Fosilna goriva

S Vikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na navigaciju Idi na pretragu

Fosilna goriva su rude formirane prirodnim procesima, kao što je anaerobna dekompozicija pokopanih mrtvih organizama, koja sadrži energiju koja potiče iz drevne fotosinteze|.[1] Starost organizama i fosilnih goriva koja su iz njih nastala je tipično više miliona godina, a ponekad premašuje 650 miliona godina.[2] Fosilna goriva imaju visok sadržaj ugljenika i javljaju se u vidu nafte, uglja, i prirodnog gasa.[3] Neki od derivata u širokoj upotrebi su kerozin i propan. Fosilna goriva mogu da budu u opsegu od isparljivih materijala sa niskim odnosom ugljenika i vodonika poput metana, do tečnosti kao što je benzin, do neisparljivih materijala koji se sastoje od skoro čistog ugljenika, kao što je antracitni ugalj. Metan se može naći na ugljovodoničnim poljima bilo sam, vezan za naftu, ili u obliku metanskih klatrata.

Teoriju da su fosilna goriva formirana iz fosilizovanih ostataka nekadašnjih biljki[4] putem izlaganja toploti i pritisku u Zemljinoj kori tokom miliona godina[5] je privi predstavio Georg Agrikola 1556. godine, i kasnije Mihail Lomonosov u 18. veku.

Američka Služba za energetske informacije procenjuje da su se 2007. primarni izvori energije sastojali od nafte 36,0%, uglja 27,4% i prirodnog gasa 23,0%, što je zajedno sačinjavalo udeo od 86,4% za fosilna goriva u primarnoj potrošnji energije u svetu.[6] Nefosilni izvori su u 2006. godini obuhvatali nuklearne 8,5%, hidroelektrične 6,3%, i druge (geotermalne, solarne, talase, vetar, drvo, otpad) koji su doprineli sa 0,9%.[7] Svetska potrošnja energije je rasla 2,3% godišnje.

Fosilna goriva se konstantno formiraju putem prirodnih procesa, međutim, ona se generalno smatraju neobnovljivim resursima jer su potrebni milioni godina da se se formiraju, a poznate iskoristive rezerve se iscripljuju mnogo brže nego što nove nastaju.[8][9]

Korišćenje fosilnih goriva stvara ozbiljne probleme u životnoj sredini.[10][11] Sagorevanjem fosilnih goriva se proizvodi oko 21,3 milijardi tona (21,3 gigatona) ugljen-dioksida (CO2) godišnje. Procenjuje se da prirodni procesi mogu da apsorbuju samo oko polovine te količine, tako da dolazi do neto povećanja od 10,65 milijardi tona atmosferskog ugljen-dioksida godišnje.[12] Ugljen-dioksid je jedan od gasova staklene bašte koji povećava prijem radijacije i doprinosi globalnom zagrevanju.

Podela fosilnih goriva[uredi | uredi izvor]

Fosilna goriva su goriva koja nastaju od prirodnih resursa kao što je anaerobno raspadanje koje dolazi od mrtvih organizama i stara su više od milion godina. Ova vrsta goriva sadrži visok procenat ugljenika i ugljovodonika. Fosilna goriva su danas osnovni izvor energije na Zemlji.

Srbija — ležišta i enrgetika

U prirodi postoje tri osnovna oblika fosilnih goriva: čvrsti (ugalj), tečni (nafta) i gasoviti (zemni gas).

Ugalj[uredi | uredi izvor]

Ugalj je organogeno sedimentna stena mrke do crne boje, koja ima sposobnost da gori i može se koristi kao gorivo. Nastao je akumulacijom ostataka kopnenih, ređe vodenih biljaka i retko od fito- i zooplanktona, u slatkovodnoj sredini. Vrste uglja: lignit,[13] smeđi ugalj, mrki ugalj, kameni ugalj i antracit.[14][15]

Nafta[uredi | uredi izvor]

Sirova nafta.

Nafta je složena smeša različitih jedinjenja, uglavnom ugljovodonika: alkana, cikloalkana i aromatičnih ugljovodonika. Nastala je od biljnih i životinjskih ostataka dugotrajnom fosilizacijom bez prisustva vazduha u dubini Zemljine kore.

Nafta je jedan od najvažnijih ruda, zbog svojih derivata. Do uljaste tamne tečnosti (crno zlato), se dolazi bušenjem bušotina sa površine do ležista koje može biti na dubini od više hiljada metara.

Zemni gas[uredi | uredi izvor]

Produkcija zemnog gasa u m³ godišnje
Produkcija zemnog gasa u m³ godišnje

Prirodni ili zemni gas je prirodno gasovito fosilno gorivo sa visokim sadržajem metana. Redovno je prisutan u nalazištima nafte (gasna kapa iznad ležišta) i sirova nafta na izlazu iz bušotine ga sadrži u izdvojenom ili u rastvorenom obliku. Po svom hemijskom sastavu ovaj gas je smesa nižih alkana od kojih najveći deo sadrži od jedan do četiri atoma ugljenika u molekulu. Sadržaj pojedinih ugljovodonika u prirodnom gasu se razlikuje od nalazišta do nalazišta. Tamo gde se javlja zajedno sa naftom (vlažni gas) pored metana sadrzi i etan, propan i butan i obrnuto, suvi zemni gas pored metana ne sadrži navedene gasove sa većim brojem atoma ugljenika. Osim ugljovodonika zemni gas u manjoj meri sadrži i primese i to sagorljive (CO, H2) i neasgorljive (CO2, O2 i N2), a neki prirodni gasovi sadrže i izvesne količine sumporovodonika.

Alternative[uredi | uredi izvor]

Kako prirodi treba više vremena da stvori nove rezerve fosilnih goriva, dolazi do smanjenja postojećih zaliha. Zbog velike potražnje dolazi do uništavanja zaliha, samim tim do porasta cene resursa. Zbog posledica dugogodišnje eksploatacije i prerade sirovina, mora se pronaći adekvatna zamena za sve neobnovljive sirovine i njihove derivate. Neki od obnovljivih vidova energije su:

Princip ponude i potražnje sugerira da kako se zalihe ugljovodonika smanjuju, cene će rasti. Stoga će više cene dovesti do povećanja potražnje za alternativnim, obnovljivim izvorima energije, te do sada ne ekonomični izvori postaju dovoljno ekonomični za iskorištavanje. Veštački benzin i drugi obnovljivi izvori energije trenutno zahtevaju skuplju tehnologiju pri proizvodnji i preradi od načina proizvodnje konvencionalnih naftnih rezervi, ali bi u bliskoj budućnosti mogli postati ekonomski održivi.

Uticaj fosilnih goriva na klimu[uredi | uredi izvor]

Fosilna goriva se nalaze u rasponu od zapaljivih materijala sa niskim odnosom ugljenika i vodonika poput metana, do tekuće nafte i nezapaljivih materijala koji se sastoje od gotovo čistog ugljenika, kao antracitni ugalj. Metan se može pronaći u poljima ugljovodonika, sam i sa naftom. Opšte je prihvaćeno da su fosilna goriva formirana od fosiliziranih ostataka mrtvih biljaka i životinja koji su bili izloženi toploti i pritisku u Zemljinoj kori stotinama miliona godina, ova biogenička teorija je prvi put predstavio Georg Agrikola 1556. godine i kasnije Mihail Lomonosov u 18. veku.

Američka služba za informacije o energiji je procenila da su se u 2006. godini primarni izvori energije sastojali od nafte 36,8%, uglja 26,6%, prirodnog gasa 22,9%, što rezultira 86% postotnim udelom fosilnih goriva u primarnoj svetskoj proizvodnji energije. Nefosilni izvori uključivali su hidroelektrične sa 6,3%, nuklearne sa 6% i (geotermalne, solarne, plimu, vetar, drvo, otpad) sa 0,9%. Svetska potrošnja energije rasla je oko 2,3% godišnje.

Fosilna goriva su neobnovljivi resursi jer su potrebni milioni godina da bi nastala, i rezerve se troše puno brže nego što nove nastaju. Proizvodnja i potrošnja fosilnih goriva podstiču ekološku zabrinutost. Globalni pokret proizvodnje obnovljive energije je na putu da pomogne zadovoljavanju povećanih potreba za energijom.

Izvori[uredi | uredi izvor]

Fosilna goriva nastaju anaerobnim raspadanjem ostataka organizama uključujući fitoplanktone[16] koji su se nataložili na dno mora (ili jezera) u velikim količinama u uslovima bez vazduha, pre više miliona godina.[17] Kroz geološko vreme, ova organska materija, pomešana s blatom, zakopana je ispod teških slojeva sedimenata. Rezultirajući visoki nivoi toplote i pritiska uzrokovali su hemijske promene u organskoj materiji, prvo u materijal sličan vosku poznat kao kerogen koji se može naći u naftnom škriljcu, a tada uz pomoć još toplote u tekuće i gasovite ugljovodonike u procesu znanom kao katageneza.

Kopnene biljke, u drugu ruku, formiraju ugalj. Mnoga polja uglja su iz Karboniferskog perioda Zemljine istorije. Kopnene biljke također formiraju kerogen tipa III, izvor prirodnog gasa.

Usporedne cifre:

  • 1 litra običnog benzina nastaje od 23.5 tone organskog materijala sa okeanskog dna
  • Ukupna količina fosilnih goriva iskorištenih 1997. godine je rezultat 422 godine ukupne biljne materije koja je rasla na kopnu i u svim kceanima.

Važnost[uredi | uredi izvor]

Bušotina za vađenje nafte u Meksiku
Petrohemijska rafinerija u Grejndžmautu, Škotska, UK.

Fosilna goriva su od velike važnosti jer mogu biti spaljena (oksidovana u ugljen-dioksid i vodu), stvarajući znatnu količinu energije. Iskorištavanje uglja kao goriva je starije od pisane istorije. Ugalj je korišten da pokreće peći za topljenje metalne rude. Polučvrsti ugljovodonici su takođe korišteni u davna vremena ali većinom za kreiranje vodonepropusnih materijala i balzamiranje.[18]

Komercijalno iskorištavanje petroleja, većinom kao zamena za ulja od životinjskih izvora (npr. kitovog ulja) za korištenje u uljnim lampama počela je u 19. veku.[19] Prirodni gas, nekad odbacivan kao nusprodukt proizvodnje petroleja, se sada smatra vrlo vrednim resursom.[20] Rezerve prirodnog gasa su isto tako glavni izvor elementa helijuma.

Teško sirovo ulje, koje je puno viskoznije od konvencionalnog sirovog ulja, te katranski pesak koji se sastoji od bitumena pomešanog sa peskom i glinom, postaju sve važniji izvori fosilnih goriva.[21] Uljni škriljac i slični materijali su sedimentno kamenje koje sadrži kerogen, kompleksnu mešavinu organskih jedinjenja visoke molekularne težine, koji daju sintetsko sirovo ulje kada se zagreju. Ove materijale tek treba komercijalno iskoristiti.[22] Ta goriva se upotrebljavaju u motorima sa unutrašnjim sagorevanjem, elektranama na fosilna goriva itd.

Pre druge polovine 18. veka vetrenjače i vodenice davale su energiju potrebnu za industriju kao što je mlevenje brašna, rezanje drveta i pumpanje vode, a paljenje drveta i treseta davalo je toplotu domovima. Široko rasprostranjeno korištenje fosilnih goriva, prvo uglja, a kasnije petroleja, za pokretanje parnih strojeva, omogućilo je industrijsku revoluciju. U isto vreme su u široku upotrebu ulazile gasne svetiljke koje su koristile prirodni gas ili ugljeni gas. Pronalazak motora s unutarnjim izgaranjem i njegovo korištenje u automobilima i kamionima uveliko je povećalo potrebu za benzinom i dizelom, koji se oba proizvode od fosilnih goriva. Ostalim oblicima transporta, željeznici i avionima takođe su potrebna fosilna goriva. Druge glavne upotrebe fosilnih goriva su u proizvodnji struje i petrohemijskoj industriji, a katran, ostatak ekstrakcije petroleja, koristi se pri izgradnji puteva.

Nivoi i protok[uredi | uredi izvor]

Rezerve zemlje čine slojevi primarnih energetskih izvora. Korištenjem reči protok misli se na produkciju. Najvažniji deo izvora primarne energije dobivaja se iz fosilne energije na bazi ugljenika. Tokom 2002. godine ugalj, nafta i prirodni gas činili su 79,6% proizvodnje primarne energije (34,9% + 23,5% + 21,2%)

Raspoloživa (dokazana) rezerva od 2005. godine do 2007. godine bile su:

  • Ugalj: 905 milijarda metričkih tona (997.748 milijarda američkih tona), što iznosi ekvivalentno 52.000.000 barela (8,3E+6 m3) ulja po danu[23][24]
  • Nafta: 84.000.000 barela po danu (13.400.000 m³/d)[25][26]
  • Prirodni gas: 2.960 milijarde kubnih metara (104.435 milijarde kubnih stopa), što iznosi ekvivalentno 19.000.000 barela (3.000.000 m3) po danu[27]

Na bazi istraživanja koje su sproveli časopisi Oil and Gas Journal i World Oil, uz vrlo optimistične pretpostavke koje navode, rezerve primarnih energetskih izvora bile bi dovoljne za sledeći vremenski period:

  • Ugalj: 417 godina
  • Nafta: 43 godina
  • Prirodni gas: 167 godina

Gornja predviđanja pretpostavljaju da eksploatacija primarnih energetskih izvora ostane na istom nivou za taj broj godina i da će se rezerve obnavljati. Međutim, u stvarnosti potrošnja sva tri resursa se povećava. Iako to ukazuje da će se resursi iskoristiti brže, u stvarnosti, krivulja proizvodnje nalikuje na krivulju u obliku zvona, što znaći, da će u nekom trenutku vremena, proizvodnja svakog od ova tri resursa unutar nekog područja, zemlje, ili globalno postići maksimalnu vrednost, nakon čega će proizvodnja padati sve dok ne dosegne tačku u kojoj više nije ekonomski isplativo ili fizički moguće prozvoditi, u skladu sa Habertovom teorijom vrhunca koja se odnosi na naftu. Dokazane rezerve ne uključuju straške rezerve, koje (globalno) iznose 4,1 milijarde barela.

Gornja rasprava naglašava potrebu da se postigne energetska ravnoteža na svetskom nivou. U tom kontekstu, vrlo je vredno i znati godišnji odnos između rezervi i potrošnje (R/P) po regijama ili državama. Na primer, energetska politika Velike Britanije konstatovala je da je odnos između rezervi i potrošnje (R/P) u Europi 3, što je vrlo nisko po svetskim standardima, te je Evropu energetski vrlo ranjiva.

Uticaj na okolinu[uredi | uredi izvor]

Sagorevanjem fosilnih goriva dolazi do oslobađanja otrovnih gasova: azot oksida (N2O), sumpor-dioksida (SO2. Pri oslobađanju gasovi odlaze u atmosferu gde se mešaju sa vodom koja se u vidu kisele kiše vraća na zemljište. Nije samo sagorevanje štetno. Sam proces eksploatacije nafte, bušenjem dubokih bušotina dovodi do poremećaja vodene flore i faune. Ekspoloatacija uglja uslovljava uništavanje hiljade i hiljade hektara plodnog zemiljišta, sa svojom florom i faunom.[28][29]

Fosilna goriva sadrže i radioaktivne materije, uglavnom uranijum i torijum, koji se ispuštaju u atmosferu. Ovim načinon 2000. godine oko 12.000 tona torija i 5.000 tona urana bilo je otpušteno u atmosferu.

Seča, prerada i distribucija fosilnih goriva takođe je deo brige za životnu sredinu. Bušenje nafte predstavlja opasnost za vodenu floru i faunu. Rafinerije nafte zagađuju vodu i vazduh. Prevoz uglja zahteva korištenje vozova, dok se nafta obično prevozi tankerima, tako da svaki način transportovanja zahtjeva dodatnu potrošnju fosilnih goriva.

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ „thermochemistry of fossil fuel formation” (PDF). 
  2. ^ Mann, Gahagan & Gordon 2003, str. 50.
  3. ^ „Fossil fuel”. ScienceDaily. Arhivirano iz originala na datum 28. 4. 2013. Pristupljeno 31. 7. 2017. 
  4. ^ Novaczek, Irene (2000). „Canada's Fossil Fuel Dependency”. Elements. Pristupljeno 18. 1. 2007. 
  5. ^ „Fossil fuel”. EPA. Arhivirano iz originala na datum 12. 3. 2007. Pristupljeno 18. 1. 2007. 
  6. ^ „U.S. EIA International Energy Statistics”. Arhivirano iz originala na datum 28. 4. 2013. Pristupljeno 12. 1. 2010. 
  7. ^ „International Energy Annual 2006”. Arhivirano iz originala na datum 5. 2. 2009. Pristupljeno 8. 2. 2009. 
  8. ^ Miller & Spoolman 2007, str. 16.
  9. ^ Ahuja 2015, str. 278.
  10. ^ 1.1 RUDARSKI ODSEK-Eksploatacija tečnih i gasovitih mineralnih sirovina i gasna tehnika PREDMET: HEMIJA I PRERADA NAFTE I GASA. Prof. dr AleksandraKostic-Pulek
  11. ^ „Geologija fosilnih goriva” (PDF). Arhivirano iz originala (PDF) na datum 31. 07. 2017. Pristupljeno 23. 05. 2017. 
  12. ^ „What Are Greenhouse Gases?”. US Department of Energy. Pristupljeno 9. 9. 2007. 
  13. ^ Jones, Richard; Petit, R; Taber, R (1984). „Lignite and stillage:carrier and substrate for application of fungal biocontrol agents to soil”. Phytopathology. 74: 1167—1170. doi:10.1094/Phyto-74-1167. 
  14. ^ „MIN 454: Underground Mining Methods handout; from course at the University of Alaska Fairbanks”. Arhivirano iz originala na datum 26. 3. 2009. Pristupljeno 5. 5. 2009. 
  15. ^ Stefanenko 1983.
  16. ^ Thurman 2007, str. 314.
  17. ^ „Oil fields map”. 
  18. ^ Bilkadi, Zayn (1992). „BULLS FROM THE SEA : Ancient Oil Industries”. Aramco World. Arhivirano iz originala na datum 13. 11. 2007. 
  19. ^ Ball, Ball & Turner 1965.
  20. ^ Kaldany, Rashad (13. 12. 2006). Global Gas Flaring Reduction: A Time for Action!. Global Forum on Flaring & Gas Utilization. Paris. Pristupljeno 27. 9. 2017. 
  21. ^ „Oil Sands Global Market Potential 2007”. Pristupljeno 9. 9. 2007. 
  22. ^ „US Department of Energy plans for oil shale development”. Arhivirano iz originala na datum 13. 8. 2007. Pristupljeno 9. 9. 2007. 
  23. ^ World Estimated Recoverable Coal Arhivirano 2008-09-20 na sajtu Wayback Machine. eia.doe.gov. Pristupljeno 2012-01-27.
  24. ^ Energy Information Administration. International Energy Annual 2006 Arhivirano 2008-09-22 na sajtu Wayback Machine (XLS file). October 17, 2008. eia.doe.gov
  25. ^ World Proved Reserves of Oil and Natural Gas, Most Recent Estimates Arhivirano 2011-05-23 na sajtu Wayback Machine. eia.doe.gov. Pristupljeno 2012-01-27.
  26. ^ Energy Information Administration. World Petroleum Consumption, Annual Estimates, 1980–2008 (XLS file). October 6, 2009. eia.doe.gov
  27. ^ Energy Information Administration. International Energy Annual 2006 Arhivirano na sajtu Wayback Machine (25. септембар 2008) (XLS file). August 22, 2008. eia.doe.gov
  28. ^ Hope, Chris; Gilding, Paul; Alvarez, Jimena (2015). Quantifying the implicit climate subsidy received by leading fossil fuel companies — Working Paper No. 02/2015 (PDF). Cambridge, UK: Cambridge Judge Business School, University of Cambridge. Приступљено 27. 6. 2016. 
  29. ^ „Measuring fossil fuel 'hidden' costs”. University of Cambridge Judge Business School. 23. 7. 2015. Приступљено 27. 6. 2016. 

Литература[uredi | uredi izvor]

Спољашње везе[uredi | uredi izvor]