Combustible fósil

Los combustibles fósiles o combustibles minerales son de origen fósil combustibles, es decir, hidrocarburos que se encuentran dentro de la capa superior de la de la Tierra corteza .

Van desde los materiales volátiles con bajo carbono : hidrógeno proporciones como el metano , a líquido de petróleo a materiales no volátiles compuestas de carbono casi puro, como antracita carbón . El metano se puede encontrar en los campos de hidrocarburos, solo, asociado con aceite, o en la forma de clatratos de metano. En general se acepta que se formaron a partir de los restos fósiles de plantas y animales muertos por la exposición al calor y la presión en la corteza terrestre durante cientos de millones de años. Esto se conoce como la teoría biogénica y se introdujo por primera Georg Agricola en 1556 y más tarde por Mikhail Lomonosov en 1757. Hay una teoría más moderna oposición que los hidrocarburos más volátiles, sobre todo de gas natural , se forman por procesos abiogénicas, que es el material estuvo implicado en su formación no estar.

Se estimó por el Administración de Información de Energía que, en 2005, el 86% de la producción de energía primaria en el mundo proviene de la quema de combustibles fósiles, siendo las fuentes no fósiles restantes hidroeléctrica 6,3%, nuclear el 6,0%, y otra ( geotérmica, solar , viento y madera y residuos) 0,9 por ciento.

Los combustibles fósiles son los recursos no renovables, ya que tardan millones de años en formarse, y las reservas se están agotando más rápido que se están formando otros nuevos. La preocupación por los suministros de combustibles fósiles es una de las causas de los conflictos regionales y mundiales. La producción y el uso de combustibles fósiles plantean preocupaciones ambientales. Un movimiento global hacia la generación de energías renovables es, por tanto, en marcha para ayudar a satisfacer las crecientes necesidades de energía.

La quema de combustibles fósiles produce alrededor de 21,3 mil millones toneladas (= 21,3 gigatoneladas) de dióxido de carbono por año, pero se estima que los procesos naturales sólo pueden absorben cerca de la mitad de esa cantidad, por lo que hay un aumento neto de 10650 millones de toneladas de dióxido de carbono en la atmósfera por año (una tonelada de carbono en la atmósfera es equivalente a 44 / 12 o 3,7 toneladas de dióxido de carbono). El dióxido de carbono es uno de los gases de efecto invernadero que mejora forzamiento radiativo y contribuye al calentamiento global , haciendo que el la temperatura media de la superficie de la Tierra se eleve en respuesta, que científicos del clima están de acuerdo causará grandes adversos efectos , como la reducción de la biodiversidad y, con el tiempo, causa aumento del nivel del mar .

Origen

De acuerdo con la teoría biogénica, el petróleo se forma a partir de los restos conservados de prehistórico zooplancton y algas que se han depositado en el fondo del mar (o lago) en grandes cantidades bajo condiciones anóxicas. A lo largo del tiempo geológico , esta orgánico materia , mezclada con barro, está enterrado bajo pesadas capas de sedimentos. Los altos niveles de resultantes de calor y de presión hacen que la materia orgánica para cambiar químicamente durante diagénesis, primero en un material ceroso conocido como kerógeno que se encuentra en varios esquistos bituminosos de todo el mundo, y luego con más calor en hidrocarburos líquidos y gaseosos en un proceso conocido como catagénesis.

Las plantas terrestres, por otro lado, tienden a formar carbón . Muchas de las minas de carbón de fecha a la carbonífera período.

Las cifras comparativas:

• 1 litro de gasolina regular es el resultado del tiempo prestado de alrededor de 23,5 toneladas métricas de antigua material de fitoplancton deposita en el fondo del océano.
• El total de combustible fósil utilizado en el año 1997 es el resultado de 422 años de todo el material vegetal que crecía en toda la superficie y en todos los océanos de la tierra antigua.

Importancia

Los combustibles fósiles son de gran importancia, ya que se pueden grabar ( oxidado a dióxido de carbono y agua), produciendo cantidades significativas de energía. El uso de carbón como combustible predates historia registrada. Hidrocarburos semi-sólidos a partir de filtraciones también fueron quemados en la antigüedad, pero estos materiales se utilizan sobre todo para la impermeabilización y embalsamamiento. La explotación comercial de petróleo , en gran parte como un reemplazo para los aceites de origen animal (en particular aceite de ballena) para su uso en lámparas de aceite comenzó en el siglo XIX. El gas natural, una vez quemado-off como un subproducto no-necesaria de la producción de petróleo, ahora se considera un recurso muy valioso.

Petróleo crudo pesado, que es mucho más viscoso que el petróleo crudo convencional, y arenas bituminosas, donde betún se encuentra mezclado con arena y arcilla, son cada vez más importantes como fuentes de combustibles fósiles. El esquisto bituminoso y materiales similares son sedimentarias rocas que contienen kerógeno, una mezcla compleja de compuestos orgánicos de alto peso molecular, que el rendimiento petróleo crudo sintético cuando se calienta ( pirolizado). Estos materiales aún no han sido explotados comercialmente.

Antes de la segunda mitad del siglo XVIII, molinos de viento o molinos de agua proporcionan la energía necesaria para la industria tales como la molturación harina, aserrar madera o el bombeo de agua y leña o turba proporciona calor interno. El uso a gran escala de los combustibles fósiles, el carbón y el petróleo en un primer momento después, para disparar las máquinas de vapor , permitió a la Revolución Industrial . Al mismo tiempo, luces de gas que utilicen gas natural o gas de carbón fueron entrando en amplio uso. La invención de la motor de combustión interna y su uso en automóviles y camiones aumentaron considerablemente la demanda de gasolina y aceite diesel, ambos fabricados a partir de combustibles fósiles. Otras formas de transporte, ferrocarriles y aviones también requieren combustibles fósiles. El otro uso importante de los combustibles fósiles es en la generación de electricidad.

Los combustibles fósiles son también la principal fuente de materias primas para la industria petroquímica.

Límites y alternativas

Fósil mundial de carbono de las emisiones por tipo de combustible, 1800-2004 dC.

El principio de la oferta y la demanda sugiere que a medida que la oferta de hidrocarburos disminuyen, los precios subirán. Por lo tanto, los precios más altos provocan una mayor alternativa, energías renovables como fuentes de suministros previamente no rentables se vuelven lo suficientemente económico para explotar. Gasolinas artificiales y otras energías renovables fuentes actualmente requieren más costosas tecnologías de producción y procesamiento que las reservas de petróleo convencional, pero pueden llegar a ser económicamente viable en un futuro próximo. Ver El desarrollo energético. Diferentes fuentes de energía alternativas incluyen nuclear , hidroeléctrica, solar, eólica, y geotérmica.

Niveles y flujos

Los niveles de las fuentes de energía primaria son las reservas en el suelo. Los flujos son la producción. La parte más importante de las fuentes de energía primaria son las de carbono de fuentes de energía fósiles basados. El petróleo, el carbón y el gas representaban el 79,6% de la producción de energía primaria durante el año 2002 (en millones de toneladas equivalentes de petróleo (Mtep)) (34,9 + 23,5 + 21,2).

Niveles (reservas) ( Aceite de EIA, el gas, las estimaciones de carbón, Aceite de EIA, las estimaciones de gas)

• Petróleo: 1.050 a 1.277 millones de dólares barriles (167 a 203 km³) 2003-2005
• Gas: 6.040 - 6.806 billones de pies cúbicos (171.000 a 192.700 km³) 6.806 * 0.182 = 1.239 millones de petróleo equivalente por barril (BBOE) 2003-2005
• Carbón: 1.081.000 millones toneladas cortas (1081000 * 0.907186 * 4.879 = 4.786 BBOE) (2004)

Flujos (producción diaria) durante el año 2002 (7,9 es una relación para convertir toneladas de petróleo equivalente a barriles de equivalente de petróleo)

• Petróleo: (10.230 * 0.349) * 7.9 / 365 = 77 millones de barriles por día
• Gas: (10.230 * 0.212) * Aceite de 7.9 / 365 = 47 millones de barriles equivalentes por día {kbped}
• Carbón: (10.230 * 0.235) * 7.9 / 365 = 52 kbped

Años de producción dejan en el suelo con las estimaciones de reservas más optimistas (Oil & Gas Journal, Oil World)

• Petróleo: 1.277.000 millones de barriles de reservas / 77 millones de barriles utiliza por día / 365 días al año = 45 años
• Gas: 1.239.000 millones de barriles de reservas equivalente / 47 millones de barriles equivalente utilizado por día / 365 días al año = 72 años
• Carbón: 4.786.000 millones de barriles equivalentes de reserva equivalente / 52 millones de barriles utilizados por día / 365 días al año = 252 años

Tenga en cuenta que este cálculo se supone que el producto podría ser producido a un nivel constante por un número de años y que todas las reservas podría ser recuperado. En realidad, el consumo de los tres recursos ha ido en aumento. Si bien esto sugiere que el recurso se agotará más rápidamente, en realidad, la curva de producción es mucho más parecido a una curva de campana. En algún punto en el tiempo, la producción de cada recurso dentro de una zona, país, o globalmente alcanzará un valor máximo, después de lo cual, la producción se reducirá hasta que se alcanza un punto donde ya no es económicamente viable o físicamente posible producir. Ver Teoría del pico de Hubbert para el detalle en esta curva descenso con respecto al petróleo.

La discusión anterior destaca el balance de energía en todo el mundo. También es útil para entender la relación entre reservas y consumo anual (R / C) según la región o el país. Por ejemplo, la política energética del Reino Unido reconoce que el valor de Europa R / C es de 3,0, muy bajo para los estándares mundiales, y expone a esa región a la vulnerabilidad energética. Alternativas específicas a los combustibles fósiles son objeto de un intenso debate en todo el mundo.

Efectos ambientales

En los Estados Unidos, más del 90% de los gases de efecto invernadero de las emisiones provienen de la combustión de combustibles fósiles. La combustión de combustibles fósiles también produce otros contaminantes del aire, como oxido de nitrógeno, dioxido de azufre, compuestos orgánicos volátiles y metales pesados.

Según Medio Ambiente de Canadá:

"El sector eléctrico es único entre los sectores industriales de su gran contribución a las emisiones asociadas a casi todos los problemas del aire. La generación de electricidad produce una gran parte de los óxidos de nitrógeno canadienses y las emisiones de dióxido de azufre, que contribuyen al smog y la lluvia ácida y la formación de multa material particulado. Es la mayor fuente industrial incontrolado de las emisiones de mercurio en Canadá. centrales eléctricas que utilizan combustibles fósiles, también emiten dióxido de carbono, lo que puede contribuir al cambio climático. Además, el sector tiene un impacto significativo sobre el agua y el hábitat y las especies. En particular, las represas hidroeléctricas y líneas de transmisión tienen efectos significativos sobre el agua y la biodiversidad ".

La combustión de combustibles fósiles genera sulfúrico, carbónico y ácido nítrico , que caen a la tierra como lluvia ácida , afectando tanto a los espacios naturales y el entorno construido. Monumentos y esculturas hechas de mármol y piedra caliza son particularmente vulnerables, como los ácidos disuelven el carbonato de calcio .

Los combustibles fósiles también contienen materiales radiactivos, principalmente de uranio y torio , que se liberan a la atmósfera. En 2000, alrededor de 12.000 toneladas métricas de torio y 5.000 toneladas métricas de uranio fueron puestos en libertad en todo el mundo a partir de la quema de carbón. Se estima que durante el año 1982, la quema de carbón de Estados Unidos publicó 155 veces más radiactividad a la atmósfera como el Tres incidente Milla Island. Sin embargo, esta radiactividad de la quema de carbón es minúsculo en cada fuente y no ha demostrado tener ningún efecto adverso sobre la fisiología humana.

Quemar carbón también genera grandes cantidades de cenizas de fondo y cenizas volantes. Estos materiales se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones, utilizando, por ejemplo, aproximadamente 40% de la producción de Estados Unidos.

Recolección, procesamiento y distribución de combustibles fósiles también pueden crear problemas ambientales. Métodos de minería de carbón, especialmente cima de las montañas y de minería a cielo abierto, tener impactos ambientales negativos, y la extracción de petróleo en alta mar representa un peligro para los organismos acuáticos. Las refinerías de petróleo también tienen impactos ambientales negativos, como el aire y la contaminación del agua. El transporte de carbón requiere el uso de locomotoras diesel, mientras que el crudo está normalmente transportado por buques cisterna, cada uno de los cuales requiere la combustión de combustibles fósiles adicionales.

La regulación ambiental utiliza una variedad de enfoques para limitar estas emisiones, como-mando y control (que exige la cantidad de contaminación o la tecnología utilizada), los incentivos económicos, o programas voluntarios.

Un ejemplo de dicha regulación en los EE.UU. es el "EPA está implementando políticas para reducir las emisiones de mercurio en el aire. Bajo las regulaciones emitidas en el año 2005, las plantas de energía de carbón tendrán que reducir sus emisiones en un 70 por ciento en 2018.".

En términos económicos, la contaminación de los combustibles fósiles es considerado como algo negativo externalidad. Tributación se considera una forma de hacer los costos sociales explícita, con el fin de "internalizar" los costes de la contaminación. Esta tiene como objetivo hacer combustibles fósiles más caros, reduciendo así su uso y la cantidad de contaminación asociada con ellos, junto con la crianza de los fondos necesarios para contrarrestar estos factores. Aunque las naciones europeas imponen algunos impuestos a la contaminación, sino que también dan miles de millones de los subsidios a la industria de los combustibles fósiles, la imputación de los impuestos.

El ex director de la CIA James Woolsey describió recientemente los argumentos de seguridad nacional en favor del abandono de los combustibles fósiles.