Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Fysik

Om de fire typer fossile brændstoffer

Med det 21. århundredes indtræden i det tredje årti er få udtryk i det almindelige engelsksprog mere belastede eller omstridte end fossilt brændstof.

USA alene bruger omkring en million kilojoules (kJ) energi pr. person pr. dag. For at verden kan imødekomme de energikrav, der er forbundet med en global civilisation, der er afhængig af galaktiske mængder brændstof til transport, elproduktion, hjemmebrug og kommerciel brug, og industrielle anvendelser, kræves en tilsvarende rig energikilde.

Fra og med 2019 leverede fossile brændstoffer - olie, kul og naturgas med produktion som fjerde type ophørt i 2006 - størstedelen af denne energi. På trods af kontroverserne om deres indvirkning og den intense indsats for at udvikle alternativer til fossile brændstoffer (dvs. "ren" energi, meget af den i form af "vedvarende energi"), ændrede disse brændstoffer verden næsten natten over og forbliver uundværlige i dag, dog ubehageligt .
Om navnet "Fossil brændstof"

Alle eksisterende fossile brændstoffer blev produceret over en lang periode fra resterne af planter og dyr, der levede for millioner af år siden. Den langsomme omdannelse af dette carbon-tunge materiale til forskellige carbonhydrid-forbindelser resulterede i dannelsen af rigelige, meget brandfarlige brændstoffer.

Men at kalde disse brændstoffer fossile produkter er ikke korrekt. Fossiler - som repræsenterer indtryk af gamle livsformer, ikke deres rester - er også ekstraordinært gamle, men det handler om alt, hvad de har til fælles med fossile brændstoffer. Den underliggende konnotation om, at disse brændstoffer måske er på en eller anden måde værdifuld, er dog i mål.
Oversigt over de fire fossile brændstoffer

De fire typer fossile brændstoffer er olie, kul, naturgas og Orimulsion
(aktiveret, fordi det er et ejendomsret, eller handel, navn). De har en række vigtige fysiske, kemiske og andre egenskaber til fælles, men måske er det mest kritiske faktum omkring fossile brændstoffer, at de ikke kan fornyes. Når de først er opbrugt, er det det; mange flere millioner år skal gå, før endda små mængder kan forekomme igen, hvis man antager, at de samme processer nogensinde vil forekomme i samme skala.

Desuden lagrer fossile brændstoffer i deres naturlige form enorme mængder kulstof, forhindrer, at det lækker ud i atmosfæren. Ved at brænde dem "låses" kulstof op og returnerer det til atmosfæren i hastigheder langt hurtigere end endda ville forekomme uden menneskelig industri i blandingen. Forbrænding af fossile brændstoffer spiller en etableret rolle i den menneskeskabte global opvarmning (AGW), der har været i gang i årtier og allerede skader økosystemer rundt om i planeten.
Petroleum

I 2017, olie - i med andre ord, råolie og stoffer kendt som "væsker i naturgasanlæg" - tegnede sig for 28 procent af den amerikanske primære energiproduktion. U.S.A., selvom mange af sine egne borgere måske betragtes som en olieimporterende nation, er faktisk blandt de øverste olieproducenter i verden. Takket være nogle mellemøstlige nationers omdømme som effektiv kontrol med det meste af verdens olieproduktion og til unægteligt skyhøyt amerikansk olieforbrug skjules denne kendsgerning ofte.

Fordi petroleumsproduktet benzin
er relativt bærbar sammenlignet med kul, mest olieproduktion og anvendelse er i transportsektoren. Faktisk leveres 71 procent af den energi, der bruges i den amerikanske transportsektor, af olie, som næsten ikke spiller nogen rolle i produktionen af elektrisk energi.

  • I 2018 kom over halvdelen af den producerede olie i USA fra to stater alene: Texas og North Dakota.

    Kul

    Kul leverede ca. 18 procent af det amerikanske energibehov i 2017. Den samlede producerede mængde var 775 millioner korte ton, og dette kul kom fra en i alt 24 amerikanske stater. Wyoming bidrog langt den største andel på 41 procent, med West Virginia et fjernt sekund på 12 procent. Et årti tidligere var kulens bidrag til amerikansk energiproduktion bare lidt lavere end naturgas, 23 procent til 22 procent.

    Den solide karakter af kul gør det ideelt til at holde et sted til elproduktion, og dette har været dens overvældende rolle i energispil gennem årene. Kulproduktionen i 2017 var næsten den samme som i 1979, men den amerikanske befolkning voksede også med ca. 100 millioner mennesker i den tid. Da kulproduktionen for elektricitet er faldet til fordel for andre kilder, er kulens samlede rolle i brændstoføkonomien formindsket.

    Kul er ca. 70 til 90 procent kulstof i masse. Der findes fire undertyper, alle med forskellige egenskaber med hensyn til mængden af energi, der frigøres fra nedbrydningen af kulstofbindinger, når kulet brændes.
    Naturgas

    Naturgas tegnede sig for 32 procent af den amerikanske energiandel i 2017, og den samlede produktion var den næsthøjeste nogensinde. Faktisk begyndte i omkring 2005, at naturgas blev mere tilgængelig i store dele af USA takket være den øgede anvendelse af horisontalboring og velstimuleringsteknikken kendt som hydraulisk brud ("fracking").

    stigning i fracking i begyndelsen af det 21. århundrede - en praksis, der er kontroversiel, fordi den bruger store mængder vand, uvægerligt forstyrrer det lokale miljø og måske endda har potentialet til at forårsage små jordskælv - er bundet til beslutningen fra et Texas-olieselskab om prøv at udvinde naturgas fra en slags klippe kaldet skifer, der er rigelig i den del af landet. Teknikkens kommercielle succes førte til, at andre virksomheder i andre områder, hvor skifer er fundet, blev vedtaget.

  • Naturgas betragtes som renbrændende sammenlignet med andre fossile brændstoffer; det er at få det ud af jorden, der er det mest problematiske aspekt ved dens produktion.

    Orimulsion: En flash i energipanen

    Uden for Venezuelas kyst sidder Orinoco-olieremmen, som er hjemsted for et unikt depot af en særlig tung type olie. Fra 1991 blev dette gjort til et proprietært produkt kaldet Orimulsion, der bestod af 70 procent tung olie og 30 procent vand. Man håbede, at dette kunne skære markant i markedsandelen med fossile brændstoffer, men produktionen blev stoppet i 2006.

    Fra og med 2016 troede man, at ca. 1,2 billioner tønder værdi af Orimulsionsklar olie stadig sidder i Orinoco-olieremmen.
    Fossile brændstoffer vs. vedvarende energikilder

    I begyndelsen af 2000'erne er udtrykket "vedvarende energi" blevet lige så meget af et venligt udtryk i miljøkredse som "fossile brændstoffer" havde blive en uønsket gæst. Som et resultat tegnede vedvarende energi og kernekraft (betragtes som "ren", men en energikilde med mange forringere) 23 procent af den amerikanske energi i 2017.

    Men fossile brændstoffer, til trods for lejlighedsvis dystre forudsigelser om markering under jorden butikker er ikke i nogen fare for at løbe tør når som helst selv på nuværende brugsniveauer. Medmindre politikkerne ændres radikalt, forventes fossile brændstoffer stadig at udgøre 78 procent af den energi, der blev brugt over hele verden i 2040. Dette kan faktisk være en dårlig ting for Jorden som helhed, da den ikke fuldt ud tvinger menneskeheden til sammenhængende at forfølge en brugbar og bæredygtig energidagsorden som begge imødekommer de globale magtbehov, mens de tillader at undgå en global opvarmningskatastrofe.