Šajā emuāra ierakstā mēs aplūkosim fosilā kurināmā nepieciešamību un ierobežojumus, kā arī izpētīsim, kā mēs varam risināt ilgtspējības un vides jautājumus.

Fosilā kurināmā definīcija un pārskats

Fizikā angļu valodas vārds “energy” (enerģija) attiecas uz spēju veikt darbu. Turklāt, tā kā fiziskās enerģijas ģenerēšanai ir nepieciešams enerģijas avots, termins “enerģija” bieži tiek apvienots ar konkrētā avota nosaukumu, piemēram, kodolenerģiju vai hidroelektroenerģiju, lai apzīmētu šo konkrēto enerģijas avotu. Šie enerģijas avoti ir cieši saistīti ar cilvēku civilizācijas attīstību un dažādos veidos spēlē būtisku lomu mūsu dzīvē.
Fosilā enerģija ir viens no šādiem enerģijas avotiem, un to parasti lieto, lai apzīmētu fosilo kurināmo. Fosilais kurināmais ir viens no enerģijas veidiem starp dažādiem enerģijas avotiem, ko izmanto cilvēki; tie ir enerģijas resursi, kas veidojušies no organismu atliekām, kas jau sen apdzīvoja Zemi. Fosilā enerģijas veidi ir ogles, nafta, dabasgāze, bitumena slāneklis, darvas smiltis un naftas smiltis. To sauc par "fosilo enerģiju", jo tai ir tāds pats veidošanās process kā fosilijām, ko mēs parasti pazīstam.
Fosilais kurināmais sāka tikt pārveidots par fizisku enerģiju un plaši izmantots līdz ar tvaika dzinēju izplatību Britu rūpnieciskās revolūcijas laikā. Šis periods nebija tikai mehāniskās un tehnoloģiskās attīstības laiks, bet gan revolucionārs pagrieziena punkts, kas fundamentāli pārveidoja cilvēces dzīvesveidu. Kopš tā laika, attīstoties zinātnei, ir izstrādātas tehnoloģijas ne tikai apraktu fosilo kurināmo izpētei, ieguvei un urbšanai, bet arī to attīrīšanai no dabiskā stāvokļa, transportēšanai uz nepieciešamajām vietām un efektivitātes palielināšanai, pārveidojot kurināmo enerģijā. Balstoties uz šiem tehnoloģiskajiem sasniegumiem, fosilais kurināmais pašlaik veido lielāko daļu no cilvēces enerģijas avotiem.
Pateicoties augstajai efektivitātei un uzticamībai kā enerģijas avotam, fosilajam kurināmajam ir neaizstājama loma daudzās rūpniecības nozarēs. To izmanto dažādiem mērķiem, piemēram, enerģijas ražošanai, transportam un apkurei, un arī tā ekonomiskā nozīme ir ievērojama. ASV Enerģētikas informācijas administrācija lēš, ka galvenie enerģijas resursi ir nafta (36.0%), ogles (27.4%) un dabasgāze (23.0%), un ka fosilais kurināmais veido 86.4% no pasaules enerģijas patēriņa. Turklāt, pieaugot iedzīvotāju skaitam, fosilā kurināmā patēriņš katru gadu pieaug. Tā kā fosilais kurināmais veido tik milzīgu daļu no cilvēku enerģijas ražošanas, ar to saistītie jautājumi ietekmē visus cilvēka dzīves aspektus. Starp fosilajiem kurināmajiem naftai ir būtiska ietekme uz parasto patērētāju ekonomisko darbību, un naftas cenu svārstības ir kļuvušas par galveno ekonomiskās veselības rādītāju.

Ogļu veidošanās process un raksturojums

Ogles veidojas, kad seni augi tiek aprakti pazemē un piedzīvo metamorfismu; tomēr pastāv divas teorijas par apbedīšanas procesu. Tās ir nenogulsnēšanās teorija, kas apgalvo, ka augi tika pārvietoti uz noteiktu vietu plūdu vai citu iemeslu dēļ un pēc tam aprakti, un in situ nogulsnēšanās teorija, kas apgalvo, ka augi tika nogulsnēti un aprakti tieši tajā vietā, kur tie radās. Abas teorijas ir vienisprātis, ka bija nepieciešams ilgs laiks, lai plašā teritorijā izveidotu biezas ogļu kārtas, un ka šīs kārtas izveidojās tādās vietās kā nogulumiežu baseini, kur zeme pakāpeniski iegrima. Tiek uzskatīts, ka, zemei ​​strauji iegrimstot, ogļu kārtas tika pārklātas ar augsni un pēc vairākiem cikliem, kuros augi virs tām atkal uzplauka, tās galu galā tika aprakti dziļi pazemē.
Tiek uzskatīts, ka augi, kas veidoja ogles, galvenokārt ir auguši uz sauszemes, nevis ūdenī, un vecuma ziņā aptuveni viena trešdaļa pasaules ogļu atradņu ir datējamas ar paleozoja laikmetu (pirms 500 līdz 200 miljoniem gadu), un lielākā daļa ogļu Eiropā, Ziemeļamerikā un Āzijā ietilpst šajā kategorijā. Lai gan oglēm ir priekšrocība, ka tās ir relatīvi lēts enerģijas avots, tām ir trūkumi, jo tās ir grūti iegūt un transportēt, kā arī tām ir zema siltumspēja sadedzinot. Turklāt ogļu sadedzināšanas laikā radušies gaisa piesārņotāji var nopietni ietekmēt vidi un cilvēku veselību.

Naftas veidošanās process un raksturojums

Pastāv divas teorijas par naftas izcelsmi: "abiogēnā teorija", kas postulē, ka metāns veidojās reakcijas rezultātā starp pazemes dzelzs karbīdiem un ūdeni, un "biogēnā teorija", kas liek domāt, ka tas veidojās termiskās nobriešanas procesā pēc tam, kad organiskā viela — bioloģiskie organismi — tika apglabāti kopā ar nogulumiem. Pašlaik biogēnā teorija ir kļuvusi par vispārpieņemtu zinātnisku vienprātību. Tāpēc naftas veidošanās potenciāls ir atkarīgs no tā, kad un kur tika apglabāts liels organisko vielu daudzums, kā arī no tā, cik lielā mērā tās tika pakļautas termiskās nobriešanas procesam.
Saskaņā ar biogēno teoriju organiskās vielas tiek apraktas pazemē un pārveidotas par naftu vai oglēm; atkarībā no organiskās vielas veida tās tiek klasificētas kā nafta vai ogles, un nafta tiek tālāk iedalīta jēlnaftā un dabasgāzē, pamatojoties uz organiskās vielas veidu, kā arī pazemes spiedienu un temperatūru. Parasti kontinentālā šelfa nogulumiežu vidē, kad fitoplanktons un aļģes uzkrājas lielos daudzumos un nobriest 60–130 grādu temperatūrā, kas ir zemāka par iežu metamorfozo temperatūru, veidojas nafta; augstākā temperatūrā rodas gāze. Turklāt sauszemes nogulumiežu vidē, kad sauszemes augi tiek aprakti lielos daudzumos un nobriest, veidojas ogles.
Kad organiskās vielas tiek apraktas kopā ar nogulumiem, veidojas izejmateriāls — naftas izejmateriāls. Turklāt iezi, kurā migrē un uzkrājas iegūtā nafta, sauc par rezervuāra iezi, un iezi, kas pārklāj rezervuāru no augšas, neļaujot uzkrātajai naftai migrēt citur, sauc par segiežiežiem. Lai nafta pastāvētu, ir nepieciešams izejmateriāls; melnais slāneklis, kas veidojies starp augšējo juras periodu un apakšējo krīta periodu, veido 85% no pasaules izejmateriāla.
1970. gadā Mūdijs analizēja milzu naftas un gāzes atradnes, kurās bija vairāk nekā 500 miljoni barelu, un ziņoja, ka 48 % no šīm milzu atradnēm atradās mezozoja juras un krīta periodos, savukārt 39 % atradās kainozoja terciārā perioda slāņos; viņš arī atzīmēja, ka slazdu sistēmas, kas veido savākšanas baseinus, visticamāk, atradās kontinentālajā šelfā. Slazds attiecas uz ģeoloģiskiem apstākļiem, kuros uzkrājas nafta vai gāze, kas rodas no pazemes iežiem. Naftas priekšrocības ietver tās šķidro stāvokli, kas padara transportēšanu un apstrādi no ieguves līdz lietošanai vienkāršu un ērtu; tās augsto siltumspēju; un spēju to pārstrādāt dažādiem pielietojumiem mūsdienu rūpniecībā. No otras puses, tās trūkumi ietver ievērojamas reģionālās atšķirības rezervēs starp valstīm un augsto cenu salīdzinājumā ar oglēm to mazākā apjoma dēļ.

Dabasgāzes veidošanās process un raksturojums

Dabasgāzes veidošanās process ir līdzīgs ogļu veidošanās procesam. Lai gan to dažreiz ražo maisījumā ar jēlnaftu, to galvenokārt ražo atsevišķi. Dabasgāzes galvenā sastāvdaļa ir metāns, un tā ir ļoti vērtīga enerģijas avots, jo sadedzinot tā gandrīz nerada piesārņotājus. Tā ir ievērojama arī ar savu zemo cenu un to, ka, būdama vieglāka par gaisu, tā rada nelielu risku noplūdes gadījumā. Dabasgāze tiek plaši izmantota, jo īpaši kā pilsētas gāze un rūpnieciskā degviela, un pieprasījums pēc tās pieaug, jo izplatās tās reputācija kā tīram enerģijas avotam.
Tomēr dabasgāzei ir trūkumi – to ir grūti noteikt, un tās gāzveida rakstura dēļ to ir neērti transportēt un apstrādāt. Dabasgāzes efektīvai izmantošanai ir nepieciešamas progresīvas tehnoloģijas, kas var radīt papildu izmaksas.

Pirmā problēma ar fosilā kurināmā izmantošanu: ierobežotās rezerves

Kā redzams no fosilā kurināmā veidošanās procesa, tā veidošanās cikls ilgst miljoniem gadu, tāpēc tas tiek klasificēts kā neatjaunojamie resursi. Tādēļ, ja mēs bez jebkādas plānošanas neapdomīgi patērēsim ierobežoto fosilā kurināmā daudzumu, kas rodas Zemes ierobežotajā telpā, šie resursi galu galā tiks izsmelti, un cilvēce vairs nespēs ražot enerģiju. Šīs bažas ir viens no iemesliem, kas uzsver nepieciešamību pēc energoresursu ilgtermiņa pārvaldības un ilgtspējīgas attīstības.

Otra problēma, kas saistīta ar fosilā kurināmā izmantošanu: vides piesārņojums

Fosilā kurināmā pārvēršana izmantojamā enerģijā rada ievērojamu daudzumu oglekļa dioksīda, ko Zemes augi nespēj pilnībā absorbēt. Līdz ar to oglekļa dioksīda daudzums atmosfērā turpinās pieaugt, un daudzi zinātnieki apgalvo, ka šis oglekļa dioksīda līmeņa pieaugums izraisa globālo sasilšanu. Globālā sasilšana var izraisīt ne tikai ekstremālus laikapstākļus, bet arī dažādas citas neparedzamas problēmas. Turklāt slāpekļa oksīdi un sēra oksīdi, kas izdalās fosilā kurināmā sadegšanas laikā, izšķīst lietus ūdenī, veidojot skābo lietu, kas palielina augsnes skābumu un rada vides problēmas, piemēram, vēsturisku vietu eroziju.

Enerģijas nākotnes virziens un nepieciešamība aizstāt fosilo kurināmo

Mūsdienu sabiedrība koncentrējas uz dažādu enerģijas avotu attīstību, lai aizstātu fosilo kurināmo. Atjaunojamie enerģijas avoti, piemēram, saules, vēja un ģeotermālā enerģija, parādās kā alternatīvas, kas spēj pārvarēt fosilā kurināmā ierobežojumus. Šie atjaunojamie enerģijas avoti nodrošina ilgtspējīgu enerģijas piegādi, vienlaikus samazinot negatīvo ietekmi uz vidi, un valdības un uzņēmumi visā pasaulē cenšas attīstīt nepieciešamās tehnoloģijas un paplašināt infrastruktūru, lai tās atbalstītu.
Jo īpaši fosilā kurināmā patēriņa samazināšana un pāreja uz tīru enerģiju ir būtiska, lai maksimāli palielinātu energoefektivitāti un stiprinātu vides aizsardzību. Tas sniedzas tālāk par vienkāršu enerģijas pāreju; tā ir nepieciešama izvēle, lai aizsargātu Zemes vidi un atstātu veselīgu planētu nākamajām paaudzēm. Diskusijas par enerģijas pāreju un ilgtspējību tagad ir kļuvušas par globālu prioritāti, un, šīm diskusijām pakāpeniski iegūstot formu, mainās arī nākotnes enerģijas paradigma.