combustibles fossiles

Les combustibles fossiles ou les combustibles minéraux sont source de fossiles combustibles, ce est-à hydrocarbures trouvés dans la couche supérieure de la Terre de la croûte .

Elles vont de matières volatiles à faible carbone : hydrogène ratios comme le méthane , à l'état liquide de pétrole à des matériaux non volatiles composées de carbone presque pur, comme anthracite charbon . Le méthane peut être trouvé dans les champs d'hydrocarbures, seul, associé à l'huile, ou sous la forme de clathrates de méthane. Il est généralement admis qu'ils formées à partir des restes fossilisés de plantes et d'animaux morts par l'exposition à la chaleur et de la pression dans la croûte de la Terre sur des centaines de millions d'années. Ceci est connu comme la théorie biogénique et a été introduite par Georg Agricola en 1556 et plus tard par Mikhail Lomonosov en 1757. Il ya une théorie adverse plus moderne que les hydrocarbures les plus volatils, en particulier le gaz naturel , sont formés par abiogenic processus, ce ne est pas la vie matérielle a été impliqué dans leur formation.

Il a été estimé par la Energy Information Administration qu'en 2005, 86% de la production d'énergie primaire dans le monde provenait de la combustion de combustibles fossiles, avec les sources non fossiles restants étant hydroélectrique de 6,3%, nucléaire 6,0%, et d'autres ( géothermique, solaire , vent, et le bois et déchets) de 0,9 pour cent.

Les combustibles fossiles sont ressources non renouvelables parce qu'ils prennent des millions d'années pour former, et les réserves se épuisent beaucoup plus vite que les nouveaux se forment. Préoccupé par l'approvisionnement en carburant fossiles est l'une des causes des conflits régionaux et mondiaux. La production et l'utilisation de combustibles fossiles soulèvent des préoccupations environnementales. Un mouvement mondial vers la génération de l'énergie renouvelable est donc en cours pour aider à répondre aux besoins énergétiques accrus.

La combustion de combustibles fossiles produit environ 21,3 milliards tonnes (= 21,3 gigatonnes) de dioxyde de carbone par an, mais on estime que les processus naturels ne peuvent absorbent environ la moitié de ce montant, il ya donc une augmentation nette de 10,65 milliards de tonnes de dioxyde de carbone atmosphérique par an (une tonne de carbone atmosphérique est équivalent à 44 / 12 ou 3,7 tonnes de dioxyde de carbone). Le dioxyde de carbone est l'un des gaz à effet de serre qui améliore forçage radiatif et contribue à réchauffement de la planète , provoquant la la température moyenne à la surface de la Terre à la hausse en réponse, qui les climatologues se accordent provoquera indésirables majeurs effets , y compris la réduction de la biodiversité et, au fil du temps, la cause la montée du niveau de la mer .

Origine

Selon la théorie biogénique, pétrole est formé à partir des restes conservés de préhistorique zooplancton et les algues qui se sont installés au fond de mer (ou lac) en grandes quantités sous des conditions anoxiques. Au cours des temps géologiques , cette organique question , mélangé avec boue, est enterré sous des couches de sédiments lourds. Les niveaux élevés de résultant de la chaleur et la pression provoque la matière organique pour modifier chimiquement cours diagenèse, d'abord dans une matière cireuse connue sous le nom kérogène qui se trouve dans divers schistes bitumineux dans le monde entier, puis avec plus de chaleur en hydrocarbures liquides et gazeux dans un processus connu sous le nom catagenèse.

Les plantes terrestres, d'autre part, ont tendance à former le charbon . Beaucoup de champs de charbon datent du carbonifère période.

Chiffres correspondants:

• 1 litre d'essence ordinaire est le résultat de temps-rendu d'environ 23,5 tonnes métriques de l'ancienne matériel de phytoplancton déposé sur le fond de l'océan.
• La quantité totale de carburant fossile utilisé dans l'année 1997 est le résultat de 422 années de toute la matière végétale qui a grandi sur la surface et dans tous les océans de la terre antique.

Importance

Les combustibles fossiles sont d'une grande importance, car ils peuvent être brûlés ( oxydé en dioxyde de carbone et eau), la production de quantités importantes d'énergie. L'utilisation du charbon comme combustible est antérieur à l'histoire enregistrée. Hydrocarbures semi-solides de suintements ont également été brûlés dans les temps anciens, mais ces matériaux ont été principalement utilisés pour l'étanchéité et embaumement. L'exploitation commerciale du pétrole , en grande partie comme un remplacement pour les huiles d'origine animale (notamment l'huile de baleine) pour une utilisation dans des lampes à huile a commencé au XIXe siècle. Le gaz naturel, une fois brûlé à la torche comme un sous-produit non nécessaire de la production de pétrole, est maintenant considérée comme une ressource très précieuse.

Pétrole brut lourd, qui est beaucoup plus visqueux que le pétrole brut classique et sables bitumineux, où bitume se trouve mélangé à du sable et de l'argile, sont de plus en plus important que les sources de combustibles fossiles. Le schiste bitumineux et des matériaux similaires sont sédimentaires roches contenant kérogène, un mélange complexe de composés organiques de poids moléculaire élevé, qui rendement pétrole brut synthétique lorsqu'il est chauffé ( pyrolyse). Ces matériaux doivent encore être exploitées commercialement.

Avant la seconde moitié du XVIIIe siècle, moulins à vent ou moulins fourni l'énergie nécessaire pour l'industrie comme le fraisage farine, sciage du bois ou pompage de l'eau, et la combustion du bois ou tourbe fourni la chaleur intérieure. L'utilisation à grande échelle de combustibles fossiles, le charbon et le pétrole au premier abord plus tard, au feu des moteurs à vapeur , permis à la révolution industrielle . En même temps, feux à gaz utilisant du gaz naturel ou gaz de charbon ont été à venir dans une large utilisation. L'invention de la Moteur à combustion interne et son utilisation dans les voitures et camions fortement augmenté la demande pour essence et l'huile diesel, les deux fabriqués à partir de combustibles fossiles. Autres formes de transport, les chemins de fer et avions également tenus combustibles fossiles. L'autre utilisation importante des combustibles fossiles est en la production d'électricité.

Les combustibles fossiles sont également la principale source de matières premières pour la industrie pétrochimique.

Limites et alternatives

Mondial fossiles carbone émissions par type de carburant, 1800-2004 AD.

Le principe de l'offre et de la demande suggère que l'approvisionnement en hydrocarbures diminuent, les prix vont augmenter. Par conséquent des prix plus élevés entraîneront une augmentation de solution de rechange, énergies renouvelables fournitures comme sources précédemment non rentables deviennent suffisamment économique à exploiter. Essences artificielles et autres énergies renouvelables sources exigent actuellement des technologies de production et de traitement plus coûteux que les réserves de pétrole conventionnel, mais peuvent devenir économiquement viables dans un avenir proche. Voir Le développement énergétique. Sources alternatives d'énergie différents comprennent nucléaire , hydroélectrique, solaire, éolienne, et géothermique.

Niveaux et les débits

Niveaux de sources d'énergie primaire sont les réserves dans le sol. Les flux sont la production. La partie la plus importante des sources d'énergie primaires sont les carbone sources d'énergie fossile base. Pétrole, le charbon et le gaz se tenaient 79,6% de la production d'énergie primaire en 2002 (en millions de tonnes d'équivalent pétrole (Mtep)) (34,9 + 23,5 + 21,2).

Niveaux (réserves) ( EIE huile, le gaz, les estimations de charbon, Huile EIE, les estimations de gaz)

• Pétrole: 1,050 à 1,277 milliards barils (de 167 à 203 km³) 2003-2005
• Gaz: 6040 - 6806 billions de pieds cubes (171 000 à 192 700 km³) 6806 * 0,182 = 1 239 milliards d'équivalent baril de pétrole (Gbep) 2003-2005
• Charbon: 1.081.000 millions tonnes courtes (1.081.000 * 0,907186 * 4,879 = 4,786 Gbep) (2004)

Flux (production quotidienne) en 2002 (7,9 est un rapport à convertir les tonnes d'équivalent pétrole en barils d'équivalent pétrole)

• Pétrole: (10 230 * 0,349) * 7,9 / 365 = 77 millions de barils par jour
• Gaz: (10 230 * 0,212) * 7,9 / 365 = 47 millions de barils équivalent pétrole par jour {} MBOED
• Charbon: (10 230 * 0,235) * 7,9 / 365 = 52 MBOED

Années de production laissés dans le sol avec les estimations des réserves les plus optimistes (Oil & Gas Journal, World Oil)

• Pétrole: 1.277.000 millions de baril / réserve 77 millions de barils par jour utilisé / 365 jours par an = 45 années
• Gaz: 1.239.000 millions de barils réserve équivalente / 47 millions de barils équivalent utilisé par jour / 365 jours par an = 72 années
• Charbon: 4.786.000 millions de barils réserve équivalente / 52 millions de barils équivalent utilisé par jour / 365 jours par an = 252 années

Notez que ce calcul suppose que le produit puisse être produit à un niveau constant pendant un nombre d'années et que toutes les réserves a pu être retrouvé. En réalité, la consommation de l'ensemble des trois ressources a augmenté. Bien que cela suggère que la ressource sera utilisée plus rapidement, en réalité, la courbe de production est beaucoup plus proche d'une courbe en cloche. À un certain point dans le temps, la production de chaque ressource au sein d'une région, un pays ou dans le monde atteindra une valeur maximale, après quoi, la production va diminuer jusqu'à ce qu'il atteigne un point où ne est plus économiquement faisable ou physiquement possible de produire. Voir Pic de Hubbert pour le détail sur cette courbe de déclin en ce qui concerne le pétrole.

La discussion ci-dessus met l'accent sur l'équilibre énergétique dans le monde entier. Il est également utile de comprendre le rapport entre les réserves à la consommation annuelle (R / C) par région ou pays. Par exemple, politique énergétique du Royaume-Uni reconnaît que R / C la valeur de l'Europe est de 3,0, très faible selon les normes mondiales, et expose cette région à la vulnérabilité de l'énergie. Des solutions particulières aux combustibles fossiles sont un sujet d'intenses débats dans le monde entier.

Effets sur l'environnement

Aux États-Unis, plus de 90% des gaz à effet de émissions proviennent de la combustion de combustibles fossiles. La combustion de combustibles fossiles produit également d'autres polluants atmosphériques, tels que oxydes d'azote, le dioxyde de soufre, les composés organiques volatils et métaux lourds.

Selon Environnement Canada:

"Le secteur de l'électricité est unique parmi les secteurs industriels dans sa très grande contribution aux émissions associée à presque tous les problèmes de l'air. La production d'électricité produit une grande part d'oxydes canadiens d'azote et les émissions de dioxyde de soufre, qui contribuent au smog et aux pluies acides et la formation de l'amende particules. Ce est la plus importante source industrielle incontrôlée des émissions de mercure au Canada. plantes fossiles électriques thermiques à flamme émettent aussi du dioxyde de carbone, qui peuvent contribuer au changement climatique. En outre, le secteur a des impacts significatifs sur l'eau et de l'habitat et des espèces. En particulier, les barrages hydroélectriques et les lignes de transmission ont des effets significatifs sur l'eau et la biodiversité ".

La combustion de combustibles fossiles génère sulfurique, carbonique et acides nitrique , qui tombent à terre comme les pluies acides , impact sur les zones naturelles et de l'environnement bâti. Monuments et sculptures faites à partir marbre et le calcaire sont particulièrement vulnérables, comme les acides dissolvent le carbonate de calcium .

Les combustibles fossiles contiennent également des matériaux radioactifs, principalement de l'uranium et du thorium , qui sont libérés dans l'atmosphère. En 2000, environ 12 000 tonnes de thorium et 5.000 tonnes d'uranium ont été libérés dans le monde entier à partir de la combustion du charbon. On estime qu'au cours de 1982, la combustion du charbon des États-Unis a publié 155 fois plus de radioactivité dans l'atmosphère que le Trois incidents Mile Island. Toutefois, cette radioactivité de la combustion du charbon est minuscule à chaque source et n'a pas montré d'effet négatif sur la physiologie humaine.

La combustion du charbon génère également de grandes quantités de mâchefers et cendres volantes. Ces matériaux sont utilisés dans une grande variété de applications, en utilisant, par exemple, environ 40% de la production américaine.

Récolte, la transformation et la distribution de combustibles fossiles peuvent également créer des préoccupations environnementales. méthodes d'extraction de charbon, en particulier l'extraction à ciel et l'exploitation minière de la bande, avoir des impacts négatifs sur l'environnement, et de forage pétrolier en mer pose un risque pour les organismes aquatiques. Les raffineries de pétrole ont aussi des impacts négatifs sur l'environnement, y compris l'air et la pollution de l'eau. Transport du charbon nécessite l'utilisation de locomotives diesel, tandis que le pétrole brut est généralement transporté par des navires-citernes, dont chacun exige la combustion de combustibles fossiles supplémentaires.

La réglementation environnementale utilise une variété d'approches pour limiter ces émissions, comme le commandement et de contrôle (qui impose la quantité de pollution ou de la technologie utilisée), les incitations économiques, ou des programmes volontaires.

Un exemple d'une telle réglementation aux Etats-Unis est le "EPA met en œuvre des politiques visant à réduire les émissions atmosphériques de mercure. En vertu des règlements émis en 2005, les centrales au charbon devront réduire leurs émissions de 70 pour cent en 2018.".

En termes économiques, la pollution à partir de combustibles fossiles est considéré comme un négatif externalité. La fiscalité est considérée comme une façon de rendre les coûts sociaux explicites, afin de «internaliser» le coût de la pollution. Cette initiative vise à faire des combustibles fossiles plus cher, réduisant ainsi leur utilisation et la quantité de pollution qui leur sont associés, ainsi que les fonds nécessaires pour lutter contre ces facteurs. Bien que les nations européennes imposent des taxes sur la pollution, ils donnent aussi des milliards de subventions à l'industrie des combustibles fossiles, l'imputation des impôts.

Ancien directeur de la CIA James Woolsey a récemment présenté les arguments de sécurité nationale en faveur de l'abandon des combustibles fossiles.