زنجیره‌های هیدروکربنی تشکیل شود غیرممکن است.
مزایای سوخت فسیلی چیست؟
سوختهای فسیلی به راحتی به دست می‌آیند و استفاده از آنها ارزان است و از تراکم انرژی بالایی برخوردار هستند، به این معنی که هنگام سوزاندن مقدار زیادی انرژی در هر پوند تولید می‌کنند. در ادامه مقاله توضیحات بیشتری در رابطه با اینکه سوختهای فسیلی دارای چه انرژی هستند ارائه شده‌است.
مزایای سوخت فسیلی عبارت است از:
- این سوخت ها انرژی گرمایی بالایی را تولید می کنند.
- به کمک تجهیزات پیشرفته به آسانی می‌توان از مخازن سوختهای فسیلی بهره‌برداری کرد.
- نفت به عنوان متدوال‌ترین شکل سوختهای فسیلی در انواع وسایل نقلیه استفاده می‌شود.
- حمل و نقل سوختهای فسیلی که به حالت مایع یا گاز هستند از سهولت بیشتری برخوردار است.
- احداث، استخراج و فرآوری نیروگاه‌هایی که با سوخت فسیلی کار می‌کنند با هزینه کمتری انجام می‌شود.
- زغال سنگ یکی از سوختهای فسیلی است که به وفور یافت می‌شود. از این سوخت به دلیل این که هزینه‌های تولید را تا حد بسیار زیادی کاهش می‌دهد در بسیاری از نیروگاه‌ها استفاده می شود.
کاربرد سوختهای فسیلی
ما این مواد را برای تولید انرژی می سوزانیم. در یک نیروگاه بزرگ تولید برق، این سوخت‌ها را در حضور اکسیژن می‌سوزانند و از انرژی گرمایی تولیدشده برای تولید بخار از آب استفاده می‌کنند. بخار تولیدشده به دلیل داشتن انرژی بالا باعث به حرکت درآوردن توربین نیروگاه شده‌است و برق تولید می‌شود.
یکی از مشکلات سوزاندن این سوخت‌ها تأثیر مخرب آنها بر محیط‌زیست است. همانطور که گفته‌شد سوختهای فسیلی از خانواده هیدروکربن‌ها هستند. وقتی هیدروکربن‌ها در حضور اکسیژن سوزانده‌می‌شوند، دی اکسید کربن تولید می‌شود که آن را در جو آزاد می‌کنند. دی اکسید کربن به دلیل داشتن اثر گلخانه‌ای یکی از عوامل اصلی گرم شدن کره زمین است. دومین مشکل استفاده از سوختهای فسیلی تجدید ناپذیر بودن این منابع از انرژی است. مدت زمان تجدید سوختهای فسیلی به قدری زیاد است که به عنوان منابع تجدید ناپذیر دسته‌بندی می‌شوند.
تاثیر سوختهای فسیلی بر محیط زیست
این سوخت‌ها به دلایل گفته شده در بالا باعث اثرات مخربی بر محیط زیست می شوند که در بخش قبل به چند مورد آنها اشاره شد.
- سوراخ شدن و از بین رفتن لایه ازون یکی از پر خطر ترین مضرات این سوخت ها بر روی محیط زیست است که
در اثر ایجاد گازهای گلخانه ای به وجود آمده. - آلودگی های هوا و مه دود فتوشیمیایی که امروزه از آن بسیار رنج می بریم یکی دیگر از محصولات مخرب این سوخت هاست.
- ایجاد باران اسیدی و یا مه و برف اسیدی از دیگر آثار تخریبی زیست محیطی است که
در اثر تولید اسید کربونیک به علت واکنش کربن دی اکسید با ذرات آب ایجاد می شود. - در اثر پخش شدن قطرات باران اسیدی و حضور گاز های گلخانه ای آب های سطحی زمین در حال آلوده تر شدن هستند.
محصولت نفت خام
نفت که یک سوخت فسیلی است منبع انرژی زمان ماست. ما نفت خام استخراج‌شده را به محصولات مختلف مانند بنزین، سوخت جت، گازوئیل و حتی پلاستیک‌ها تبدیل می‌کنیم. این سوخت فسیلی تجارت جهانی را ارتقاداده و پشتیبان بسیاری از بزرگترین نوآوری‌های تکنولوژیک و اجتماعی در عصر حاضر می‌باشد. با این حال، محیط زیست هزینه‌های گزافی را برای مصرف بی رویه ما از سوختهای فسیلی پرداخت می‌کند ،آب و هوای ما با سرعتی بسیار زیاد در حال گرم شدن می‌باشد که ممکن است عواقب جبران ناپذیری داشته باشد .
نشت نفت، آسیب‌های زیست محیطی، آلودگی و به خطر افتادن سلامتی انسان تنها برخی از تأثیرات منفی اکتشاف، توسعه و استفاده از سوختهای فسیلی هستند.
وابستگی به نفت به عنوان یک منبع انرژی یک خطر واقعی برای امنیت ملی، محیط زیست و اقتصاد ما است. در عوض، ارتقا منابع انرژی تجدیدپذیر داخلی باعث ایجاد مشاغل سبز، حفاظت از سلامتی ما و قطع اعتماد ما به دولت‌های بی ثبات خارجی و کارتل‌های نفتی خواهد شد. علاوه بر این، استخراج نفت زیستگاه‌های طبیعی را از بین می‌برد و کارگران و ساکنان را به خطر می‌اندازد. همچنین فرآیند تصفیه نیاز به استفاده از مواد شیمیایی سمی و مقادیر زیاد انرژی دارد که برای محیط زیست و افراد مضر هستند.
بدون دیدگاه