Spór o kształt Ziemi nie umniejsza znaczenia jej zawartości. Wody gruntowe zawsze były najważniejszym zasobem. Zaspokajają podstawową potrzebę ludzkiego ciała. Jednak bez paliw kopalnych, które są głównym dostawcą energii dla cywilizacji ludzkiej, życie ludzkie wydaje się zupełnie inne.
Paliwo jest źródłem energii
Wśród wszystkich skamielin ukrytych we wnętrzu Ziemi, paliwo jest paliwem palnym (lub osadowym).
| Rodzaje zasobów kopalnych Ziemi | |||
| Palne (osadowe) | Wody gruntowe | Ruda (magmowy) | Niemetalowe (niemetalowe) |
|
Olej Węgiel Łupki naftowe Gaz ziemny Gazowe hydraty torf |
Wysoka warstwa wody Wody gruntowe Warstwa artezyjska Źródła mineralne |
Ruda żelaza Ruda miedzi Rudy niklu Złoty Srebrny |
Diamenty Azbest Grafit Sól kamienna Kwarc Fosforyty |
Podstawą substancji palnych są węglowodory, dlatego jednym ze skutków reakcji spalania jest uwolnienie energii, którą można łatwo wykorzystać do poprawy komfortu życia człowieka. W ciągu ostatniej dekady około 90% całej energii zużywanej na Ziemi zostało wyprodukowane z paliw kopalnych. Ten fakt skłania nas do myślenia, biorąc pod uwagę, że bogactwa wnętrza planety są nieodnawialnymi źródłami energii i z czasem się wyczerpują.
Rodzaje paliw
| Główne paliwa | |||
| trudne | ciecz | gazowy | rozproszony |
| Łupki naftowe | Olej olejowy | Propan | Aerozole |
| Torf | Oleje | Bhutan | Zawieszenia |
| Węgiel: brązowy, czarny, antracyt, grafit | Alkohole | Metan | Pianka |
| Sapropel | Etery | Gaz łupkowy | |
| Piaski smołowe | Emulsje | Gaz rudy | |
| Płynne paliwo rakietowe | Gaz bagienny | ||
| Paliwa syntetyczne Fischer-Tropsch | Biogaz | ||
| hydrat metanu | |||
| Wodór | |||
| Sprężony gaz | |||
| Produkty do gazyfikacji paliw stałych | |||
| Mieszanki | |||
Wszystkie paliwa kopalne są dostarczane przez ropę, węgiel i gaz ziemny.
Podsumowanie minerałów wykorzystywanych jako paliwo
Surowce do produkcji energii to ropa naftowa, węgiel, łupki naftowe, gaz ziemny, hydraty gazu, torf.
Ropa to ciecz związana z palnymi (osadowymi) skamieniałościami. Składa się z węglowodorów i innych pierwiastków chemicznych. Kolor płynu, w zależności od składu, waha się od jasnobrązowego, ciemnobrązowego i czarnego. Rzadko zdarzają się kompozycje o barwie żółto-zielonej i bezbarwnej. Obecność azotu, siarki i pierwiastków zawierających tlen w oleju decyduje o jego kolorze i zapachu.
Węgiel to nazwa pochodzenia łacińskiego. Carbō to międzynarodowa nazwa węgla. Kompozycja zawiera masy bitumiczne i resztki roślinne. Jest to związek organiczny, który stał się obiektem powolnego rozkładu pod wpływem czynników zewnętrznych (geologicznych i biologicznych).
Łupki naftowe, podobnie jak węgiel, są przedstawicielami grupy stałych paliw kopalnych, czyli kaustobiolitów (które wW dosłownym tłumaczeniu z greckiego brzmi jak „palny kamień życia”). Podczas suchej destylacji (pod wpływem wysokich temperatur) tworzy żywice zbliżone składem chemicznym do oleju. W składzie łupków dominują substancje mineralne (kalcyd, dolomit, kwarc, piryt itp.), ale są też substancje organiczne (kerogen), które tylko w skałach wysokiej jakości osiągają 50% całkowitego składu.
Gaz ziemny to substancja gazowa powstająca podczas rozkładu materii organicznej. W trzewiach Ziemi występują trzy rodzaje akumulacji mieszanin gazowych: akumulacje oddzielne, pokrywy gazowe pól naftowych oraz jako część ropy lub wody. W optymalnych warunkach klimatycznych substancja jest tylko w stanie gazowym. Można znaleźć w trzewiach ziemi w postaci kryształów (hydraty gazu ziemnego).
Gazowe hydraty to krystaliczne formacje utworzone z wody i gazu w określonych warunkach. Należą do grupy związków o zmiennym składzie.
Torf to luźna skała używana jako paliwo, materiał termoizolacyjny, nawóz. Jest to minerał zawierający gaz, używany jako paliwo w wielu regionach.
Pochodzenie
Wszystko, co współczesny człowiek wydobywa w trzewiach ziemi, odnosi się do nieodnawialnych zasobów naturalnych. Ich pojawienie się zajęło miliony lat i specjalne warunki geologiczne. W mezozoiku powstała duża ilość paliw kopalnych.
Olej – zgodnie z biogeniczną teorią jego powstania, formacja trwałasetki milionów lat od materii organicznej skał osadowych.
Węgiel drzewny - Powstaje, gdy gnijący materiał roślinny jest uzupełniany szybciej niż rozkłada się. Bagna są odpowiednim miejscem do takiego procesu. Woda stojąca chroni warstwę masy roślinnej przed całkowitym zniszczeniem przez bakterie ze względu na niską zawartość w niej tlenu. Węgiel dzieli się na humus (pochodzi z resztek drewna, liści, łodyg) i sapropelitic (powstający głównie z alg).
Torf można nazwać surowcem do produkcji węgla. Jeśli jest zanurzony pod warstwami osadów, woda i gazy są tracone pod wpływem sprężania i powstaje węgiel.
Łupki bitumiczne - składnik organiczny powstaje za pomocą przemian biochemicznych najprostszych alg. Dzieli się na dwa typy: tallomoalginit (zawiera algi o zachowanej strukturze komórkowej) i koloalginit (algi z utratą struktury komórkowej).
Gaz ziemny - zgodnie z tą samą teorią biogenicznego pochodzenia skamielin, gaz ziemny powstaje przy wyższym ciśnieniu i temperaturze niż ropa, o czym świadczą głębsze złoża. Powstają z tego samego naturalnego materiału (pozostałości żywych organizmów).
Hydraty gazowe to formacje, które wymagają specjalnych warunków termobarycznych. Dlatego powstają głównie na osadach dennych i zamarzniętych skałach. Mogą również tworzyć się na ściankach rur, gdyekstrakcja gazu, w związku z którą skamielina jest podgrzewana do temperatury powyżej powstawania hydratów.
Torf - powstaje w warunkach bagiennych z nie do końca rozłożonych organicznych szczątków roślin. Osadzone na powierzchni gleby.
Produkcja
Węgiel i gaz ziemny różnią się nie tylko sposobem unoszenia się na powierzchnię. Głębsze od pozostałych są pola gazowe – od jednego do kilku kilometrów. W porach kolektorów znajduje się substancja (zbiornik zawierający gaz ziemny). Siłą, która powoduje unoszenie się substancji, jest różnica ciśnień w warstwach podziemnych i systemie zbierania. Produkcja odbywa się za pomocą studni, które staramy się rozprowadzać równomiernie na całym polu. Wydobycie paliwa pozwala w ten sposób uniknąć przepływów gazu między obszarami i przedwczesnego zalewania złóż.
Technologie produkcji ropy i gazu mają pewne podobieństwa. Rodzaje produkcji oleju rozróżnia się sposobami wydobycia substancji na powierzchnię:
- fontanna (technologia podobna do gazu, oparta na różnicy ciśnień pod ziemią iw systemie dostarczania cieczy);
- podnośnik gazowy;
- przy użyciu elektrycznej pompy zanurzeniowej;
- z instalacją elektrycznej pompy śrubowej;
- pompy prętowe (czasami połączone z naziemną jednostką pompującą).
Metoda ekstrakcji zależy od głębokości substancji. Istnieje wiele możliwości wydobycia oleju na powierzchnię.
Sposób zagospodarowania złoża węgla zależy również od charakterystyki występowania węglaw ziemi. W sposób otwarty rozwój odbywa się, gdy skamielina zostanie znaleziona na poziomie stu metrów od powierzchni. Często prowadzi się wydobycie mieszane: najpierw górnictwo odkrywkowe, a następnie górnictwo podziemne (przy pomocy ścian). Złoża węgla są bogate w inne zasoby o znaczeniu konsumenckim: są to cenne metale, metan, metale rzadkie, wody gruntowe.
Złoża łupków są eksploatowane albo przez wydobycie (uważane za nieefektywne), albo wydobycie in situ poprzez ogrzewanie skał pod ziemią. Ze względu na złożoność technologii wydobycie prowadzone jest w bardzo ograniczonych ilościach.
Wydobywanie torfu odbywa się poprzez osuszanie bagien. Pojawienie się tlenu powoduje aktywację mikroorganizmów tlenowych, które rozkładają jego materię organiczną, co prowadzi do uwalniania dwutlenku węgla w ogromnym tempie. Torf jest najtańszym rodzajem paliwa, jego wydobycie odbywa się w sposób ciągły zgodnie z określonymi zasadami.
Rezerwy do odzyskania
Jedną z ocen dobrobytu społeczeństwa jest zużycie paliwa na mieszkańca: im większa konsumpcja, tym bardziej komfortowo żyją ludzie. Ten fakt (i nie tylko) zmusza ludzkość do zwiększania wielkości produkcji paliw, wpływając na ceny. Dzisiejszy koszt ropy jest określany terminem ekonomicznym, takim jak „netback”. Termin ten implikuje cenę rafinerii, która obejmuje średni ważony koszt produktów naftowych (wytworzonych z zakupionej substancji) oraz dostawę surowców do przedsiębiorstwa.
Wymiany handlowesprzedają ropę po cenach CIF, co dosłownie tłumaczy się jako „koszt, ubezpieczenie i fracht”. Z tego możemy wywnioskować, że dzisiejszy koszt ropy, zgodnie z notowaniami transakcji, obejmuje cenę surowców, koszty transportu za jej dostawę.
Wskaźniki zużycia
Biorąc pod uwagę zwiększające się tempo zużycia surowców naturalnych trudno jest jednoznacznie ocenić podaż paliw w długim okresie. Przy obecnej dynamice wydobycie ropy w 2018 roku wyniesie 3 mld ton, co do 2030 roku doprowadzi do wyczerpania światowych rezerw o 80%. Zaopatrzenie w czarne złoto przewiduje się w ciągu 55-50 lat. Gaz ziemny może zostać wyczerpany za 60 lat przy obecnym tempie zużycia.
Na Ziemi jest znacznie więcej zasobów węgla niż ropy i gazu. Jednak w ciągu ostatniej dekady jego produkcja wzrosła i jeśli tempo nie zwolni, to z planowanych 420 lat (dotychczasowe prognozy) rezerwy wyczerpią się w 200.
Wpływ na środowisko
Aktywne korzystanie z paliw kopalnych prowadzi do wzrostu emisji dwutlenku węgla (CO2) do atmosfery, szkodliwy wpływ na klimat planety potwierdzają międzynarodowe organizacje ekologiczne. Jeśli emisja CO2 nie zostanie zmniejszona, nieunikniona jest katastrofa ekologiczna, której początek mogą zaobserwować współcześni. Według wstępnych szacunków od 60% do 80% wszystkich paliw kopalnych musi pozostać w stanie nienaruszonym, aby ustabilizować sytuację na Ziemi. Nie jest to jednak jedyny efekt uboczny stosowania paliw kopalnych. Sama produkcja, transport, przetwarzanie w rafineriachprzyczyniają się do zanieczyszczenia środowiska znacznie bardziej toksycznymi substancjami. Przykładem jest wypadek w Zatoce Meksykańskiej, który doprowadził do zawieszenia Prądu Zatokowego.
Ograniczenia i alternatywy
Wydobycie paliwa jest dochodowym biznesem dla firm, których głównym ograniczeniem jest wyczerpywanie się zasobów naturalnych. Zwykle zapomina się wspomnieć, że powstałe w wyniku działalności człowieka pustki w trzewiach ziemi przyczyniają się do zaniku wody słodkiej na powierzchni i jej ucieczki do głębszych warstw. Zaniku wody pitnej na Ziemi nie można uzasadnić żadną z zalet wydobycia paliw kopalnych. A stanie się to, jeśli ludzkość nie zracjonalizuje swojego pobytu na planecie.
Motocykle i samochody z silnikami nowej generacji (bezpaliwowe) pojawiły się w Chinach pięć lat temu. Ale zostały wydane w ściśle ograniczonych ilościach (dla pewnego kręgu ludzi), a technologia została utajniona. To tylko mówi o krótkowzroczności ludzkiej chciwości, ponieważ jeśli możesz „zarobić” na ropie i gazie, nikt nie powstrzyma magnatów naftowych przed zrobieniem tego.
Wniosek
Poza dobrze znanymi alternatywnymi (odnawialnymi) źródłami energii istnieją tańsze, ale sklasyfikowane technologie. Niemniej jednak ich zastosowanie musi nieuchronnie wkroczyć w życie człowieka, w przeciwnym razie przyszłość nie będzie tak długa i bezchmurna, jak wyobrażają to sobie „biznesmeni”.
