Fosszilis üzemanyag

A fosszilis tüzelőanyagok  a szén , olaj , olajpala , földgáz és hidrátjai , tőzeg és egyéb éghető ásványok és a kaustobiolit csoportba tartozó anyagok , amelyeket főként üzemanyagként használnak .

Föld alatt vagy külszín alatt bányászott [1] . A fosszilis tüzelőanyagok képződése anaerob körülmények közötti bomlási folyamat során , hő és nyomás hatására a földkéregben évmilliókon keresztül [2] . A szén és a tőzeg tüzelőanyag , amely az állatok és növények fosszilis maradványai felhalmozódása és lebomlása során keletkezik. A fosszilis tüzelőanyagok nem megújuló természeti erőforrások , amelyek több millió év alatt halmozódtak fel.

A fosszilis tüzelőanyagok az energiaforrások fő típusai . Az Egyesült Államok Energia Információs Hivatala szerint 2007-ben a következő primer energiaforrásokat használták: olaj - 36,0%, szén - 27,4%, földgáz - 23,0%, összesen a fosszilis tüzelőanyagok aránya 86,4% volt az összes forrásból (fosszilis és nem fosszilis) a felhasznált primer energia mennyisége a világon [3] . Meg kell jegyezni, hogy a nem fosszilis energiaforrások összetétele a következőket tartalmazza: vízerőművek  - 6,3%, atomenergia  - 8,5%, és mások ( geotermikus , napenergia , árapály , szélenergia , égető fa és hulladék) 0,9% mennyiségben [4] . [ adatok frissítése ] 

Rövid leírás

Szén

A szén egyfajta fosszilis tüzelőanyag, amelyet ősi növények föld alatti részeiből állítanak elő, oxigén nélkül. A szén nemzetközi elnevezése a lat.  carbō ("szén"). A szén volt az első ember által használt fosszilis tüzelőanyag. Lehetővé tette az ipari forradalmat, amely viszont elősegítette a szénipar fejlődését azáltal, hogy modernebb technológiát biztosított számára . A szén az olajhoz és a gázhoz hasonlóan szerves anyag, amely biológiai és geológiai folyamatok során lassan lebomlott. A szénképződés alapja a növényi maradványok. Az átalakulás mértékétől és a szén fajlagos szénmennyiségétől függően négy típusát különböztetjük meg:

A nyugati országokban kissé eltérő osztályozás létezik - lignitek, szubbitumenes szének, bitumenes szének, antracitok és grafitok.

Olaj

Az olaj természetes olajos éghető folyadék , amely szénhidrogének és néhány más szerves vegyület összetett keverékéből áll . Az olaj színe vörösesbarna, néha majdnem fekete, bár néha gyengén sárgászöld, sőt színtelen olaj is előfordul; sajátos szaga van, gyakori a Föld üledékes kőzeteiben . Az olajat ősidők óta ismeri az emberiség. Ma azonban az olaj az egyik legfontosabb ásványi anyag az emberiség számára .

Olajpala

Az olajpala a szilárd kaustobiolitok csoportjába tartozó ásvány, amely száraz desztilláció során jelentős mennyiségű gyantát ad (az olajhoz hasonló összetételű ). A palák főként 450 millió évvel ezelőtt keletkeztek a tenger fenekén növényi és állati maradványokból. Az olajpala túlnyomórészt ásványi anyagokból ( kalcit , dolomit , hidromikz, montmorillonit , kaolinit , földpát , kvarc , pirit stb.) és szerves részekből ( kerogén ) áll, ez utóbbiak a kőzet tömegének 10-30%-át teszik ki, és csak a legjobb minőségű pala eléri az 50-70%-ot. A szerves rész a legegyszerűbb algák bio- és geokémiailag átalakult anyaga, amely megtartotta sejtszerkezetét ( tallomoalginit ) vagy elvesztette azt ( kolloalginit ); a szerves részben adalékanyagként magasabb rendű növények (vitrinit, fuzenit, lipoidinit) megváltozott maradványai vannak.

Földgáz

A földgáz a föld belsejében a szerves anyagok anaerob bomlása során keletkező gázok keveréke . Ásványi anyagokra utal . A földgáz tározói körülmények között (a föld belsejében való előfordulás körülményei) gáz halmazállapotú - különálló felhalmozódások (gázlerakódások) vagy olaj- és gázmezők gázsapkája formájában, vagy oldott állapotban olajat vagy vizet. Normál körülmények között (101,325 kPa és +20 °C) földgáz csak gáz halmazállapotban létezik. A földgáz kristályos állapotban is lehet földgázhidrátok formájában .

Gázhidrátok

A gázhidrátok bizonyos termobár körülmények között vízből és gázból képződő kristályos vegyületek . A "klatrátok" nevet ( latin clathratus  - "ketrecbe tenni") Powell adta 1948 -ban . A gázhidrátok nem sztöchiometrikus vegyületek, azaz változó összetételű vegyületek.  

Palagáz

A pala földgáz az olajpalából kinyert , túlnyomórészt metánból álló földgáz .

Tőzeg

A tőzeg éghető ásvány ; a mocsári körülmények között hiányos lebomláson átesett növényi maradványok felhalmozódása . 50-60% szenet tartalmaz . Égéshő (maximum) – 24 MJ/kg. Komplexben használják üzemanyagként , műtrágyaként , hőszigetelő anyagként és így tovább. A mocsárra jellemző, hogy a talaj felszínén nem teljesen lebomlott szerves anyag rakódik le , amely később tőzeggé alakul. A tőzegréteg a mocsarakban legalább 30 cm (ha kevesebb, akkor ezek vizes élőhelyek).

Eredet

A fosszilis tüzelőanyagok nagy százalékban tartalmaznak szenet , beleértve a fosszilis szenet , olajat és földgázt [5] . Az olaj, a gáz és a fosszilis szén pedig egykor élő szervezetek lerakódásaiból keletkezett magas hőmérséklet, nyomás és az üledékes kőzetréteg alá temetett elhalt szervezetek anaerob bomlása hatására. Az élőlények életkora a fosszilis tüzelőanyag típusától függően általában több millió év, és néha meghaladja a 650 millió évet [6] . A jelenleg használt olaj és gáz több mint 80%-a olyan rétegekben keletkezett, amelyek a mezozoikum és harmadidőszakban 180-30 millió évvel ezelőtt alakultak ki a tengerfenéken üledékként felhalmozódott tengeri mikroorganizmusokból [7] .

Az olaj fő összetevői, valamint a gáz akkor keletkeztek, amikor a szerves maradványok még nem oxidálódtak teljesen, és a szén , szénhidrogének és hasonló összetevők kis mennyiségben voltak jelen. Ezeknek az anyagoknak a maradványait üledékes kőzetek borították. A hőmérséklet és a nyomás nőtt, a folyékony szénhidrogén felhalmozódott a kőzetek üregeiben.

Az olaj és a földgáz eredetével kapcsolatban létezik egy alternatív hipotézis, amely megpróbálja megmagyarázni néhány rendellenes olajlelőhely kialakulását.

Loot

Olajtermelés

Olajtermelés -  az olajipar egyik alágazata , természetes ásványolaj kitermelésével foglalkozó gazdasági ág . Az Eufrátesz partján végzett ásatások Kr.e. 6000-4000 évre megállapították egy olajmező létezését. Tüzelőanyagként és kőolaj-bitumenként használták az építőiparban és az útiparban. Az olajat az ókori Egyiptomban is ismerték , ahol halottak balzsamozására használták. Plutarch és Dioscorides említi az olajat az ókori Görögországban használt üzemanyagként . Körülbelül 2000 évvel ezelőtt ismerték a Baku melletti Surakhaniban ( Azerbajdzsán ) található lelőhelyeiről. A 16. századra már megjelent az "éghető víz - sűrű" üzenet, amelyet Borisz Godunov vezetésével Ukhtából Moszkvába hoztak . Annak ellenére, hogy a 18. századtól kezdve külön kísérletek történtek az olaj tisztítására, ennek ellenére a 19. század második feléig elsősorban természetes formájában használták. Az olaj azonban csak azután keltett nagy figyelmet, hogy Oroszországban a Dubinin fivérek gyári gyakorlata (1823 óta), Amerikában pedig B. Silliman vegyész (1855) bebizonyította, hogy a kerozin  , a fotogénhez hasonló világító olaj képes bebizonyítani . el kell különíteni tőle. , amelyet akkoriban széles körben használtak, és bizonyos típusú szénből és agyagpalából állították elő . Ezt elősegítette a 19. század közepén kifejlesztett új olajtermelési módszer, amely kutak (bányák) helyett fúrásokat alkalmaz. Az első (kutató) olajkutat iparilag fúrták az Absheron-félszigeten 1847-ben, az első termelő kutat a Kubanban, a Kudako folyón fúrták 1864-ben. Az USA-ban az első kutat 1859-ben fúrták [8] . Az olajmezők fejlesztésekor friss vizet szivattyúznak a tározóba (a tartályban lévő nyomás fenntartása érdekében), beleértve a kapcsolódó kőolajgázzal ( víz-gáz hatás ) vagy különféle vegyi anyagokkal keverve, hogy növeljék az olaj visszanyerését és leküzdjék a termelő kutakban lévő vízkiesést. A szárazföldi olajkészletek kimerülése miatt az olajipar kitermelő alágazatának technológiájának további fejlesztése lehetővé tette a kontinentális talapzaton lévő olajmezők olajfúró platformok segítségével történő fejlesztését .

Fosszilis szén bányászata

Az emberiség régóta használja a bányákat nagy mélységből származó szén kitermelésére . Az Orosz Föderáció legmélyebb bányái valamivel több mint 1200 méter mélyről termelik ki a szenet. A szén mellett a széntartalmú lelőhelyek sokféle geoforrást tartalmaznak, amelyek fogyasztói jelentőséggel bírnak. Ide tartoznak az építőipar nyersanyagaként használt kőzetek, talajvíz, szénágyas metán , ritka és nyomelemek, köztük értékes fémek és vegyületeik. Különösen érdekes a fúvókák rombolóeszközként való használata a nyírók és az útvágók végrehajtó szerveiben. Ugyanakkor folyamatosan növekszik a szén, kőzetek folyamatos, pulzáló és pulzáló hatású, nagy sebességű sugárral történő megsemmisítésére szolgáló berendezések és technológiák fejlesztése.

A modern gázgenerátorok szilárd tüzelőanyag-átalakítási kapacitása 60 000 m3/h-tól 80 000 m3/h-ig terjed, ami lehetővé teszi a földalatti szénelgázosítás széles körű alkalmazását . Az elgázosítási technológia a termelékenység növelése (akár 200 ezer m³ / h) és a hatékonyság növelése (akár 90%) irányába fejlődik a technológiai folyamat hőmérsékletének és nyomásának növelésével (+2000 ° C-ig, illetve 10 MPa-ig). ). Kísérleteket végeztek a szenek föld alatti elgázosításával , amelynek kitermelése különböző okokból gazdaságilag nem kifizetődő.

A szénbánya  egy bányászati ​​vállalkozás, amelyet szilárd fosszilis tüzelőanyagok külszíni kitermelésére terveztek.

Tőzegbányászat

Tekintettel arra, hogy minden tőzeglerakódás a földfelszínen található, a tőzeg nyílt módon fejlődik. A tőzegkitermelés faragott módszere [9] a tőzegkitermelés  egy régi, kézműves módszere a tőzegtégla kézi vágásával. Kis és sekély tőzeglápokon használják. Szinte teljesen felváltotta a tőzegkitermelés gépesített módszerei. A mai napig két fő tőzegkitermelési rendszert dolgoztak ki és alkalmaznak:

  • viszonylag vékony rétegek a föld felszínéről és
  • mély kőbányák a tőzegréteg teljes mélységéig.

Az első séma szerint a tőzeget a felső réteg kivágásával, a második szerint földmunkás (vagy csomós) módszerrel nyerik ki. A kitermelési módszernek megfelelően a tőzeget vágott (marás) és csomósra osztják.

Palagáz termelés

Annak ellenére, hogy a palagázt kis mennyiségben (0,2-3,2 milliárd m³/km²) tartalmazzák, a nagy területek megnyitása miatt azonban jelentős mennyiségű ilyen gáz nyerhető. A palagáz előállítása vízszintes fúrást ( irányfúrást ), hidraulikus rétegrepesztést és szeizmikus modellezést alkalmaz .  Hasonló extrakciós technológiát alkalmaznak a szénmetán előállítására is . A hidraulikus rétegrepesztés helyett propános rétegrepesztés alkalmazható [10] .  

A fogyasztás mértéke

A szén volt az első ember által használt fosszilis tüzelőanyag. Megengedte az ipari forradalom végbemenését, ami viszont hozzájárult a szénipar fejlődéséhez , modernebb technológiával látva el.

A 18. század folyamán a bányászott szén mennyisége 4000%-kal nőtt, 1900-ra már évi 700 millió tonna szenet bányásztak, majd az olajon volt a sor. Az olajfogyasztás körülbelül 150 éve növekszik, és a harmadik évezred elején eléri a fennsíkot . Jelenleg a világ több mint 87 millió hordót termel naponta, vagyis körülbelül 5 milliárd tonnát évente.

Megtérülő tartalékok (tartalékok)

A közzétett számítások szerint a szénkészletek becslése körülbelül 500 milliárd tonna, a Földön kitermelhető olaj mennyisége pedig körülbelül két billió hordó. Hubbert elmélete szerint abból a tényből adódóan, hogy az olaj nem megújuló erőforrás , előbb-utóbb globális termelése eléri a csúcsát (a Peak oil kifejezés a világ legnagyobb olajtermelésére utal, amelyet elértek vagy el fognak érni). Az Egyesült Államok olajtermelése 1971 -ben érte el a csúcsot [2]  , és azóta is csökkenő tendenciát mutat. A Nemzetközi Energia Ügynökség (IEA) a World Energy Outlook 2004-ben megjegyezte: „Jelenleg a fosszilis tüzelőanyagok adják a globális energiafogyasztás nagy részét, és ez a belátható jövőben is így lesz. Bár a készletek jelenleg nagyok, nem örökkévalóak.”

Bizonyított tartalékok a 2005-2006-os adatok szerint:

  • Fosszilis szén: 905 milliárd tonna [11] vagy 702,1 km³ (4416 milliárd hordó ) olajegyenértékben kifejezve.
  • Olaj: 177,9 km³ (1119 milliárd hordó) - 209,4 km³ (1317 milliárd hordó) [12] .
  • Földgáz: 175-181 billió köbméter [12] vagy 1161 milliárd hordó (184,6 × 10 9 m³) olajegyenértékben kifejezve.

Fosszilis tüzelőanyagok kitermelése 2006-os adatok szerint:

  • Fosszilis szén: 16,761 millió tonna [13] , azaz 8,3 millió m³ (52 millió hordó) olajegyenérték naponta.
  • Olaj: 13,4 millió m³ naponta (84 millió hordó naponta) [14] .
  • Földgáz: 2,963 billió köbméter [15] vagy hárommillió m³ (19 millió hordó) olajegyenérték naponta.

A Földön maradó bizonyított tartalékok (termelési évek a jelenlegi ütemben) (2006):

  • fosszilis szén: 148 évig;
  • olaj: 43 évig;
  • földgáz: 61 évig.

Jelentése

A legtöbb fosszilis tüzelőanyagot elégetik elektromos áram, melegvíz és háztartási fűtés előállítására. A fosszilis szenet, tőzeget, olajpalát az ember régóta használja gazdasági tevékenységei során. A földgázt az olajtermelés melléktermékének tekintették, de mára nagyon értékes fosszilis természeti erőforrássá válik [16] . Ezenkívül a modern világban a fosszilis tüzelőanyagokat motorüzemanyagként, kenőanyagként és szerves szintézis nyersanyagaként használják.

Környezeti hatás

CO 2 kibocsátás

A fosszilis tüzelőanyagok elégetése során szén-dioxid (CO 2 ) szabadul fel, egy üvegházhatású gáz , amely évszázadok óta jelen van a légkörben, és a globális felmelegedéshez a legnagyobb mértékben hozzájárul . Az éghajlati vizsgálatok megbízhatóan közel lineáris összefüggést állapítottak meg [17] a globális felmelegedés mértéke és a légkörben felhalmozódott szén-dioxid CO 2 mennyisége között . Annak érdekében, hogy a globális felmelegedést 2°C-ra korlátozzuk a sikerre rendelt eséllyel, meg kell határozni a jövőbeli kumulatív CO 2 -kibocsátás felső határát , amely így véges globális teljes erőforrást jelent. Az elfogadhatatlan globális felmelegedés megelőzésének céljából meghatározott CO 2 kibocsátási költségvetés azt jelenti, hogy a fosszilis tüzelőanyag-tartalékok 60-80%-ának érintetlenül kell maradnia, ami a fosszilis tüzelőanyagok jelenlegi kitermelésének és elégetésének azonnali és erőteljes csökkentését igényli. [tizennyolc]

Ugyanakkor a globális pénzügyi piacok nagyrészt figyelmen kívül hagyják a CO 2 -kibocsátás korlátozásának szükségességét . A fosszilis tüzelőanyag-termelést továbbra is számos ország kormánya támogatja, és továbbra is jelentős összegeket költenek új készletek feltárására. A befektetők hajlamosak azt hinni, hogy minden széntartalék kitermelés és kereskedelmi felhasználás tárgyává válhat.

2012 óta számos környezetvédelmi csoport folytat globális kampányt a fosszilis tüzelőanyagokba történő befektetések bojkottálására , amelynek logikáját a kezdeményezői a következőképpen fogalmazták meg: „Ha rossz az éghajlat elpusztítása, akkor rossz abból profitálni. ez a pusztítás” [19] . A kampány léptéke rohamosan bővül, az ENSZ hivatalosan is támogatta [20] . Több multinacionális befektető (például Franciaország legnagyobb biztosítótársasága, az AXA) bejelentette a szénbányászatból származó alapok teljes kivonását.

A földgázkibocsátás szerepe

A földgáz, amelynek nagy része metán , szintén üvegházhatású gáz. Egy metánmolekula üvegházhatása megközelítőleg 20-25-ször erősebb, mint egy CO 2 molekuláé [21] [22] , ezért éghajlati szempontból előnyösebb a földgáz elégetése, mint a légkörbe juttatása.

Egyéb hatások

Az oroszországi üzemanyag- és energiakomplexum vállalatainak részesedése a légköri levegőbe történő káros anyagok kibocsátásának felét, a szennyezett szennyvíz több mint egyharmadát, a teljes nemzetgazdaság szilárd hulladékának egyharmadát teszi ki. Különösen fontos a környezetvédelmi intézkedések tervezése az olaj- és gázkészletek úttörő fejlesztése terén.

Korlátozások és alternatívák

A kereslet és kínálat elve azt sugallja, hogy a szénhidrogénkészletek (és a termelés) csökkenésével a fosszilis tüzelőanyagok ára emelkedni fog. Ezért az üzemanyagárak elkerülhetetlen emelkedése az alternatív, megújuló energiaforrások, valamint a korábban veszteséges üzemanyagok beszerzésének növekedéséhez vezet, amelyek körültekintő kiaknázása esetén elérhetővé válnak. A szintetikus benzin és más megújuló energiaforrások jelenleg nyersanyagokat és drága termelési és feldolgozási technológiákat igényelnek a hagyományos olajkitermelés költségeihez képest , de a közeljövő energetikai fejlesztése során gazdaságilag életképessé válhatnak. Tehát a különféle alternatív energiaforrások közé tartoznak a nukleáris (nukleáris és termonukleáris), vízi- , nap- , szél- és geotermikus erőművek .

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ Dr. Irén Novaczek. Kanada fosszilis tüzelőanyag-függősége . Elemek. Hozzáférés dátuma: 2007. január 18. Az eredetiből archiválva : 2013. április 28.
  2. ↑ Fosszilis tüzelőanyag . EPA. Hozzáférés időpontja: 2007. január 18. Az eredetiből archiválva : 2007. március 12.
  3. ↑ US EIA Nemzetközi Energiastatisztika (hivatkozás nem érhető el) . Hozzáférés dátuma: 2010. január 12. Az eredetiből archiválva : 2013. április 28.. 
  4. ↑ Nemzetközi Energia Éves 2006 . Hozzáférés dátuma: 2009. február 8. Az eredetiből archiválva : 2013. április 28.
  5. ↑ Fosszilis tüzelőanyag . Letöltve: 2013. április 20. Az eredetiből archiválva : 2013. április 28..
  6. ↑ Paul Mann, Lisa Gahagan és Mark B. Gordon, "A világ óriás olaj- és gázmezőinek tektonikus beállításai", Michel T. Halbouty (szerk.) Giant Oil and Gas Fields of the Decade, 1990-1999 Archivált : 24 2016. június, a Wayback Machine , Tulsa, Okla.: American Association of Petroleum Geologists, 50. o., hozzáférés: 2009. június 22.
  7. ↑ Fosszilis üzemanyagok // Tudományos és műszaki enciklopédikus szótár .
  8. ↑ „Az olaj- és gázüzletág kronográfja. Mérföldkövek a gépészet és fúrástechnika történetében . Letöltve: 2013. április 20. Az eredetiből archiválva : 2014. szeptember 10..
  9. ↑ angol.  tőzegvágási módszer , csíra.  Schneidverfahren n der Torfgewinnung
  10. ↑ Propános repesztés – új, környezetbarát módszer a palagáz kitermelésére (hozzáférhetetlen kapcsolat) . Letöltve: 2013. április 20. Az eredetiből archiválva : 2013. április 7.. 
  11. ↑ Világviszonylatban becsült hasznosítható szén . eia.doe.gov. Letöltve: 2012-01-27.
  12. ↑ 1 2 A világ bizonyított olaj- és földgázkészletei, a legutóbbi becslések archiválva : 2011. május 23., a Wayback Machine -nél . eia.doe.gov. Letöltve: 2012-01-27.
  13. ↑ Energiainformációs adminisztráció. Nemzetközi Energia Éves 2006 (XLS fájl). 2008. október 17. eia.doe.gov
  14. ↑ Energiainformációs adminisztráció. World Petroleum Consumption, Annual Estimates, 1980-2008 Archiválva : 2008. október 6. a Wayback Machine -nél (XLS fájl). 2009. október 6. eia.doe.gov
  15. ↑ Energiainformációs adminisztráció. Nemzetközi Energia Éves 2006 (XLS fájl). 2008. augusztus 22. eia.doe.gov
  16. ↑ Kaldany, Rashad, a Világbank olaj-, gáz-, bányászati ​​és vegyi osztályának igazgatója (2006. december 13.). Globális gázfáklyázáscsökkentés: itt az ideje a cselekvésnek! (PDF) . A fáklyázásról és gázhasznosításról szóló globális fórum. Párizs. Archivált (PDF) az eredetiből ekkor: 2007-09-10 . Letöltve: 2007-09-09 . Elavult használt paraméter |deadlink=( súgó )
  17. ↑ 6.12. ábra 6. fejezet IPCC WGIII AR5
  18. ↑ Mark Carney: a legtöbb fosszilis tüzelőanyag-tartalékot nem lehet elégetni, The Guardian [1] Archivált : 2017. október 2. a Wayback Machine -nél
  19. ↑ Fossil Free - About . Letöltve: 2016. május 10. Az eredetiből archiválva : 2013. november 14..
  20. ↑ Klímaváltozás: az ENSZ támogatja a fosszilis tüzelőanyag-eladási kampányt | környezet | A Guardian . Letöltve: 2017. szeptember 29. Az eredetiből archiválva : 2017. október 20.
  21. ↑ Az üvegházhatású gázok áttekintése archiválva 2013. március 29-én a Wayback Machine -nél // US EPA: "... a CH4 összehasonlító hatása az éghajlatváltozásra több mint 20-szor nagyobb, mint a CO2 100 éves időszak alatt."
  22. ↑ Nem CO2 üvegházhatású gázok: Tudományos megértés, ellenőrzés és megvalósítás (szerk.: J. van Ham, Springer 2000, ISBN 978-0-7923-6199-2 ): 4. A metán hatása az éghajlatra, 30. oldal „Egy molárison A jelenlegi légkörben egy további mól metán körülbelül 24-szer hatékonyabban nyeli el az infravörös sugárzást és hat az éghajlatra, mint egy további mól szén-dioxid (WMO, 1999)"

Linkek

  • Fosszilis tüzelőanyag // Tudományos és műszaki enciklopédikus szótár .  — Tudományos és műszaki enciklopédikus szótár
  • Üzemanyag // Collier's Encyclopedia. — Nyitott társadalom . - 2000.  - Collier's Encyclopedia
  • Fosszilis  tüzelőanyagok _ _  _ _
  Ugrás a Wikidata elemre  Szótárak és enciklopédiák