Fossilt bränsle

Fossila bränslen  är kol , olja , oljeskiffer , naturgas och dess hydrater , torv och andra brännbara mineraler och ämnen från caustobiolitgruppen , som huvudsakligen används som bränsle .

Bryt under jord eller dagbrott [1] . Bildandet av fossila bränslen skedde i nedbrytningsprocessen under anaeroba förhållanden under inverkan av värme och tryck i jordskorpan under miljontals år [2] . Kol och torv är bränslen som bildas när fossila rester av djur och växter ackumuleras och bryts ned . Fossila bränslen är en icke-förnybar naturresurs som har ackumulerats under miljontals år.

Fossila bränslen är den huvudsakliga typen av energiresurser . Enligt US Energy Information Administration användes 2007 följande primära energikällor: olja - 36,0%, kol - 27,4%, naturgas - 23,0%, totalt var andelen fossila bränslen 86,4% av alla källor (fossila och  icke-fossil) av förbrukad primärenergi i världen [3] . Det bör noteras att sammansättningen av icke-fossila energikällor inkluderar: vattenkraftverk  - 6,3%, kärnkraft  - 8,5% och andra ( geotermisk , solenergi , tidvatten , vindenergi , brinnande ved och avfall) i mängden 0,9% [4] . [ uppdatera data ]

Kort beskrivning

Kol

Kol är en typ av fossilt bränsle som bildas från delar av gamla växter under jord utan syre. Det internationella namnet för kol kommer från lat.  carbō ("kol"). Kol var det första fossila bränslet som användes av människan. Han möjliggjorde den industriella revolutionen, som i sin tur hjälpte till att utveckla kolindustrin genom att förse den med modernare teknik . Kol, liksom olja och gas , är organiskt material som långsamt har sönderdelats av biologiska och geologiska processer. Grunden för kolbildning är växtrester. Beroende på graden av omvandling och den specifika mängden kol i kol, särskiljs fyra typer av det:

I västländer finns en något annorlunda klassificering - brunkol, subbituminöst kol, bituminöst kol, antracit respektive grafit.

Olja

Olja är en naturlig oljig brännbar vätska som består av en komplex blandning av kolväten och några andra organiska föreningar. Oljans färg är rödbrun, ibland nästan svart, även om det ibland finns en svagt färgad gulgrön och till och med färglös olja; har en specifik lukt, vanlig i jordens sedimentära bergarter . Olja har varit känd för mänskligheten sedan urminnes tider. Men idag är olja ett av de viktigaste mineralerna för mänskligheten .

Oljeskiffer

Oljeskiffer är ett mineral från gruppen fasta kaustobioliter , som under torrdestillation ger en betydande mängd harts (liknar olja i sammansättning ). Skiffer bildades främst för 450 miljoner år sedan på havets botten från växt- och djurrester. Oljeskiffer består av övervägande mineral ( kalcit , dolomit , hydromica, montmorillonit , kaolinit , fältspat , kvarts , pyrit och andra) och organiska delar ( kerogen ), de senare utgör 10-30 % av bergets massa och endast i skiffer av högsta kvalitet når 50-70%. Den organiska delen är ett bio- och geokemiskt omvandlat ämne av de enklaste algerna som har behållit sin cellstruktur ( thallomoalginit ) eller förlorat den ( kolloalginit ); som en inblandning i den organiska delen finns förändrade rester av högre växter (vitrinit, fusenit, lipoidinit).

Naturgas

Naturgas är en blandning av gaser som bildas i jordens tarmar vid anaerob nedbrytning av organiskt material . Avser mineraler . Naturgas i reservoarförhållanden (tillstånd för förekomst i jordens inre) är i gasformigt tillstånd - i form av separata ansamlingar (gasavlagringar) eller i form av ett gaslock av olje- och gasfält, eller i upplöst tillstånd i olja eller vatten. Under standardförhållanden (101.325 kPa och +20 °C) finns naturgas endast i gasform. Naturgas kan också vara i ett kristallint tillstånd i form av naturgashydrater .

Gashydrater

Gashydrater är kristallina föreningar som bildas under vissa termobariska förhållanden från vatten och gas . Namnet "clathrates" (från latin  clathratus  - "att sätta i en bur") gavs av Powell 1948 . Gashydrater är icke-stökiometriska föreningar, det vill säga föreningar med variabel sammansättning.

Skiffergas

Skiffernaturgas är naturgas som utvinns ur oljeskiffer och som till övervägande del består av metan .

Torv

Torv är ett brännbart mineral ; bildas genom ansamling av växtrester som har genomgått ofullständig nedbrytning under sumpförhållanden . Innehåller 50-60% kol . Förbränningsvärme (max) — 24 MJ/kg. Det används i komplex som bränsle , gödningsmedel , värmeisolerande material och så vidare. Träsket kännetecknas av avsättningen av ofullständigt nedbrutet organiskt material på markytan , som senare förvandlas till torv. Lagret av torv i träsk är minst 30 cm (om mindre är dessa våtmarker).

Ursprung

Fossila bränslen innehåller en hög andel kol och inkluderar fossilt kol , olja och naturgas [5] . I sin tur bildades olja, gas och fossilt kol från avlagringar av en gång levande organismer under inverkan av hög temperatur, tryck och anaerob nedbrytning av döda organismer begravda under ett lager av sedimentära bergarter. Organismernas ålder, beroende på typen av fossilt bränsle, är vanligtvis miljoner år, och överstiger ibland 650 miljoner år [6] . Mer än 80 % av den olja och gas som för närvarande används bildades i skikt som bildades under mesozoiken och tertiärperioden för mellan 180 och 30 miljoner år sedan från marina mikroorganismer som ackumulerades som sediment på havsbotten [7] .

Huvudkomponenterna i olja, såväl som gas, bildades vid en tidpunkt då organiska rester ännu inte var helt oxiderade och kol , kolväten och liknande komponenter fanns i små mängder. Sedimentära bergarter täckte resterna av dessa ämnen. Temperaturen och trycket ökade, och det flytande kolvätet ackumulerades i hålrummen i stenarna.

När det gäller oljans och naturgasens ursprung finns det en alternativ hypotes som försöker förklara bildandet av några anomala oljefyndigheter.

Plundra

Oljeproduktion

Oljeproduktion - en undersektor  av oljeindustrin , en gren av ekonomin som ägnar sig åt utvinning av en naturlig mineralolja . Utgrävningar på Eufrats strand fastställde förekomsten av ett oljefält för 6000-4000 år f.Kr. Det användes som bränsle och petroleumbitumen - i bygg- och vägbranschen. Olja var också känd i det gamla Egypten , där den användes för att balsamera de döda. Plutarch och Dioscorides nämner olja som ett bränsle som användes i antikens Grekland . För cirka 2000 år sedan var det känt om dess avlagringar i Surakhani nära Baku ( Azerbajdzjan ). På 1500-talet finns det ett meddelande om "brännbart vatten-tjockt", fört från Ukhta till Moskva under Boris Godunov . Trots det faktum att man från och med 1700-talet gjorde separata försök att rena olja, men fram till andra hälften av 1800-talet användes den huvudsakligen i sin naturliga form. Oljan väckte dock stor uppmärksamhet först efter att det bevisats i Ryssland av bröderna Dubinin (sedan 1823), och i Amerika av kemisten B. Silliman (1855), att fotogen  , en lysande olja som liknar fotogen , kan isoleras från det. , som användes flitigt på den tiden och tillverkades av vissa typer av kol och skiffer . Detta underlättades av en ny metod för oljeproduktion som utvecklades i mitten av 1800-talet med hjälp av borrhål istället för brunnar (gruvor). Den första (utforskande) oljekällan borrades industriellt på Absheronhalvön 1847, den första produktionsbrunnen borrades på Kudakofloden i Kuban 1864. I USA borrades den första brunnen 1859 [8] . Vid utbyggnad av oljefält pumpas färskvatten in i reservoaren (för att upprätthålla trycket i reservoaren), inklusive blandat med tillhörande petroleumgas ( vatten-gaspåverkan ) eller olika kemikalier för att öka oljeutvinningen och bekämpa vattenavbrott i produktionsbrunnar. På grund av det faktum att oljereserverna på land är uttömda, har ytterligare förbättringar av tekniken för den utvinningsbara delsektorn av oljeindustrin gjort det möjligt att börja utveckla oljefält på kontinentalsockeln med hjälp av oljeplattformar .

Brytning av fossilt kol

Gruvor har länge använts av mänskligheten för att utvinna kol från stora djup . De djupaste gruvorna i Ryska federationen utvinner kol från ett djup av drygt 1200 meter. Tillsammans med kol innehåller kolhaltiga fyndigheter många typer av georesurser som har konsumentbetydelse. Dessa inkluderar värdbergarter som råmaterial för byggindustrin, grundvatten, metan i kolbädd , sällsynta och spårämnen, inklusive värdefulla metaller och deras föreningar. Användningen av jetplan som ett destruktionsverktyg i verkställande organ för klippare och vägskärare är av särskilt intresse. Samtidigt finns det en konstant tillväxt i utvecklingen av utrustning och teknik för att förstöra kol, stenar med höghastighetsstrålar med kontinuerlig, pulserande och pulserande verkan.

Moderna gasgeneratorer har en kapacitet för omvandling av fast bränsle från 60 000 m3/h till 80 000 m3/h, vilket gör det möjligt att i stor utsträckning använda underjordisk kolförgasning . Förgasningstekniken utvecklas i riktning mot att öka produktiviteten (upp till 200 tusen m³ / h) och öka effektiviteten (upp till 90%) genom att öka temperaturen och trycket för denna tekniska process (upp till +2000 ° C respektive 10 MPa ). Experiment utfördes på underjordisk förgasning av kol , vars utvinning av olika skäl är ekonomiskt olönsam.

En kolgruva  är ett gruvföretag designat för utveckling av fasta fossila bränslen i ett dagbrott.

Torvbrytning

På grund av att alla torvavlagringar ligger på jordens yta utvecklas torv på ett öppet sätt. Den snidade metoden för torvutvinning [9]  är en gammal, hantverksmässig metod för torvutvinning genom att manuellt skära torvstenar. Används på små och grunda torvmossar. Nästan helt ersatt av mekaniserade metoder för torvutvinning. Hittills har två huvudsystem för torvutvinning utvecklats och tillämpas:

  • relativt tunna lager från jordytan och
  • djupa stenbrott till hela torvlagrets djup.

Enligt det första av dessa scheman extraheras torv genom att skära ut det översta lagret, enligt det andra, genom utgrävningsmetod (eller klumpig). I enlighet med utvinningsmetoden delas torv in i skär (malning) och klumpig.

Skiffergasproduktion

Trots det faktum att skiffergas finns i små mängder (0,2-3,2 miljarder m³/km²), kan ändå, på grund av öppnandet av stora områden, en betydande mängd sådan gas erhållas. Skiffergasproduktionen använder sig av horisontell borrning ( riktad borrning ), hydraulisk sprickbildning och seismisk modellering .  En liknande utvinningsteknik används också för att producera kolmetan . Istället för hydraulisk frakturering kan propanfracking användas [10] .  

Konsumtionshastigheter

Kol var det första fossila bränslet som användes av människan. Han lät den industriella revolutionen äga rum, vilket i sin tur bidrog till utvecklingen av kolindustrin och försåg den med modernare teknik.

Under 1700-talet ökade mängden utvunnet kol med 4000% År 1900 bröts 700 miljoner ton kol per år, sedan var det oljans tur. Oljekonsumtionen har ökat i cirka 150 år och når en platå i början av det tredje millenniet . För närvarande producerar världen mer än 87 miljoner fat per dag, eller cirka 5 miljarder ton per år.

Utvinningsbara reserver (reserver)

Enligt publicerade beräkningar är uppskattningen av kolreserverna cirka 500 miljarder ton, och mängden utvinningsbar olja på jorden är cirka två biljoner fat. Enligt Hubberts teori, på grund av det faktum att olja är en icke-förnybar resurs , kommer dess globala produktion förr eller senare att nå sin topp (termen Peak oil syftar på den maximala världsproduktionen av olja som har uppnåtts eller kommer att uppnås). USA :s oljeproduktion nådde sin topp 1971 [2]  och har varit på nedgång sedan dess. Internationella energibyrån (IEA) noterade i sin World Energy Outlook 2004: "Fossila bränslen står för närvarande för huvuddelen av den globala energiförbrukningen och kommer att fortsätta att göra det under överskådlig framtid. Även om lagren är stora för närvarande är de inte eviga.”

Bevisade reserver enligt 2005-2006 data:

  • Fossilt kol: 905 miljarder ton [11] eller 702,1 km³ (4416 miljarder fat ) i termer av oljeekvivalenter.
  • Olja: 177,9 km³ (1119 miljarder fat) - 209,4 km³ (1317 miljarder fat) [12] .
  • Naturgas: 175-181 biljoner kubikmeter [12] eller 1161 miljarder fat (184,6 × 10 9 m³) uttryckt i oljeekvivalenter.

Utvinning av fossila bränslen enligt 2006 års data:

  • Fossilt kol: 16,761 miljoner ton [13] , eller 8,3 miljoner m³ (52 miljoner fat) oljeekvivalenter per dag.
  • Olja: 13,4 miljoner m³ per dag (84 miljoner fat per dag) [14] .
  • Naturgas: 2 963 biljoner kubikmeter [15] eller tre miljoner m³ (19 miljoner fat) oljeekvivalenter per dag.

Bevisade reserver (år av produktion i nuvarande takt) kvar i jorden (2006):

  • fossilt kol: i 148 år;
  • olja: i 43 år;
  • naturgas: i 61 år.

Betydelse

De flesta fossila bränslen förbränns för att producera el, varmvatten och hushållsvärme. Fossilt kol, torv, oljeskiffer har länge använts av människan i ekonomisk verksamhet. Naturgas ansågs vara en biprodukt av oljeproduktion, men håller nu på att bli en mycket värdefull fossil naturresurs [16] . Dessutom, i den moderna världen, används fossila bränslen som motorbränslen, smörjmedel och råvaror för organisk syntes.

Miljöpåverkan

Utsläpp av CO 2

Förbränning av fossila bränslen frigör koldioxid (CO 2 ), en växthusgas som finns kvar i atmosfären i århundraden och som är den största bidragsgivaren till den globala uppvärmningen . Klimatstudier har tillförlitligt etablerat ett nära linjärt samband [17] mellan omfattningen av den globala uppvärmningen och mängden koldioxid CO 2 som ackumuleras i atmosfären . För att begränsa den globala uppvärmningen till 2°C med en tilldelad chans till framgång är det nödvändigt att sätta ett tak för framtida kumulativa CO 2 -utsläpp , som alltså representerar en begränsad global total resurs. Utsläppsbudgeten för CO 2 , fastställd utifrån målet att förhindra oacceptabel global uppvärmning, innebär att 60-80 % av fossilbränslereserverna måste förbli intakta, vilket kräver en omedelbar och kraftig minskning av den nuvarande takten för utvinning och förbränning av fossila bränslen. [arton]

Samtidigt ignorerar de globala finansmarknaderna till stor del behovet av att begränsa CO 2 -utsläppen . Fossila bränslen fortsätter att subventioneras av regeringarna i många länder, och stora medel fortsätter att spenderas på utforskning av nya reserver. Investerare tenderar att tro att alla kolreserver kan bli föremål för utvinning och kommersiell användning.

Sedan 2012 har ett antal miljögrupper bedrivit en global kampanj för att bojkotta investeringar i fossila bränslen , vars logik är formulerad av dess initiativtagare så här: ”om det är fel att förstöra klimatet, så är det fel att tjäna på denna förstörelse” [19] . Kampanjens omfattning växer snabbt, den fick officiellt stöd av FN [20] . Flera multinationella investerare (till exempel Frankrikes största försäkringsbolag AXA) har aviserat en fullständig avinvestering av sina medel från kolbrytning.

Naturgasutsläppens roll

Naturgas, vars huvuddelen är metan , är också en växthusgas. Växthuseffekten för en metanmolekyl är ungefär 20–25 gånger starkare än den för en CO 2 -molekyl [21] [22] , ur klimatsynpunkt är därför förbränning av naturgas att föredra framför att den släpps ut i atmosfären.

Andra influenser

Andelen företag i Rysslands bränsle- och energikomplex står för hälften av utsläppen av skadliga ämnen i atmosfären, mer än en tredjedel av förorenat avloppsvatten, en tredjedel av fast avfall från hela den nationella ekonomin. Av särskild relevans är planeringen av miljöåtgärder inom områdena pionjärutveckling av olje- och gasresurser.

Begränsningar och alternativ

Principen om utbud och efterfrågan tyder på att när reserverna (och produktionen) av kolväten minskar kommer priserna på fossila bränslen att stiga. Därför kommer den oundvikliga ökningen av bränslepriserna att leda till en ökning av alternativa, förnybara energikällor, såväl som leveranser av tidigare olönsamma bränslekällor, som kommer att bli tillgängliga om de utnyttjas försiktigt. Syntetisk bensin och andra förnybara energikällor kräver för närvarande råvaror och dyra produktions- och bearbetningstekniker jämfört med kostnaden för konventionell oljeutvinning , men kan bli ekonomiskt lönsamma i den närmaste framtidens energiutveckling. Så, olika alternativa energikällor inkluderar kärnkraftverk (kärn- och termonukleära), vattenkraftverk , sol- , vind- och geotermiska kraftverk .

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Dr. Irene Novaczek. Kanadas beroende av fossila bränslen . Element. Tillträdesdatum: 18 januari 2007. Arkiverad från originalet den 28 april 2013.
  2. ↑ Fossilt bränsle . EPA. Tillträdesdatum: 18 januari 2007. Arkiverad från originalet den 12 mars 2007.
  3. ↑ US EIA International Energy Statistics (länk ej tillgänglig) . Datum för åtkomst: 12 januari 2010. Arkiverad från originalet den 28 april 2013. 
  4. ↑ International Energy Annual 2006 . Tillträdesdatum: 8 februari 2009. Arkiverad från originalet 28 april 2013.
  5. ↑ Fossilt bränsle . Hämtad 20 april 2013. Arkiverad från originalet 28 april 2013.
  6. ↑ Paul Mann, Lisa Gahagan och Mark B. Gordon, "Tektoniska miljöer för världens gigantiska olje- och gasfält," i Michel T. Halbouty (red.) Giant Oil and Gas Fields of the Decade, 1990-1999 Arkiverad från 24 Juni 2016 på Wayback Machine , Tulsa, Okla.: American Association of Petroleum Geologists, s.50, tillgänglig 22 juni 2009.
  7. ↑ Fossilt bränsle // Vetenskaplig och teknisk encyklopedisk ordbok .
  8. ↑ "Kronograf över olje- och gasaffärer. Milstolpar i ingenjörs- och borrteknikens historia . Hämtad 20 april 2013. Arkiverad från originalet 10 september 2014.
  9. ↑ Engelska.  torvskärningsmetod , grodd.  Schneidverfahren n der Torfgewinnung
  10. ↑ Propanfracking - en ny miljövänlig metod för att utvinna skiffergas (otillgänglig länk) . Hämtad 20 april 2013. Arkiverad från originalet 7 april 2013. 
  11. ^ Världs uppskattat återvinningsbart kol . eia.doe.gov. Hämtad 2012-01-27.
  12. ↑ 1 2 Världsbevisade reserver av olja och naturgas, senaste uppskattningar arkiverade 23 maj 2011 på Wayback Machine . eia.doe.gov. Hämtad 2012-01-27.
  13. ↑ Administration för energiinformation. International Energy Annual 2006 (XLS-fil). 17 oktober 2008. eia.doe.gov
  14. ↑ Administration för energiinformation. World Petroleum Consumption, Annual Estimates, 1980-2008 Arkiverad 6 oktober 2008 på Wayback Machine (XLS-fil). 6 oktober 2009. eia.doe.gov
  15. ↑ Administration för energiinformation. International Energy Annual 2006 (XLS-fil). 22 augusti 2008. eia.doe.gov
  16. ↑ Kaldany, Rashad, chef för olje-, gas-, gruv- och kemikalieavdelningen, Världsbanken (13 december 2006). Global Gas Flaring Reduction: En tid för handling! (PDF) . Globalt forum om fakkel och gasutnyttjande. Paris. Arkiverad (PDF) från originalet 2007-09-10 . Hämtad 2007-09-09 . Utfasad parameter används |deadlink=( hjälp )
  17. ↑ fig 6.12 Kapitel 6 IPCC WGIII AR5
  18. ↑ Mark Carney: de flesta fossila bränslereserver kan inte brännas, The Guardian [1] Arkiverad 2 oktober 2017 på Wayback Machine
  19. ↑ Fossilfri - Om . Hämtad 10 maj 2016. Arkiverad från originalet 14 november 2013.
  20. ↑ Klimatförändringar: FN stöder kampanjen för avyttring av fossila bränslen | miljö | The Guardian . Hämtad 29 september 2017. Arkiverad från originalet 20 oktober 2017.
  21. ↑ Översikt över växthusgaser arkiverad 29 mars 2013 på Wayback Machine // US EPA: "... den jämförande effekten av CH4 på klimatförändringarna är över 20 gånger större än CO2 under en 100-årsperiod."
  22. ↑ Växthusgaser som inte är CO2: Vetenskaplig förståelse, kontroll och implementering (red. J. van Ham, Springer 2000, ISBN 978-0-7923-6199-2 ): 4. Inverkan av metan på klimatet, sidan 30 "På en molar basis, en extra mol metan i den nuvarande atmosfären är cirka 24 gånger effektivare för att absorbera infraröd strålning och påverka klimatet än en extra mol koldioxid (WMO, 1999)"

Länkar

  • Fossilt bränsle // Vetenskaplig och teknisk encyklopedisk ordbok .  — Vetenskaplig och teknisk encyklopedisk ordbok
  • Bränsle // Collier's Encyclopedia. — Öppet samhälle . - 2000.  - Collier's Encyclopedia
  • Fossila  bränslen _ _  _ _
  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk