Fossile brændstoffer er kul , olie , olieskifer , naturgas og dens hydrater , tørv og andre brændbare mineraler og stoffer fra caustobiolitgruppen , der hovedsageligt anvendes som brændsel .
Udvundet under jorden eller åben grube [1] . Dannelsen af fossile brændstoffer skete i nedbrydningsprocessen under anaerobe forhold under påvirkning af varme og tryk i jordskorpen over millioner af år [2] . Kul og tørv er brændsler , der dannes, når fossile rester af dyr og planter ophobes og nedbrydes . Fossile brændstoffer er en ikke-fornyelig naturressource , der er akkumuleret over millioner af år.
Fossile brændstoffer er hovedtypen af energiressourcer . Ifølge US Energy Information Administration blev følgende primære energikilder i 2007 brugt: olie - 36,0%, kul - 27,4%, naturgas - 23,0%, i alt var andelen af fossile brændstoffer 86,4% af alle kilder (fossile og ikke-fossil) af forbrugt primær energi i verden [3] . Det skal bemærkes, at sammensætningen af ikke-fossile energikilder omfatter: vandkraftværker - 6,3%, atomkraftværker - 8,5% og andre ( geotermisk , solenergi , tidevandsenergi , vindenergi , brændende træ og affald) i mængden af 0,9% [4] . [ opdater data ]
Kul er en type fossilt brændsel dannet af dele af gamle planter under jorden uden ilt. Det internationale navn for kulstof kommer fra lat. carbō ("kul"). Kul var det første fossile brændstof, som mennesket brugte. Han muliggjorde den industrielle revolution, som igen hjalp med at udvikle kulindustrien ved at forsyne den med mere moderne teknologi . Kul er ligesom olie og gas organisk stof, der langsomt er blevet nedbrudt af biologiske og geologiske processer. Grundlaget for kuldannelse er planterester. Afhængigt af omdannelsesgraden og den specifikke mængde kulstof i kul skelnes der mellem fire typer af det:
I de vestlige lande er der en lidt anderledes klassificering - henholdsvis brunkul, sub-bituminøse kul, bituminøse kul, antracit og grafitter.
Olie er en naturlig olieagtig brændbar væske , der består af en kompleks blanding af kulbrinter og nogle andre organiske forbindelser. Oliens farve er rødbrun, undertiden næsten sort, skønt der undertiden også er en svagt farvet gulgrøn og endog farveløs olie; har en specifik lugt, almindelig i jordens sedimentære bjergarter . Olie har været kendt af menneskeheden siden oldtiden. Men i dag er olie et af de vigtigste mineraler for menneskeheden .
Olieskifer er et mineral fra gruppen af faste caustobiolitter , som under tør destillation giver en betydelig mængde harpiks (ligner i sammensætning til olie ). Skifer blev hovedsageligt dannet for 450 millioner år siden på bunden af havet fra plante- og dyrerester. Olieskifer består af overvejende mineral ( calcit , dolomit , hydromica, montmorillonit , kaolinit , feldspat , kvarts , pyrit og andre) og organiske dele ( kerogen ), sidstnævnte udgør 10-30% af bjergartens masse og kun i skifer af højeste kvalitet når 50-70%. Den organiske del er et bio- og geokemisk omdannet stof af de simpleste alger , der har bibeholdt sin cellestruktur ( thallomoalginit ) eller mistet den ( kolloalginit ); som iblanding i den organiske del er der ændrede rester af højere planter (vitrinit, fusenit, lipoidinit).
Naturgas er en blanding af gasser, der dannes i jordens tarme under den anaerobe nedbrydning af organisk stof . Henviser til mineraler . Naturgas i reservoirforhold (tilstande for forekomst i jordens indre) er i en gasformig tilstand - i form af separate akkumuleringer (gasaflejringer) eller i form af en gasdæksel af olie- og gasfelter eller i opløst tilstand i olie eller vand. Under standardbetingelser (101.325 kPa og +20 °C) findes naturgas kun i gasform. Naturgas kan også være i en krystallinsk tilstand i form af naturgashydrater .
GashydraterGashydrater er krystallinske forbindelser dannet under visse termobariske forhold fra vand og gas . Navnet "clathrates" (fra latin clathratus - "at sætte i et bur") blev givet af Powell i 1948 . Gashydrater er ikke-støkiometriske forbindelser, det vil sige forbindelser med variabel sammensætning.
SkifergasSkifernaturgas er naturgas, der udvindes af olieskifer, og som overvejende består af metan .
Tørv er et brændbart mineral ; dannet ved ophobning af planterester, der har undergået ufuldstændig nedbrydning under sumpforhold . Indeholder 50-60% kulstof . Forbrændingsvarme (maksimalt) — 24 MJ/kg. Det bruges i kompleks som brændstof , gødning , varmeisolerende materiale og så videre. Sumpen er karakteriseret ved aflejring af ufuldstændigt nedbrudt organisk stof på jordoverfladen , som senere bliver til tørv. Laget af tørv i sumpe er mindst 30 cm (hvis mindre, så er disse vådområder).
Fossile brændstoffer indeholder en høj procentdel af kulstof og omfatter fossilt kul , olie og naturgas [5] . Til gengæld blev olie, gas og fossilt kul dannet af aflejringer af engang levende organismer under påvirkning af høj temperatur, tryk og anaerob nedbrydning af døde organismer begravet under et lag af sedimentære bjergarter. Organismers alder, afhængig af typen af fossilt brændstof, er normalt millioner af år og overstiger nogle gange 650 millioner år [6] . Mere end 80 % af den olie og gas, der i øjeblikket er i brug, blev dannet i lag, der blev dannet i den mesozoiske og tertiære periode for mellem 180 og 30 millioner år siden fra marine mikroorganismer akkumuleret som sediment på havbunden [7] .
Hovedkomponenterne i olie, såvel som gas, blev dannet på et tidspunkt, hvor organiske rester endnu ikke var fuldstændigt oxiderede, og kulstof , kulbrinter og lignende komponenter var til stede i små mængder. Sedimentære bjergarter dækkede resterne af disse stoffer. Temperaturen og trykket steg, og det flydende kulbrinte akkumulerede i klippernes hulrum.
Med hensyn til oprindelsen af olie og naturgas er der en alternativ hypotese, der forsøger at forklare dannelsen af nogle unormale olieforekomster.
Olieproduktion - en undersektor af olieindustrien , en gren af økonomien , der beskæftiger sig med udvinding af en naturlig mineralolie . Udgravninger på Eufrats bredder etablerede eksistensen af et oliefelt i 6000-4000 år f.Kr. Det blev brugt som brændstof og petroleumsbitumen - i bygge- og vejbranchen. Olie var også kendt i det gamle Egypten , hvor den blev brugt til at balsamere de døde. Plutarch og Dioscorides nævner olie som brændstof brugt i det antikke Grækenland . For omkring 2000 år siden var det kendt om dets aflejringer i Surakhani nær Baku ( Aserbajdsjan ). I det 16. århundrede er der et budskab om "brændbart vand-tykt", bragt fra Ukhta til Moskva under Boris Godunov . På trods af, at der fra det 18. århundrede blev gjort særskilte forsøg på at rense olien, blev den ikke desto mindre indtil anden halvdel af det 19. århundrede brugt hovedsageligt i sin naturlige form. Olie tiltrak sig dog først stor opmærksomhed, efter at det i Rusland blev bevist af Dubinin-brødrenes fabrikspraksis (siden 1823) og i Amerika af kemikeren B. Silliman (1855), at petroleum , en lysende olie, der ligner fotogen , kan være isoleret fra det. , som var meget brugt på det tidspunkt og blev fremstillet af visse typer kul og skifer . Dette blev lettet af en ny metode til olieproduktion udviklet i midten af det 19. århundrede ved hjælp af boringer i stedet for brønde (miner). Den første (efterforsknings)oliebrønd blev boret industrielt på Absheron-halvøen i 1847, den første produktionsbrønd blev boret på Kudako -floden i Kuban i 1864. I USA blev den første brønd boret i 1859 [8] . Ved udbygning af oliefelter pumpes ferskvand ind i reservoiret (for at opretholde trykket i reservoiret), herunder blandet med tilhørende petroleumsgas ( vandgaspåvirkning ) eller forskellige kemikalier for at øge olieindvindingen og bekæmpe vandafskæring i produktionsbrønde. På grund af det faktum, at oliereserverne på land er opbrugt, har yderligere forbedring af teknologien i den udvindende delsektor af olieindustrien gjort det muligt at begynde at udvikle oliefelter på kontinentalsoklen ved hjælp af olieplatforme .
Miner har længe været brugt af menneskeheden til at udvinde kul fra store dybder . De dybeste miner i Den Russiske Føderation udvinder kul fra en dybde på lidt over 1200 meter. Sammen med kul indeholder kulholdige forekomster mange typer georessourcer, der har forbrugermæssig betydning. Disse omfatter værtsbjergarter som råmaterialer til byggeindustrien, grundvand, metan i kullejet , sjældne og sporstoffer, herunder værdifulde metaller og deres forbindelser. Brugen af jetfly som et destruktionsværktøj i de udøvende organer for skærere og vejhoveder er af særlig interesse. Samtidig er der en konstant vækst i udviklingen af udstyr og teknologi til destruktion af kul, sten med højhastighedsstråler med kontinuerlig, pulserende og pulserende virkning.
Moderne gasgeneratorer har en kapacitet til omdannelse af fast brændsel fra 60.000 m3/h til 80.000 m3/h, hvilket gør det muligt i vid udstrækning at anvende underjordisk kulforgasning . Forgasningsteknologien udvikler sig i retning af at øge produktiviteten (op til 200 tusind m³ / h) og øge effektiviteten (op til 90%) ved at øge temperaturen og trykket i denne teknologiske proces (henholdsvis op til +2000 ° C og 10 MPa ). Der blev udført eksperimenter med underjordisk forgasning af kul , hvis udvinding af forskellige årsager er økonomisk urentabel.
En kulmine er en minevirksomhed designet til udvikling af faste fossile brændstoffer i åben grube.
På grund af det faktum, at alle tørveaflejringer er placeret på jordens overflade, udvikles tørv på en åben måde. Den udskårne metode til tørveudvinding [9] er en gammel, håndværksmæssig metode til tørveudvinding ved manuelt at skære tørvesten. Anvendes på små og lavvandede tørvemoser. Næsten fuldstændig erstattet af mekaniserede metoder til tørveudvinding. Til dato er to hovedordninger for tørveudvinding blevet udviklet og anvendes:
Ifølge den første af disse skemaer udvindes tørv ved at skære det øverste lag ud, ifølge det andet ved udgravningsmetoden (eller klumpet). I overensstemmelse med ekstraktionsmetoden opdeles tørv i skåret (fræsning) og klumpet.
På trods af det faktum, at skifergas er indeholdt i små mængder (0,2-3,2 milliarder m³/km²), kan der ikke desto mindre opnås en betydelig mængde af sådan gas på grund af åbningen af store områder. Skifergasproduktionen bruger horisontal boring ( retningsboring ), hydraulisk frakturering og seismisk modellering . En lignende udvindingsteknologi bruges også til at producere kulmetan . I stedet for hydraulisk frakturering kan propanfracking anvendes [10] .
Kul var det første fossile brændstof, som mennesket brugte. Han tillod den industrielle revolution at finde sted, hvilket igen bidrog til udviklingen af kulindustrien og forsynede den med mere moderne teknologi.
I løbet af det 18. århundrede steg mængden af udvundet kul med 4000% I 1900 blev der udvundet 700 millioner tons kul om året, så var det oliens tur. Olieforbruget har været stigende i omkring 150 år og når et plateau i begyndelsen af det tredje årtusinde . I øjeblikket producerer verden mere end 87 millioner tønder om dagen, eller omkring 5 milliarder tons om året.
Ifølge offentliggjorte beregninger er estimatet af kulreserver omkring 500 milliarder tons, og mængden af udvindelig olie på Jorden er omkring to billioner tønder. Ifølge Hubberts teori, på grund af det faktum, at olie er en ikke-fornyelig ressource , vil dens globale produktion før eller siden nå sit højdepunkt (udtrykket Peak oil refererer til den maksimale verdensolieproduktion, der er blevet eller vil blive nået). Den amerikanske olieproduktion toppede i 1971 [2] og har været faldende lige siden. Det Internationale Energiagentur (IEA) bemærkede i sin World Energy Outlook 2004: "Fossile brændstoffer udgør i øjeblikket størstedelen af det globale energiforbrug og vil fortsætte med at gøre det i en overskuelig fremtid. Selvom lagrene er store i øjeblikket, er de ikke evige.”
Påviste reserver ifølge 2005-2006 data:
Udvinding af fossile brændstoffer ifølge data fra 2006:
Påviste reserver (år med produktion i nuværende tempo) tilbage i Jorden (2006):
De fleste fossile brændstoffer afbrændes for at producere elektricitet, varmt vand og boligopvarmning. Fossilt kul, tørv, olieskifer har længe været brugt af mennesker i økonomiske aktiviteter. Naturgas blev betragtet som et biprodukt af olieproduktion, men er nu ved at blive en meget værdifuld fossil naturressource [16] . Derudover bruges fossile brændstoffer i den moderne verden som motorbrændstoffer, smøremidler og råmaterialer til organisk syntese.
Afbrænding af fossile brændstoffer frigiver kuldioxid (CO 2 ), en drivhusgas, der forbliver i atmosfæren i århundreder og er den største bidragyder til global opvarmning . Klimaundersøgelser har pålideligt etableret en tæt på lineær sammenhæng [17] mellem størrelsen af den globale opvarmning og mængden af kuldioxid CO 2 akkumuleret i atmosfæren . For at begrænse den globale opvarmning til 2°C med en tildelt chance for succes, er det nødvendigt at sætte et loft over fremtidige kumulative CO 2 -emissioner , som dermed repræsenterer en begrænset global samlet ressource. Emissionsbudgettet for CO 2 , fastsat ud fra målet om at forhindre uacceptabel global opvarmning, betyder, at 60-80 % af fossile brændstoffers reserver skal forblive intakte, hvilket kræver en øjeblikkelig og kraftig reduktion af den nuværende hastighed for udvinding og forbrænding af fossile brændstoffer. [atten]
Samtidig ignorerer de globale finansmarkeder stort set behovet for at begrænse CO 2 -emissionerne . Fossilt brændstofproduktion bliver fortsat subsidieret af regeringerne i mange lande, og der bliver fortsat brugt store midler på udforskning af nye reserver. Investorer har en tendens til at tro, at alle kulstofreserver kan blive genstand for udvinding og kommerciel brug.
Siden 2012 har en række miljøgrupper ført en global kampagne for at boykotte investeringer i fossile brændstoffer , hvis logik er formuleret af initiativtagerne som følger: "hvis det er forkert at ødelægge klimaet, så er det forkert at tjene på denne ødelæggelse” [19] . Kampagnens omfang udvides hurtigt, den blev officielt støttet af FN [20] . Adskillige multinationale investorer (f.eks. Frankrigs største forsikringsselskab AXA) har annonceret en fuldstændig afinvestering af deres midler fra kulminedrift.
Naturgas, hvoraf størstedelen er metan , er også en drivhusgas. Drivhuseffekten af et metanmolekyle er cirka 20-25 gange stærkere end et CO 2 molekyles [21] [22] ; derfor er afbrænding af naturgas fra et klimatisk synspunkt at foretrække frem for frigivelse til atmosfæren.
Andelen af virksomheder i brændstof- og energikomplekset i Rusland tegner sig for halvdelen af emissionerne af skadelige stoffer til den atmosfæriske luft, mere end en tredjedel af forurenet spildevand, en tredjedel af fast affald fra hele den nationale økonomi. Af særlig relevans er planlægningen af miljøforanstaltninger inden for områderne pionerudvikling af olie- og gasressourcer.
Princippet om udbud og efterspørgsel antyder, at efterhånden som reserver (og produktion) af kulbrinter falder, vil priserne på fossile brændstoffer stige. Derfor vil den uundgåelige stigning i brændstofpriserne føre til en stigning i alternative, vedvarende energikilder samt forsyninger af tidligere urentable brændstofkilder, som vil blive tilgængelige, hvis de udnyttes forsigtigt. Syntetisk benzin og andre vedvarende energikilder kræver i øjeblikket råmaterialer og dyre produktions- og forarbejdningsteknologier sammenlignet med omkostningerne ved konventionel olieudvinding , men kan blive økonomisk rentabel i den nærmeste fremtids energiudvikling. Så forskellige alternative energikilder omfatter nukleare (nukleare og termonukleare), vandkraftværker , sol- , vind- og geotermiske kraftværker .
![]() | ||||
---|---|---|---|---|
|
Mineralforekomster _ | |
---|---|
Endogen |
|
eksogene |
|
Metamorfogen |
|
Typer af mineraler |
|
Kategori |