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Combustível fóssil

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Informações de fundo

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Os combustíveis fósseis ou combustíveis minerais são fonte fóssil combustíveis, isto é, hidrocarbonetos encontrados dentro da camada de topo da terra da crosta .

Eles variam de materiais voláteis, com baixo carbono : hidrogênio rácios como o metano , a líquidos de petróleo para materiais não voláteis compostas por quase carbono puro, como antracite carvão . O metano pode ser encontrada em campos de hidrocarbonetos, por si só, está relacionado com o óleo, ou sob a forma de clatratos de metano. É geralmente aceite que se formaram a partir dos restos fossilizados de plantas e animais mortos por exposição ao calor e pressão na crosta da Terra ao longo de centenas de milhões de anos. Esta é conhecida como a teoria biogénico e foi introduzido pela primeira vez pela Georg Agricola em 1556 e mais tarde por Mikhail Lomonosov em 1757. Há uma teoria mais moderna opor que os hidrocarbonetos mais voláteis, especialmente de gás natural , são formados por processos abiogênica, que há vida material foi envolvido em sua formação.

Foi estimado pela Energy Information Administration que, em 2005, 86% da produção de energia primária no mundo veio da queima de combustíveis fósseis, com as fontes não fósseis restantes sendo hidroeléctrica 6,3%, nuclear 6,0%, e outros ( geotérmica, energia solar , vento, e madeira e resíduos) de 0,9 por cento.

Os combustíveis fósseis são recursos não renováveis porque eles levam milhões de anos para se formar, e as reservas estão sendo esgotadas muito mais rapidamente que os novos estão sendo formados. A preocupação com o fornecimento de combustível fósseis é uma das causas dos conflitos regionais e globais. A produção e utilização de combustíveis fósseis levantam preocupações ambientais. Um movimento global em direção à geração de energia renovável é, portanto, sob forma de ajudar a atender necessidades de energia aumentadas.

A queima de combustíveis fósseis produz cerca de 21,3 bilhões toneladas (= 21,3 gigatoneladas) de dióxido de carbono por ano, mas estima-se que os processos naturais só pode absorver cerca de metade desse montante, para que haja um aumento líquido de 10,65 bilhões de toneladas de dióxido de carbono atmosférico por ano (uma tonelada de carbono atmosférico é equivalente a 44 / 12 ou 3,7 toneladas de dióxido de carbono). O dióxido de carbono é um dos gases de estufa que aumenta forçamento radiativo e contribui para o aquecimento global , fazendo com que o temperatura média da superfície da Terra a subir em resposta, que cientistas do clima concordam vai causar grandes adversos efeitos , incluindo redução da biodiversidade e, ao longo do tempo, causa aumento do nível do mar .

Origem

De acordo com a teoria biogênica, o petróleo é formado a partir dos restos preservados de pré-histórico zooplâncton e algas que se instalaram no fundo do mar (ou lago) em grandes quantidades, sob condições anóxicas. Ao longo do tempo geológico , este orgânica matéria , misturado com lama, é enterrado sob pesadas camadas de sedimentos. Os resultantes altos níveis de calor e a pressão com que o material orgânico para alterar quimicamente durante diagénese, primeiro num material conhecido como ceroso querogénio que é encontrado em vários xistos betuminosos em todo o mundo, e, em seguida, com mais calor em hidrocarbonetos líquidos e gasosos num processo conhecido como catagênese.

Plantas terrestres, por outro lado, tendem a formar carvão . Muitos dos campos de carvão datam do Carbonífero período.

Os dados comparativos:

  • 1 litro de gasolina comum é o resultado renderizado em tempo de cerca de 23,5 toneladas métricas de antigo material de fitoplâncton depositado no fundo do oceano.
  • O combustível fóssil total utilizado no ano de 1997 é o resultado de 422 anos de toda a matéria da planta que cresceu em toda a superfície e em todos os oceanos da terra antiga.

Importância

Os combustíveis fósseis são de grande importância porque eles podem ser queimados ( oxidado a dióxido de carbono e água), produzindo quantidades significativas de energia. O uso do carvão como combustível antecede a história gravada. Hidrocarbonetos semi-sólidos de infiltrações também foram queimados em tempos antigos, mas estes materiais foram utilizados principalmente para a impermeabilização e embalsamamento. A exploração comercial de petróleo , em grande parte como um substituto para óleos de origem animal (nomeadamente óleo de baleia) para uso em lâmpadas de óleo começou no século XIX. O gás natural, uma vez queimado-off como um subproduto un necessária da produção de petróleo, é agora considerado um recurso muito valioso.

Óleo pesado em bruto, que é muito mais viscoso do que o petróleo bruto convencional, e areias de alcatrão, onde betume é encontrado misturado com areia e argila, são cada vez mais importantes como fontes de combustível fóssil. O xisto betuminoso e materiais semelhantes são sedimentares contendo rochas querogénio, uma mistura complexa de compostos orgânicos de elevado peso molecular, que o rendimento petróleo bruto sintético quando aquecida ( pirolisado). Estes materiais têm ainda de ser explorado comercialmente.

Antes da segunda metade do século XVIII, moinhos de vento ou moinhos de água fornecida a energia necessária para a indústria, como moagem farinha, serrar madeira ou o bombeamento de água e lenha ou turfa fornecida calor interno. A utilização em larga escala de combustíveis fósseis, carvão e petróleo em primeira depois, ao fogo motores a vapor , possibilitou a Revolução Industrial . Ao mesmo tempo, luzes de gás que utilizam gás natural ou gás de carvão estavam entrando em ampla utilização. A invenção do motor de combustão interna e a sua utilização em veículos e caminhões aumentou muito a demanda por e gasolina óleo diesel, ambos feitos a partir de combustíveis fósseis. Outras formas de transporte, ferrovias e aviões também necessária combustíveis fósseis. O outro grande utilização de combustíveis fósseis está em geração de eletricidade.

Os combustíveis fósseis são também a principal fonte de matérias-primas para a indústria petroquímica.

Limites e alternativas

Global de fósseis de carbono das emissões por tipo de combustível, 1800-2004 AD.

O princípio da oferta e demanda sugere que como fontes de hidrocarbonetos diminuir, os preços vão subir. Portanto preços mais altos vão levar ao aumento da alternativa, energias renováveis fontes como fontes anteriormente não rentáveis se tornam suficientemente econômica da exploração. Gasolinas artificiais e outras energias renováveis fontes atualmente requerem tecnologias de produção e transformação mais caras do que as reservas de petróleo convencionais, mas podem tornar-se economicamente viável no futuro próximo. Ver Desenvolvimento de energia. Diferentes fontes alternativas de energia incluem nuclear , hidrelétrica, solar, eólica, e geotérmica.

Níveis e fluxos

Níveis de fontes de energia primária são as reservas do solo. Os fluxos são a produção. A parte mais importante de fontes de energia primárias são as de carbono de fontes de energia fóssil baseado. Petróleo, carvão e gás representava 79,6% da produção de energia primária em 2002 (em milhões de toneladas equivalentes de petróleo (Mtep)) (34,9 + 23,5 + 21,2).

Níveis (reservas) ( EIA óleo, gás, carvão estimativas, Óleo EIA, as estimativas de gás)

  • Petróleo: 1.050 para 1.277 bilhões Tambores (167-203 km³) 2003-2005
  • Gás: 6040 - 6806 trilhões de pés cúbicos (171 mil para 192,7 mil km³) 6.806 * 0,182 = 1.239 bilhões de óleo equivalente barril (BBOE) 2003-2005
  • Carvão: 1.081.000 milhões toneladas curtas (1.081.000 * 0,907186 * 4,879 = 4.786 BBOE) (2004)

Fluxos (produção diária) durante 2002 (7.9 é uma razão para converter toneladas equivalentes de petróleo de barris de óleo equivalente)

  • Óleo: (10.230 * 0,349) * 7,9 / 365 = 77 milhões de barris por dia
  • Gás: (10.230 * 0,212) * 7,9 / 365 = 47 milhões de barris equivalentes de petróleo por dia {MBOED}
  • Carvão: (10,230 * 0,235) * 7.9 / 365 = 52 MBOED

Anos de produção deixado no chão com as estimativas de reservas mais otimistas (Oil & Gas Journal, World Oil)

  • Petróleo: 1.277.000 milhões de barris de reserva / 77 milhões de barris utilizados por dia / 365 dias por ano = 45 anos
  • Gás: 1.239.000 milhões de barris de reserva equivalente / 47 milhões de barris equivalentes utilizada por dia / 365 dias por ano = 72 anos
  • Carvão: 4.786.000 milhões de barris de reserva equivalente / 52 milhões de barris equivalentes utilizada por dia / 365 dias por ano = 252 anos

Note-se que este cálculo presume que o produto pode ser produzido a um nível constante para que o número de anos e que todas as reservas poderiam ser recuperados. Na realidade, o consumo de todos os três recursos tem vindo a aumentar. Enquanto isso sugere que o recurso será usado mais rapidamente, na realidade, a curva de produção é muito mais semelhante a uma curva de sino. Em algum ponto no tempo, a produção de cada um dos recursos dentro de uma área, país, ou globalmente irá atingir um valor máximo, após o que, a produção vai diminuir até atingir um ponto em que já não é economicamente viável ou fisicamente possível produzir. Ver Teoria do pico de Hubbert para obter detalhes sobre essa curva de declínio em relação ao petróleo.

A discussão acima enfatiza o equilíbrio de energia em todo o mundo. Ele também é valiosa para compreender o rácio de reservas para consumo anual (R / C) por região ou país. Por exemplo, política energética do Reino Unido reconhece que o valor da Europa R / C é 3,0, muito baixo para os padrões mundiais, e expõe a região a vulnerabilidade energética. Alternativas específicas para os combustíveis fósseis são um assunto de intenso debate em todo o mundo.

Os efeitos ambientais

Nos Estados Unidos, mais de 90% dos gases de efeito estufa emissões provêm da queima de combustíveis fósseis. Combustão de combustíveis fósseis também produz outros poluentes atmosféricos, tais como óxidos de nitrogênio, dióxido de enxofre, compostos orgânicos voláteis e metais pesados.

De acordo com a Environment Canada:

"O setor elétrico é único entre os setores industriais na sua grande contribuição para as emissões associadas com quase todos os problemas de ar. A geração de eletricidade produz uma grande parte dos óxidos de azoto canadenses e as emissões de dióxido de enxofre, que contribuem para a poluição atmosférica ea chuva ácida ea formação de multa partículas em suspensão. É a maior fonte industrial descontrolado das emissões de mercúrio no Canadá. usinas elétricas movidas a combustíveis fósseis também emitem dióxido de carbono, que pode contribuir para a mudança climática. Além disso, o setor tem impactos significativos sobre água e habitat e espécies. Em particular, as barragens hidrelétricas e linhas de transmissão ter efeitos significativos sobre a água ea biodiversidade ".

Combustão de combustíveis fósseis gera sulfúrico, carbônico e ácidos nítrico , que caem na Terra como chuva ácida , afetando ambas as áreas naturais e do ambiente construído. Monumentos e esculturas feitas a partir de mármore e calcário são particularmente vulneráveis, como os ácidos dissolver o carbonato de cálcio .

Os combustíveis fósseis também conter materiais radioativos, principalmente de urânio e tório , que são libertados para a atmosfera. Em 2000, cerca de 12.000 toneladas de tório e 5.000 toneladas de urânio foram liberados em todo o mundo da queima de carvão. Estima-se que em 1982, a queima de carvão US libertado 155 vezes mais radioactividade na atmosfera como o Três incidente Mile Island. No entanto, esta radioatividade da queima de carvão é minúsculo em cada fonte e não demonstrou ter qualquer efeito adverso sobre a fisiologia humana.

A queima de carvão também gera grandes quantidades de cinzas de fundo e cinzas volantes. Estes materiais são utilizados numa grande variedade de aplicações, utilizando-se, por exemplo, cerca de 40% da produção dos EUA.

Colheita, processamento e distribuição de combustíveis fósseis também pode criar preocupações ambientais. Métodos de mineração de carvão, particularmente remoção do cume e mineração a céu aberto, têm impactos ambientais negativos, e perfuração de petróleo offshore representa um risco para os organismos aquáticos. As refinarias de petróleo também têm impactos ambientais negativos, incluindo ar e poluição da água. Transporte de carvão requer o uso de locomotivas a diesel, enquanto o petróleo bruto é normalmente transportado por navios-tanque, cada um dos quais exige a queima de combustíveis fósseis adicionais.

A regulamentação ambiental usa uma variedade de abordagens para limitar essas emissões, tais como-comando e controle (que determina a quantidade de poluição ou a tecnologia utilizada), incentivos econômicos, ou programas voluntários.

Um exemplo de tal regulamentação nos EUA é a "EPA está implementando políticas para reduzir as emissões de mercúrio no ar. Acordo com os regulamentos emitidos em 2005, usinas de energia movidas a carvão terão de reduzir as suas emissões em 70 por cento até 2018.".

Em termos econômicos, a poluição proveniente de combustíveis fósseis é considerado como um negativo externalidade. Tributação é considerada uma forma de tornar os custos sociais explícita, a fim de "internalizar" o custo da poluição. Este tem como objectivo tornar os combustíveis fósseis mais caro, reduzindo, assim, a sua utilização ea quantidade de poluição associada com eles, juntamente com o aumento dos fundos necessários para neutralizar esses fatores. Embora algumas nações européias impor impostos sobre a poluição, eles também dão bilhões de subsídios à indústria do combustível fóssil, compensando os impostos.

O ex-diretor da CIA James Woolsey sublinhado recentemente os argumentos de segurança nacional em favor de se afastando de combustíveis fósseis.

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