Termín „fosilní paliva“ se dnes v dnešní době vrhá asi dost. Častěji se objevuje v souvislosti s otázkami životního prostředí, změnami klimatu nebo tzv. „Energetickou krizí“. Kromě toho, že závislost lidstva na fosilních palivech byla hlavním zdrojem znečištění, v posledních desetiletích vedla ke značnému znepokojení a vyvolala poptávku po alternativách.
Ale co jsou to fosilní paliva? Zatímco většina lidí má tendenci myslet na benzín a ropu, když slyší tato slova, ve skutečnosti platí pro mnoho různých druhů zdrojů energie, které jsou odvozeny z rozloženého organického materiálu. To, jak se na ně lidstvo stalo tak závislým, a na co se můžeme podívat, abychom je nahradili, patří mezi největší problémy, kterým dnes čelíme.
Definice:
Fosilní paliva se vztahují na zdroje energie, které se vytvářejí v důsledku anaerobního rozkladu živé hmoty, která obsahuje energii v důsledku starověké fotosyntézy. Obvykle byly tyto organismy mrtvé miliony let, některé se datují až do kryogénského období (asi před 650 miliony let).
Fosilní paliva obsahují ve svých chemických vazbách vysoké procento uhlíku a uložené energie. Mohou mít podobu ropy, uhlí, zemního plynu a dalších hořlavých uhlovodíkových sloučenin. Zatímco ropa a zemní plyn vznikají rozkladem organismů, uhlí a metan jsou výsledky rozkladu suchozemských rostlin.
V případě bývalých se předpokládá, že velké množství fytoplanktonu a zooplanktonu se usadilo na dně moří nebo jezer před miliony let. V průběhu mnoha milionů let se tato organická hmota mísila s bahnem a byla pohřbena pod těžkými vrstvami sedimentu. Výsledné teplo a tlak způsobily, že se organická hmota chemicky změnila a nakonec vytvořila sloučeniny uhlíku.
V případě posledně jmenovaného byl zdrojem mrtvá rostlinná hmota, která byla pokryta v sedimentu během karbonského období - tj. Do konce devonského období do začátku periody (přibližně před 300 a 350 miliony let). V průběhu času tato ložiska ztuhla nebo se stala plynnou, čímž se vytvořila uhelná pole, metan a přírodní plyny.
Moderní použití:
Uhlí bylo používáno od starověku jako palivo, často v pecích pro tavení kovových rud. Nezpracovaný a nerafinovaný olej byl po staletí také spalován v lampách pro osvětlení a polotuhé uhlovodíky (jako dehet) byly použity pro hydroizolaci (převážně na dně lodí a na dokech) a pro balzamování.
Rozsáhlé využívání fosilních paliv jako zdrojů energie začalo během průmyslové revoluce (18. - 19. století), kdy uhlí a ropa začaly nahrazovat živočišné zdroje (tj. Velrybí olej) k pohonu parních strojů. V době druhé průmyslové revoluce (ca. 1870 - 1914) se na pohon elektrických generátorů začala používat ropa a uhlí.
Vynález spalovacího motoru (tj. Automobilů) exponenciálně zvýšil nároky na ropu, stejně jako vývoj letadel. Současně se objevil petrochemický průmysl, přičemž ropa se používala k výrobě produktů od plastů po suroviny. Kromě toho se dehet (zbylý produkt z těžby ropy) široce používal při stavbě silnic a dálnic.
Fosilní paliva se stala ústředním prvkem moderní výroby, průmyslu a dopravy kvůli tomu, jak produkují významné množství energie na jednotku hmotnosti. Od roku 2015 jsou podle Mezinárodní energetické agentury (IEA) světové energetické potřeby stále zajišťovány převážně ze zdrojů, jako je uhlí (41,3%) a zemní plyn (21,7%), i když ropa klesla na pouhých 4,4%.
Průmysl fosilních paliv také představuje hlavní podíl na světové ekonomice. V roce 2014 přesáhla celosvětová spotřeba uhlí 3,8 miliardy metrických tun a v USA činila příjmy pouze 46 miliard USD. V roce 2012 dosáhla celosvětová produkce ropy a zemního plynu přes 75 milionů barelů za den, zatímco globální tržby z tohoto odvětví dosáhly přibližně 1,247 bilionu USD.
Průmysl fosilních paliv má také po celém světě velkou vládní ochranu a pobídky. Ve zprávě IEA z roku 2014 bylo uvedeno, že odvětví fosilních paliv shromažďuje 550 miliard dolarů ročně v celosvětových vládních dotacích. Studie Mezinárodního měnového fondu (MMF) z roku 2015 však naznačila, že skutečné náklady na tyto dotace vládám na celém světě se pohybují kolem 5,3 bilionu USD (neboli 6,5% světového HDP).
Dopady na životní prostředí:
Souvislost mezi fosilními palivy a znečištěním ovzduší v průmyslově vyspělých zemích a ve velkých městech je zřejmá od průmyslové revoluce. Znečišťující látky, které vznikají při spalování uhlí a ropy, zahrnují oxid uhličitý, oxid uhelnatý, oxidy dusíku, oxid siřičitý, těkavé organické sloučeniny a těžké kovy, které jsou spojeny s respiračními chorobami a zvýšeným rizikem nemocí.
Spalování fosilních paliv lidmi je také největším zdrojem emisí oxidu uhličitého (asi 90%) na světě, což je jeden z hlavních skleníkových plynů, který umožňuje radiační nutkání (tzv. Skleníkový efekt) a přispívá k globální oteplování.
V roce 2013 Národní správa oceánů a atmosféry oznámila, že hladiny CO² v horní atmosféře dosáhly 400 částic na milion (ppm) poprvé od zahájení měření v 19. století. NASA odhaduje, že na základě současné míry, v níž emise rostou, by se v nadcházejícím století mohla úroveň uhlíku pohybovat mezi 550 až 800 ppm.
Pokud by tomu tak bylo dříve, NASA očekává nárůst průměrných globálních teplot o 2,5 ° C (4,5 ° F), což by bylo udržitelné. Pokud by se však ukázalo, že se tak stane, globální teploty vzrostou v průměru o 4,5 ° C, což by život mnoha částí planety neudrželo. Z tohoto důvodu se hledají alternativy rozvoje a rozšířené komerční adopce.
Alternativy:
Vědci a výzkumníci vyvíjejí alternativy již déle než sto let díky dlouhodobým účinkům fosilních paliv. Patří sem pojmy jako vodní elektrárna - která existuje od konce 19. století - kde se padající voda používá ke spřádání turbín a výrobě elektřiny.
Od druhé poloviny 20. století se jaderná energie považuje za alternativu k uhlí a ropě. Zde se pro ohřev vody používají reaktory s pomalým štěpením (které se spoléhají na uran nebo radioaktivní rozklad jiných těžkých prvků), což zase produkuje páru pro spínání turbín.
Od poloviny 2. století bylo navrženo několik dalších metod, které sahají od jednoduchých až po vysoce sofistikované. Patří sem větrná energie, kde změny v proudění vzduchu tlačí turbíny; sluneční energie, kde fotovoltaické články přeměňují sluneční energii (a někdy i teplo) na elektřinu; geotermální energie, která se spoléhá na páru odpařenou ze zemské kůry k otáčení turbín; a přílivová síla, kde změny přílivu tlačí turbíny.
Alternativní paliva se také získávají z biologických zdrojů, kde se k nahrazení benzínu používají rostliny a biologické zdroje. Vodík se také vyvíjí jako zdroj energie, od vodíkových palivových článků po vodu používanou k pohonu spalovacích a elektrických motorů. Fúzní energie se také vyvíjí, kde jsou atomy vodíku fúzovány uvnitř reaktorů za účelem generování čisté a bohaté energie.
Očekává se, že v polovině 21. století budou fosilní paliva zastaralá, nebo pokud jde o jejich používání, výrazně klesne. Z historického hlediska však byly spojeny s největšími a nejdelšími explozemi lidského růstu. Zda bude lidstvo přežít dlouhodobé účinky tohoto růstu - který zahrnoval intenzivní spalování fosilních paliv a emise skleníkových plynů - je ještě třeba vidět.
Napsali jsme mnoho článků o fosilních palivech pro časopis Space. Zde je Co je vylepšený skleníkový efekt ?, Plyny v atmosféře, Co způsobuje znečištění ovzduší ?, Co když spálíme všechno ?, Co je alternativní energie ?, a „Změna klimatu je nyní jistější než kdy jindy,“ říká Nová zpráva
Pokud byste chtěli získat více informací o fosilních palivech, podívejte se na observatoř Země NASA. A zde je odkaz na článek NASA o ochraně naší atmosféry.
Astronomie Cast má také některé epizody, které se vztahují k danému tématu. Zde je epizoda 51: Země a epizoda 308: Změna klimatu.
Zdroje:
- Wikipedia - fosilní palivo
- Sciusalaily - fosilní_fuel
- Oddělení energetiky - fosilní paliva
