เชื้อเพลิงฟอสซิลคืออะไร?

Send

คำว่า "เชื้อเพลิงฟอสซิล" นั้นถูกโยนทิ้งไปหลายครั้งในสมัยนี้ บ่อยครั้งที่มันเกิดขึ้นในบริบทของปัญหาสิ่งแวดล้อมการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศหรือที่เรียกว่า "วิกฤตพลังงาน" นอกจากจะเป็นแหล่งกำเนิดมลพิษที่สำคัญแล้วการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลของมนุษยชาติได้นำไปสู่ความวิตกกังวลอย่างยุติธรรมในทศวรรษที่ผ่านมาและความต้องการเชื้อเพลิงสำหรับทางเลือกอื่น ๆ

แต่เชื้อเพลิงฟอสซิลคืออะไร? ในขณะที่คนส่วนใหญ่มักนึกถึงน้ำมันเบนซินและน้ำมันเมื่อได้ยินคำเหล่านี้จริง ๆ แล้วนำไปใช้กับแหล่งพลังงานหลายประเภทที่ได้มาจากสารอินทรีย์ที่ย่อยสลาย การที่มนุษยชาติมาพึ่งพาพวกเขามากเพียงใดและเราสามารถมองหาอะไรเพื่อแทนที่พวกเขานั้นเป็นความกังวลที่ใหญ่ที่สุดที่เราเผชิญอยู่ทุกวันนี้

ความหมาย:

เชื้อเพลิงฟอสซิลหมายถึงแหล่งพลังงานที่เกิดขึ้นจากการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนของสิ่งมีชีวิตที่มีพลังงานเป็นผลมาจากการสังเคราะห์ด้วยแสงโบราณ โดยทั่วไปแล้วสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ตายไปแล้วหลายล้านปีโดยมีบางส่วนย้อนกลับไปถึงยุคไครโยเจียน (ประมาณ 650 ล้านปีก่อน)

เชื้อเพลิงฟอสซิลมีปริมาณคาร์บอนสูงและพลังงานสะสมในพันธะเคมี พวกเขาสามารถอยู่ในรูปของปิโตรเลียมถ่านหินก๊าซธรรมชาติและสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่ติดไฟได้อื่น ๆ ในขณะที่ปิโตรเลียมและก๊าซธรรมชาติเกิดขึ้นจากการสลายตัวของสิ่งมีชีวิตถ่านหินและมีเทนเป็นผลมาจากการสลายตัวของพืชบก

ในกรณีของอดีตเชื่อกันว่าแพลงก์ตอนพืชและแพลงก์ตอนสัตว์จำนวนมากตกลงบนพื้นท้องทะเลหรือทะเลสาบหลายล้านปีก่อน ตลอดระยะเวลาหลายล้านปีที่ผ่านมาสารอินทรีย์นี้ปะปนอยู่กับโคลนและถูกฝังอยู่ใต้ชั้นตะกอนหนา ๆ ความร้อนและแรงดันที่เกิดขึ้นทำให้สารอินทรีย์เปลี่ยนแปลงไปทางเคมีจนกลายเป็นสารประกอบคาร์บอน

ในกรณีหลังแหล่งที่มาคือซากพืชที่ถูกปกคลุมด้วยตะกอนในช่วงแระแระแระ - นั่นคือจุดสิ้นสุดของยุคเทโวเนียนจนถึงต้นยุค Permian (ประมาณ 300 และ 350 ล้านปีก่อน) เมื่อเวลาผ่านไปสิ่งเหล่านี้จะกลายเป็นก้อนหรือกลายเป็นแก๊สสร้างแหล่งถ่านหินมีเทนและก๊าซธรรมชาติ

ใช้ทันสมัย:

ถ่านหินถูกใช้มาตั้งแต่สมัยโบราณในฐานะเชื้อเพลิงซึ่งมักใช้ในเตาหลอมเพื่อละลายแร่โลหะ น้ำมันที่ยังไม่ผ่านกระบวนการและไม่ได้กลั่นก็ถูกนำมาเผาเป็นเวลาหลายศตวรรษในหลอดเพื่อให้แสงสว่างและใช้ไฮโดรคาร์บอนกึ่งของแข็ง (เช่นกลาสีเรือ) เพื่อกันน้ำ (ส่วนใหญ่อยู่บนพื้นของเรือและบนท่าเรือ) และทำศพ

การใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลอย่างกว้างขวางเป็นแหล่งพลังงานเริ่มขึ้นในช่วงการปฏิวัติอุตสาหกรรม (ศตวรรษที่ 18 - 19) ซึ่งถ่านหินและน้ำมันเริ่มแทนที่แหล่งที่มาของสัตว์ (เช่นน้ำมันปลาวาฬ) เป็นเครื่องยนต์ไอน้ำ เมื่อถึงเวลาของการปฏิวัติอุตสาหกรรมครั้งที่สอง (ค.ศ. 1870 - 1914) น้ำมันและถ่านหินเริ่มถูกนำมาใช้เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

การคิดค้นเครื่องยนต์สันดาปภายใน (เช่นรถยนต์) ทำให้ความต้องการน้ำมันเพิ่มขึ้นเช่นเดียวกับการพัฒนาอากาศยาน อุตสาหกรรมปิโตรเคมีเกิดขึ้นพร้อมกันโดยมีการใช้ปิโตรเลียมในการผลิตผลิตภัณฑ์ตั้งแต่พลาสติกจนถึงวัตถุดิบ นอกจากนี้น้ำมันดิน (ผลิตภัณฑ์ที่เหลือจากการสกัดปิโตรเลียม) ได้ถูกใช้อย่างกว้างขวางในการก่อสร้างถนนและทางหลวง

เชื้อเพลิงจากซากดึกดำบรรพ์กลายเป็นศูนย์กลางของการผลิตสมัยใหม่อุตสาหกรรมและการขนส่งเนื่องจากวิธีการที่พวกเขาผลิตพลังงานจำนวนมากต่อหน่วยมวล จากข้อมูลของสำนักงานพลังงานระหว่างประเทศ (IEA) ระบุว่าในปี 2558 ความต้องการพลังงานของโลกยังคงมีอยู่ในแหล่งที่มาเช่นถ่านหิน (41.3%) และก๊าซธรรมชาติ (21.7%) แม้ว่าน้ำมันจะลดลงเหลือเพียง 4.4%

อุตสาหกรรมเชื้อเพลิงฟอสซิลยังมีส่วนสำคัญต่อเศรษฐกิจโลกด้วย ในปี 2014 ปริมาณการใช้ถ่านหินทั่วโลกเกิน 3.8 พันล้านตันและคิดเป็นรายได้ 46 พันล้านเหรียญสหรัฐในสหรัฐอเมริกาเพียงอย่างเดียว ในปี 2012 การผลิตน้ำมันและก๊าซทั่วโลกสูงถึง 75 ล้านบาร์เรลต่อวันในขณะที่รายได้ทั่วโลกที่สร้างขึ้นโดยอุตสาหกรรมถึงประมาณ 1.247 ล้านล้านเหรียญสหรัฐ

อุตสาหกรรมเชื้อเพลิงฟอสซิลยังได้รับความคุ้มครองอย่างมากจากรัฐบาลและสิ่งจูงใจทั่วโลก รายงานปี 2557 จาก IEA ระบุว่าอุตสาหกรรมเชื้อเพลิงฟอสซิลรวบรวมเงินช่วยเหลือ 550,000 ล้านเหรียญสหรัฐต่อปีจากรัฐบาลทั่วโลก อย่างไรก็ตามการศึกษาในปี 2558 โดยกองทุนการเงินระหว่างประเทศ (IMF) ระบุว่าต้นทุนที่แท้จริงของการอุดหนุนเหล่านี้ให้กับรัฐบาลทั่วโลกอยู่ที่ประมาณ 5.3 ล้านล้านดอลลาร์สหรัฐ (หรือ 6.5% ของ GDP โลก)

ผลกระทบสิ่งแวดล้อม:

การเชื่อมต่อระหว่างเชื้อเพลิงฟอสซิลและมลพิษทางอากาศในประเทศอุตสาหกรรมและเมืองสำคัญ ๆ ได้ชัดเจนตั้งแต่การปฏิวัติอุตสาหกรรม มลพิษที่เกิดจากการเผาไหม้ถ่านหินและน้ำมัน ได้แก่ คาร์บอนไดออกไซด์, คาร์บอนมอนอกไซด์, ไนโตรเจนออกไซด์, ซัลเฟอร์ไดออกไซด์, สารประกอบอินทรีย์ระเหยได้และโลหะหนักซึ่งทั้งหมดนี้เชื่อมโยงกับโรคทางเดินหายใจและเพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิดโรค

การเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลของมนุษย์เป็นแหล่งที่ใหญ่ที่สุดของการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (ประมาณ 90%) ทั่วโลกซึ่งเป็นหนึ่งในก๊าซเรือนกระจกหลักที่ช่วยให้เกิดการแผ่รังสีบังคับ (aka. ปรากฏการณ์เรือนกระจก) ที่จะเกิดขึ้นและมีส่วนช่วย ภาวะโลกร้อน.

ในปี 2013 การบริหารมหาสมุทรและบรรยากาศแห่งชาติประกาศว่าระดับCO²ในบรรยากาศชั้นบนสูงถึง 400 ส่วนต่อล้าน (ppm) เป็นครั้งแรกนับตั้งแต่เริ่มการตรวจวัดในศตวรรษที่ 19 จากอัตราปัจจุบันที่มีการปล่อยมลพิษเพิ่มขึ้นนาซ่าคาดการณ์ว่าระดับคาร์บอนจะอยู่ระหว่าง 550 ถึง 800 ppm ในศตวรรษหน้า

หากสถานการณ์เดิมเป็นเช่นนั้นองค์การนาซ่าคาดการณ์ว่าอุณหภูมิโลกจะสูงขึ้น 2.5 ° C (4.5 ° F) ซึ่งจะยั่งยืน อย่างไรก็ตามหากสถานการณ์หลังนี้พิสูจน์ได้ว่าเป็นอุณหภูมิของโลกจะเพิ่มขึ้นโดยเฉลี่ย 4.5 ° C (8 ° F) ซึ่งจะทำให้ชีวิตไม่สามารถป้องกันได้สำหรับหลาย ๆ ส่วนของโลก ด้วยเหตุนี้จึงมีการหาทางเลือกเพื่อการพัฒนาและการยอมรับในเชิงพาณิชย์อย่างกว้างขวาง

ทางเลือก:

เนื่องจากผลกระทบระยะยาวของการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลนักวิทยาศาสตร์และนักวิจัยได้พัฒนาทางเลือกมานานกว่าศตวรรษ เหล่านี้รวมถึงแนวคิดเช่นพลังงานไฟฟ้าพลังน้ำ - ซึ่งมีอยู่ตั้งแต่ปลายศตวรรษที่ 19 - ที่ซึ่งน้ำที่ตกลงมาใช้เพื่อปั่นกังหันและผลิตกระแสไฟฟ้า

ตั้งแต่ครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 พลังงานนิวเคลียร์ก็ถูกมองว่าเป็นทางเลือกแทนถ่านหินและปิโตรเลียม ที่นี่เครื่องปฏิกรณ์แบบฟิชชันช้า (ซึ่งพึ่งพายูเรเนียมหรือการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีขององค์ประกอบหนักอื่น ๆ ) ถูกนำมาใช้กับน้ำร้อนซึ่งจะสร้างไอน้ำเพื่อหมุนกังหัน

ตั้งแต่กลางศตวรรษที่ 2 ถึงปัจจุบันมีการเสนอวิธีการอีกหลายวิธีตั้งแต่ความเรียบง่ายไปจนถึงความซับซ้อนสูง เหล่านี้รวมถึงพลังงานลมที่การเปลี่ยนแปลงของกระแสลมผลักกังหัน; พลังงานแสงอาทิตย์ที่ซึ่งเซลล์แสงอาทิตย์เปลี่ยนพลังงานของดวงอาทิตย์ (และบางครั้งก็ร้อน) เป็นพลังงานไฟฟ้า พลังงานความร้อนใต้พิภพซึ่งอาศัยไอน้ำถูกกดจากเปลือกโลกเพื่อหมุนกังหัน และพลังคลื่นที่การเปลี่ยนแปลงของกระแสน้ำผลักกังหัน

เชื้อเพลิงทางเลือกยังได้มาจากแหล่งชีวภาพซึ่งมีการใช้พืชและแหล่งชีวภาพเพื่อทดแทนน้ำมันเบนซิน ไฮโดรเจนยังได้รับการพัฒนาให้เป็นแหล่งพลังงานตั้งแต่เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนไปจนถึงน้ำที่ใช้ในการเพิ่มประสิทธิภาพการเผาไหม้ภายในและเครื่องยนต์ไฟฟ้า กำลังพัฒนาฟิวชั่นซึ่งอะตอมของไฮโดรเจนถูกหลอมรวมภายในเครื่องปฏิกรณ์เพื่อสร้างพลังงานที่สะอาดและอุดมสมบูรณ์

ภายในกลางศตวรรษที่ 21 คาดว่าเชื้อเพลิงฟอสซิลจะล้าสมัยหรืออย่างน้อยก็ปฏิเสธอย่างมีนัยสำคัญในแง่ของการใช้งาน แต่จากมุมมองทางประวัติศาสตร์พวกเขาเกี่ยวข้องกับการระเบิดที่ใหญ่ที่สุดและยาวนานที่สุดในการเติบโตของมนุษย์ ไม่ว่ามนุษย์จะอยู่รอดได้ในระยะยาวจากการเติบโตนี้หรือไม่ซึ่งรวมถึงการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลและการปล่อยก๊าซเรือนกระจกในปริมาณมาก

เราได้เขียนบทความมากมายเกี่ยวกับเชื้อเพลิงฟอสซิลสำหรับนิตยสารอวกาศ นี่คือเอฟเฟ็กต์เรือนกระจกที่เพิ่มขึ้นคืออะไรก๊าซในบรรยากาศสิ่งที่ทำให้เกิดมลพิษทางอากาศเกิดอะไรขึ้นถ้าเราเผาทุกอย่างพลังงานทางเลือกคืออะไรและ“ การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศมีความแน่นอนมากขึ้นกว่าเดิม” รายงานใหม่กล่าว

หากคุณต้องการข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ Fossil Fuels ให้ตรวจสอบ Earth Observatory ของ NASA และนี่คือลิงก์ไปยังบทความขององค์การนาซ่าว่าด้วยการปกป้องบรรยากาศของเรา

นักดาราศาสตร์ก็มีบางตอนที่เกี่ยวข้องกับเรื่องนี้ นี่คือตอนที่ 51: Earth และตอนที่ 308: การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ

แหล่งที่มา: