سوخت فسیلی چیست و از مزایا و معایب آن چه می دانید؟

سوخت فسیلی از باقی مانده گیاهان و حیوانات بسیار ریزی که میلیون ها سال پیش زندگی کرده و مرده اند ساخته شده  است. بیشترین ذخایر سوخت های فسیلی ۵۴۰ تا ۶۵۰ میلیون سال پیش ، زمانی که آب و هوای زمین گرمتر و مرطوب تر بود و آبهای آن مملو از جلبک ، باکتری و موجودات کوچک دیگر بود ، تشکیل شده است.

بیش از ده ها میلیون سال پیش ، بدن موجودات زنده که قبلاً روی سطح زمین زندگی می کردند ، در زیر زمین دفن و فشرده شده و ماده معدنی به نام کروژن یا شیل نفتی – پیش ماده سوخت های فسیلی را به وجود آورده اند. گرمای زمین به آهستگی کروژن را به سوخت های فسیلی تبدیل کرده است ، بعضی از کروژن ها به زغال سنگ تبدیل می شود و برخی دیگر به نفت خام یا گاز طبیعی تبدیل می شود که پرکاربردترین سوخت های فسیلی هستند. این موارد در مبحث سوخت های فسیلی را تعریف کنید ششم شرح داده شده است. برای کسب اطلاعات بیشتر در رابطه با مزایا و معایب سوخت های فسیلی در ادامه مقاله با ما در نشریه جهان شیمی فیزیک همراه باشید.

 

 

انواع سوخت فسیلی کدامند و کجا یافت می شوند؟

اصلی ترین  نوع سوخت های  فسیلی عبارتند از: زغال سنگ ، نفت و گاز طبیعی. زغال سنگ ارزان و فراوان است ، اما هنگام سوختن آلاینده های زیادی تولید می کند . یافتن نفت یا نفت خام سخت تر از یافتن زغال سنگ است  و بر خلاف زغال سنگ ، می تواند از طریق خطوط لوله پمپ شود و به راحتی به سوخت هایی مانند بنزین یا نفت سفید تصفیه شود. گاز طبیعی نیز نسبت به زغال سنگ یا نفت خام نسبتاً ارزان است و آلاینده کمتری دارد.

سوخت های فسیلی در زیر زمین یافت می شوند و در رسوبات محصور در لایه های سنگی به دام افتاده اند. ذخایر زغال سنگ معمولاً ۲۰۰ تا ۳۰۰ فوت زیر سطح زمین قرار دارند. ذخایر نفت و گاز طبیعی به طور معمول یک یا دو مایل پایین تر هستند و عمیق ترین چاه های نفت و گاز بیش از شش مایل زیر سطح زمین می باشند.

مزایای سوخت فسیلی چیست؟

سوخت های فسیلی به راحتی به دست می آیند و استفاده از آنها ارزان است و از تراکم انرژی بالایی برخوردار هستند ، به این معنی که هنگام سوزاندن مقدار زیادی انرژی در هر پوند تولید می کنند. در ادامه مقاله توضیحات بیشتری در رابطه با اینکه سوخت های فسیلی دارای چه انرژی هستند ارائه شده است.

سوخت فسیلی چگونه تشکیل می شود؟

زغال سنگ

صدها میلیون سال پیش ، حتی قبل از دایناسورها ، گیاهان و سرخس های عظیمی وجود داشتد که در جنگل های باتلاقی زندگی می کردند. وقتی این گیاهان و سرخس ها از بین می رفتند ،می پوسیدند و لایه هایی را در پایین باتلاق ها تشکیل می دادند . آب و خاک به وجود آمده در بالای این لایه ها  طی هزاران سال در اثر افزایش فشار و درجه حرارت باعث می شد که گیاهان و سرخس های پوسیده دچار تغییرات شیمیایی و فیزیکی شوند. از آنجا که گیاهان و سرخس ها در غیاب اکسیژن به پوسیدگی ادامه می دادند ، در اثر چندین سری از واکنش ها تبدیل به زغال سنگ شده اند. اگر می پرسید عنصر مشترک همه سوخت های فسیلی چیست باید بگوییم که کربن است.

نفت و گاز

نفت و گازی که امروزه از آن استفاده می کنیم با پوسیدگی گیاهان و حیوانات میکروسکوپی شکل گرفته است که میلیون ها سال پیش در اقیانوس زندگی می کردند. با مرگ این گیاهان و حیوانات ، باقی مانده آنها به کف اقیانوس رفته و لایه های رسوبی که توسط ماسه و گل پوشیده شده است را تشکیل داده اند. در برخی مناطق که حرکت جزر و مدی کمی وجود دارد مانند دریاچه ها یا دریاها ، گیاهان و حیوانات در غیاب اکسیژن شروع به تجزیه می کنند. وقتی لایه ها  روی  هم جمع می شوند ، وزن  آنها افزایش می یابد و رسوبات بیشتر به سمت پایین رانده می شوند ، این امر هم دما و هم فشار را افزایش می دهد. با ترکیب همه این عوامل ، گیاهان و حیوانات پوسیده ترکیبات نفت و گاز را ایجاد می کنند.

در قرن بیستم ، نفت ، زغال سنگ و گاز طبیعی سوخت اصلی تولید برق و سوخت های مایع مانند بنزین ، سوخت دیزل و نفت سفید به نیروی محرکه اتومبیل ها ، کامیون ها ، تراکتورها ، قطارها و هواپیماها تبدیل شده اند.

ذخایر این مواد در سراسر جهان یافت می شود ،در برخی از کشورها  ذخایر بیشتری از سوخت های فسیلی وجود دارد. ایالات متحده ، روسیه و چین بیشترین ذخایر زغال سنگ در جهان را دارند و تقریباً نیمی از ذخایر نفت و گاز طبیعی جهان در خاورمیانه است.

معایب سوخت فسیلی

سوخت های فسیلی این روزها اخبار زیادی را به خود اختصاص داده اند – بیشتر به دلیل تلاش مستمر ما در جایگزینی آنها با منابع انرژی سازگار با محیط زیست مانند انرژی خورشیدی و بادی است . انتشار کربن ناشی از سوزاندن سوخت های فسیلی عامل اصلی گرمایش جهانی می باشد. البته ، سوخت های فسیلی منبع اصلی انرژی نیز هستند و قرن ها تمدن مدرن را روبه جلو هدایت کرده اند.

طبق گفته های آکادمی های ملی علوم ، ۸۱ درصد کل انرژی مورد استفاده در ایالات متحده از زغال سنگ ، نفت و گاز طبیعی تأمین می شود. این انرژی برای گرم کردن و تأمین برق خانه ها و مشاغل و راه اندازی ماشین ها و کارخانه ها استفاده می شود. متأسفانه ، سوخت های فسیلی یک منبع غیر قابل تجدید است و میلیون ها سال انتظار برای تشکیل ذخایر جدید زغال سنگ ، نفت و گاز طبیعی یک راه حل واقعی نیست.

این ترکیبات تقریباً مسئول سه چهارم میزان انتشار مواد آلاینده از فعالیت های انسانی در ۲۰ سال گذشته است. اکنون ، دانشمندان و مهندسان به دنبال راه هایی برای کاهش وابستگی ما به سوخت های فسیلی و جایگزینی این سوخت ها برای محیط زیست تمیزتر و سالم تر هستند. سوزاندن سوخت های فسیلی برای تأمین انرژی از اوایل انقلاب صنعتی آغاز شده است. اما مصرف آنها طی در چند قرن گذشته به طور قابل توجهی تغییر کرده است.

کاربرد سوخت های فسیلی

ما این مواد را برای تولید انرژی می سوزانیم. در یک  نیروگاه بزرگ تولید برق ، این سوخت ها را در حضور اکسیژن می سوزانند و از انرژی گرمایی تولید شده برای تولید بخار از آب استفاده می کنند. بخار تولید شده به دلیل داشتن انرژی بالا باعث به حرکت در آوردن توربین نیروگاه شده و برق تولید می شود.

یکی از مشکلات سوزاندن این سوخت ها تأثیر مخرب  آنها بر محیط زیست است. همانطور که گفته شد سوخت های فسیلی  از خانواده هیدروکربن ها هستند . وقتی هیدروکربن ها در حضور اکسیژن سوزانده می شوند ، دی اکسید کربن تولید می شود که  آن را در جو آزاد می کنند. دی اکسید کربن به دلیل داشتن اثر گلخانه ای یکی از عوامل اصلی گرم شدن کره زمین است. دومین مشکل استفاده از سوخت های فسیلی تجدید ناپذیر بودن این منابع از انرژی است. مدت زمان تجدید سوخت های فسیلی به قدری زیاد است که به عنوان منابع تجدید ناپذیر دسته بندی می شوند.

نفت که یک سوخت فسیلی است منبع انرژی زمان ماست. ما نفت خام استخراج شده را به محصولات مختلف مانند بنزین ، سوخت جت ، گازوئیل و حتی پلاستیک ها تبدیل می کنیم . این سوخت فسیلی تجارت جهانی را ارتقا داده و پشتیبان بسیاری از بزرگترین نوآوری های تکنولوژیک و اجتماعی در عصر حاضر می باشد. با این حال ، محیط زیست هزینه های گزافی را برای مصرف بی رویه ما از سوخت های فسیلی پرداخت می کند ،آب و هوای ما با سرعتی بسیار زیاد در حال  گرم شدن می باشد که ممکن است عواقب جبران ناپذیری داشته باشد .

نشت نفت ، آسیب های زیست محیطی ، آلودگی و به خطر افتادن سلامتی انسان تنها برخی از تأثیرات منفی اکتشاف ، توسعه و استفاده از سوخت های فسیلی هستند.

وابستگی به نفت به عنوان یک منبع انرژی یک خطر واقعی برای امنیت ملی ، محیط زیست و اقتصاد ما است. در عوض ، ارتقا منابع انرژی تجدیدپذیر داخلی باعث ایجاد مشاغل سبز ، حفاظت از سلامتی ما و قطع اعتماد ما به دولت های بی ثبات خارجی و کارتل های نفتی خواهد شد. علاوه بر این ، استخراج نفت زیستگاه های طبیعی را از بین می برد و کارگران و ساکنان را به خطر می اندازد. همچنین فرآیند تصفیه نیاز به استفاده از مواد شیمیایی سمی و مقادیر زیاد انرژی دارد که برای محیط زیست و افراد مضر هستند.

سوخت های فسیلی را نام ببرید

هنگامی که گیاهان و حیوانات مرده برای میلیون ها سال فشرده و دفن می شوند، سوخت های فسیلی، نوعی منبع انرژی، ایجاد می کنند. در نتیجه گرما و فشار شدید موجود در پوسته زمین، این ذخایر تحت فرآیند تخریب آهسته ای قرار گرفتند و در طول زمان به گاز طبیعی، زغال سنگ و نفت تبدیل شدند. این منابع به دلیل طولانی شدن مدت زمان مورد نیاز برای دوباره پر کردن آنها به عنوان غیرقابل تجدید طبقه بندی می شوند.

زغال سنگ یک سنگ رسوبی است که به رنگ سیاه یا قهوه ای مایل به سیاه است. این ترکیب از بقایای گیاهی که قبلاً میلیون‌ها سال پیش در مرداب‌ها و جنگل‌ها رشد می‌کردند، ایجاد شد. از آنجایی که این گیاهان مردند و در زیر رسوب مدفون شدند، گرما و فشار در طول زمان باعث شد که آنها به زغال سنگی که امروزه می شناسیم تبدیل شوند. این ماده عمدتاً از کربن تشکیل شده است، اما همچنین حاوی مقادیر کمی از عناصر دیگر مانند گوگرد، نیتروژن و هیدروژن است. زغال سنگ فراوان ترین سوخت فسیلی است. آنتراسیت، زغال سنگ قیر و لیگنیت سه شکل اصلی زغال سنگ هستند.

نفت نوعی سوخت فسیلی مایع است که از بقایای در حال تجزیه گیاهان و حیوانات دریایی که میلیون ها سال پیش از بین رفته اند، ایجاد می شود. هیدروکربن ها، که مولکول هایی هستند که از اتم های هیدروژن و کربن تشکیل شده اند، اکثر ساختار آن را تشکیل می دهند. پس از استخراج، نفت برای تولید ترکیبات مختلفی از جمله بنزین، گازوئیل و سوخت جت فرآوری می شود که هم برای تامین انرژی خودروها و هم برای تولید پلاستیک و مواد دیگر استفاده می شود.

گاز طبیعی از متان، یک مولکول هیدروکربنی اساسی تشکیل شده است. این ماده از همان مواد آلی نفت ساخته شده است اما در یک محیط زمین شناسی متفاوت است. گاز طبیعی در سازندهای سنگی زیرزمینی یافت می‌شود و اغلب از طریق فرآیند شکستگی استخراج می‌شود، که مستلزم پمپاژ آب و مواد شیمیایی به داخل سنگ به منظور آزادسازی گاز است.