Termín „fosílne palivá“ sa v súčasnosti v súčasnosti používa dosť často. Častejšie sa vyskytuje v súvislosti s otázkami životného prostredia, klimatickými zmenami alebo tzv. „Energetickou krízou“. Okrem toho, že závislosť ľudstva od fosílnych palív bola hlavným zdrojom znečistenia, v posledných desaťročiach spôsobila značnú úzkosť a vyvolala dopyt po alternatívach.
Ale čo sú to fosílne palivá? Zatiaľ čo väčšina ľudí má tendenciu myslieť na benzín a ropu, keď počujú tieto slová, v skutočnosti sa vzťahuje na mnoho rôznych druhov energetických zdrojov, ktoré pochádzajú z rozloženého organického materiálu. To, ako sa na nich ľudstvo stalo tak závislým, a na čo sa môžeme pozrieť, aby sme ich nahradili, sú niektoré z najväčších obáv, ktorým dnes čelíme.
Definícia:
Fosílne palivá sa vzťahujú na zdroje energie, ktoré sa vytvárajú v dôsledku anaeróbneho rozkladu živej hmoty, ktorá obsahuje energiu v dôsledku starej fotosyntézy. Typicky boli tieto organizmy mŕtve milióny rokov, niektoré z nich siahajú až do kryogénskeho obdobia (asi pred 650 miliónmi rokov).
Fosílne palivá obsahujú vysoké percento uhlíka a akumulovanej energie vo svojich chemických väzbách. Môžu mať formu ropy, uhlia, zemného plynu a iných horľavých uhľovodíkových zlúčenín. Zatiaľ čo ropa a zemný plyn vznikajú rozkladom organizmov, uhlie a metán sú výsledkom rozkladu suchozemských rastlín.
V prípade prvého druhu sa predpokladá, že veľké množstvá fytoplanktónu a zooplanktónu sa pred miliónmi rokov usadili na dne morí alebo jazier. V priebehu mnohých miliónov rokov sa táto organická hmota zmiešala s bahnom a bola pochovaná pod silnými vrstvami sedimentu. Výsledné teplo a tlak spôsobili, že sa organická hmota chemicky zmenila a nakoniec vytvorili zlúčeniny uhlíka.
V prípade posledného menovaného zdroja boli zdrojom mŕtve rastlinné látky, ktoré boli pokryté v sedimente počas karbonského obdobia - t. J. Do konca devónskeho obdobia do začiatku periódy (asi pred 300 a 350 miliónmi rokov). Tieto ložiská postupom času stuhli alebo sa stali plynnými, čím sa vytvorili uhoľné polia, metán a prírodné plyny.
Moderné použitie:
Uhlie sa používa už od pradávna ako palivo, často v peciach na tavenie kovových rúd. Nespracovaný a nerafinovaný olej sa už po stáročia spaľoval v lampách kvôli osvetleniu a polotuhé uhľovodíky (ako decht) sa používali na hydroizoláciu (väčšinou na dne lodí a na dokoch) a na balzamovanie.
Rozšírené využívanie fosílnych palív ako zdrojov energie sa začalo počas priemyselnej revolúcie (18. - 19. storočie), keď uhlie a ropa začali nahrádzať živočíšne zdroje (t. J. Veľrybí olej) na pohon parných motorov. V čase druhej priemyselnej revolúcie (približne 1870 - 1914) sa ropa a uhlie začali využívať na výrobu elektrických generátorov.
Vynález spaľovacieho motora (t.j. automobilov) exponenciálne zvýšil nároky na ropu, rovnako ako vývoj lietadiel. Súčasne sa rozvíjal petrochemický priemysel, keď sa ropa používala na výrobu výrobkov od plastov po suroviny. Okrem toho sa decht (zvyškový produkt z ťažby ropy) rozšíril na výstavbu ciest a diaľnic.
Fosílne palivá sa stali ústredným prvkom modernej výroby, priemyslu a dopravy, pretože vyrábajú značné množstvo energie na jednotku hmotnosti. Podľa Medzinárodnej agentúry pre energiu (IEA) sú od roku 2015 svetové energetické potreby naďalej prevažne zabezpečované zdrojmi ako uhlie (41,3%) a zemný plyn (21,7%), hoci ropa klesla len na 4,4%.
Odvetvie fosílnych palív tiež predstavuje významný podiel na svetovom hospodárstve. V roku 2014 globálna spotreba uhlia prekročila 3,8 miliardy metrických ton a iba v USA predstavovala 46 miliárd dolárov. V roku 2012 dosiahla globálna produkcia ropy a zemného plynu viac ako 75 miliónov barelov za deň, zatiaľ čo globálny príjem z tohto odvetvia dosiahol približne 1,247 bilióna USD.
Odvetvie fosílnych palív má tiež po celom svete veľkú vládnu ochranu a stimuly. Zo správy IEA za rok 2014 vyplynulo, že odvetvie fosílnych palív zhromažďuje ročne 550 miliárd dolárov z celosvetových vládnych dotácií. Štúdia Medzinárodného menového fondu (MMF) z roku 2015 však naznačila, že skutočné náklady na tieto dotácie vládam na celom svete sa pohybujú okolo 5,3 bilióna USD (alebo 6,5% svetového HDP).
Účinky na životné prostredie:
Prepojenie medzi fosílnymi palivami a znečistením ovzdušia v priemyselných krajinách a veľkých mestách bolo zrejmé od priemyselnej revolúcie. Znečisťujúce látky vznikajúce pri spaľovaní uhlia a ropy zahŕňajú oxid uhličitý, oxid uhoľnatý, oxidy dusíka, oxid siričitý, prchavé organické zlúčeniny a ťažké kovy, ktoré sú všetky spojené s chorobami dýchacích ciest a zvýšeným rizikom chorôb.
Spaľovanie fosílnych palív ľuďmi je tiež najväčším zdrojom emisií oxidu uhličitého (asi 90%) na celom svete, čo je jeden z hlavných skleníkových plynov, ktorý umožňuje žiarenie (tzv. Skleníkový efekt) a prispieva k globálne otepľovanie.
V roku 2013 Národná správa pre oceánstvo a atmosféru oznámila, že úrovne CO² v hornej atmosfére dosiahli prvýkrát 400 častíc na milión (ppm) od začiatku meraní v 19. storočí. NASA odhaduje, že na základe súčasnej miery, v ktorej emisie rastú, by sa úrovne uhlíka mohli v nadchádzajúcom storočí pohybovať medzi 550 až 800 ppm.
Ak by tomu tak bolo, NASA predpokladá nárast priemerných globálnych teplôt o 2,5 ° C (4,5 ° F), čo by bolo udržateľné. Ak by sa však ukázalo, že to tak bude, globálne teploty stúpnu v priemere o 4,5 ° C, čo by v mnohých častiach planéty viedlo k neudržateľnosti života. Z tohto dôvodu sa hľadajú alternatívy rozvoja a rozsiahleho komerčného prijatia.
Alternatívy:
Vedci a výskumníci vyvíjajú alternatívy už viac ako storočie z dôvodu dlhodobých účinkov využívania fosílnych palív. Patria sem pojmy ako hydroelektrická energia - ktorá existuje od konca 19. storočia - kde sa padajúca voda používa na rotáciu turbín a výrobu elektriny.
Od druhej polovice 20. storočia sa jadrová energia považuje aj za alternatívu uhlia a ropy. Tu sa používajú reaktory s pomalým štiepením (ktoré sa spoliehajú na urán alebo rádioaktívny rozpad iných ťažkých prvkov) na ohrev vody, ktorá zase vytvára paru na rotáciu turbín.
Od polovice 2. storočia bolo navrhnutých niekoľko ďalších metód, od jednoduchých až po vysoko sofistikované. Patria sem veterná energia, kde zmeny v prúdení vzduchu tlačia turbíny; slnečná energia, kde fotovoltaické články premieňajú slnečnú energiu (a niekedy aj teplo) na elektrinu; geotermálna energia, ktorá sa spolieha na to, že para zo zemskej kôry rotuje turbínami; a prílivová energia, kde zmeny prílivu a odlivu tlačia turbíny.
Alternatívne palivá sa získavajú aj z biologických zdrojov, kde sa benzín nahrádza rastlinnými a biologickými zdrojmi. Vodík sa vyvíja aj ako zdroj energie, od vodíkových palivových článkov po vodu, ktorá sa používa na pohon spaľovacích motorov a elektrických motorov. Vyvíja sa aj energia jadrovej syntézy, v ktorej sa vo vnútri reaktorov kondenzujú atómy vodíka, aby sa vytvorila čistá a bohatá energia.
Očakáva sa, že do polovice 21. storočia sa fosílne palivá stanú zastaranými, alebo pokiaľ ide o ich používanie, výrazne klesnú. Z historického hľadiska sa však spájajú s najväčšími a najdlhšími výbuchmi ľudského rastu. Zostáva ešte vidieť, či ľudstvo prežije dlhodobé účinky tohto rastu, ktorý zahŕňal intenzívne spaľovanie fosílnych palív a emisie skleníkových plynov.
Napísali sme veľa článkov o fosílnych palivách pre časopis Space. Tu je Čo je vylepšený skleníkový efekt ?, Plyny v atmosfére, Čo spôsobuje znečistenie ovzdušia ?, Čo keď spálime všetko ?, Čo je alternatívna energia? A „Zmena podnebia je teraz istá ako kedykoľvek predtým“
Ak chcete získať viac informácií o fosílnych palivách, pozrite si Observatórium Zeme NASA. A tu je odkaz na článok NASA o ochrane našej atmosféry.
Astronómia Cast má aj niektoré epizódy, ktoré sa vzťahujú k danej téme. Tu je epizóda 51: Krajina a epizóda 308: Zmena podnebia.
zdroj:
- Wikipedia - fosílne palivo
- Sciusalaily - fosílne_palivo
- Oddelenie energetiky - fosílne palivá
