ماذا يحدث عندما يحترق الوقود الأحفوري؟

تطور مصطلح "الوقود الأحفوري" من لقب صفيق إلى شيء من الشرير في الوعي العام. كان في السابق اسمًا حميدًا بدرجة كافية للمواد التي ربما دفعت بمفردها الحضارة العالمية إلى عصر حديث حقًا ، يربط العديد من الأشخاص الآن "الوقود الأحفوري" بـ التلوث - ليس مجرد دخان قبيح وعادم السيارة الضار ، ولكن نوع المواد التي لها القدرة على تدمير الحضارة أو إنهاءها ، اعتمادًا على من يستمع إليه ل.

اعتبارًا من عام 2018 ، استمدت الولايات المتحدة 81 بالمائة من طاقتها من الوقود الأحفوري. هذه ليست قابلة للتجديد ، ومع زيادة عدد سكان العالم وتضاؤل ​​إمدادات الوقود الأحفوري ، يصبح استخراج الوقود الأحفوري المتبقي من مصادره الجوفية أكثر تكلفة. علاوة على ذلك ، فإن حرق الوقود الأحفوري ، أكثر من مجرد آفة على الآفاق ، يخلق منتجات تساهم في العالمية الاحترار ، الذي يتفق العلماء في جميع أنحاء العالم على أنه قضية ملحة للغاية ستكون الكيانات السياسية متهورة يتجاهل.

يشمل الوقود الأحفوري النفط (أي البترول) والفحم والغاز الطبيعي. أحدهما سائل سميك والآخر صلب والثالث سائل أقل كثافة ، لكنهم جميعًا يشتركون في الأصل. كما يوحي الاسم ، تنشأ هذه الأنواع من الوقود من المواد التي كانت في السابق جزءًا من الكائنات الحية ، الحيوانات والنباتات ، في الماضي البعيد جدًا. تم ضغط هذه الكائنات التي تعود إلى عصور ما قبل التاريخ على مدى ملايين السنين بواسطة الصخور ، ولكن فقط عندما كانت ظروف الحرارة والضغط تفضل هذه العملية ؛ أي أن جزءًا صغيرًا فقط من الحياة القديمة تم تحويله إلى وقود أحفوري اليوم ، تمامًا كما أدى عدد قليل فقط من الحيوانات والنباتات ما قبل التاريخ إلى تشكيل الأحافير التي أعطت علماء الأحافير البشرية اليوم أدلة محددة حول شكل هذه الكائنات ، من الديناصورات إلى السراخس العملاقة ، وكيف تبدو يسكن.

بترول: يستخدم هذا الوقود الأحفوري بشكل أساسي للتدفئة والنقل ، وهو مصدر البنزين بأشكاله المختلفة. يمكن القول إنها السلعة الوحيدة الأكثر قيمة في جميع أنحاء العالم ، وقد غيرت الحضارة بعدد من الطرق الواضحة والحاسمة.

تعتمد الولايات المتحدة بشكل كبير على الدول الأخرى لتلبية الطلب الهائل على النفط ، وبعض هذه الدول عرضة للاضطرابات السياسية المستمرة. يحتفظ مكتب الاحتياطيات البترولية (OPR) التابع لوزارة الطاقة الأمريكية بمخزون طارئ من النفط في حالة انقطاع الإمدادات الأجنبية فجأة. يشمل هذا العرض ، المقسم إلى ثلاثة مصادر ، ما يقرب من ثلاثة أرباع مليار برميل من النفط.

فحم: هذا الوقود الأحفوري هو أكبر مصدر للطاقة محليًا في الولايات المتحدة ويوفر جزءًا كبيرًا من إمدادات الكهرباء. في عام 2015 ، أنتجت الولايات المتحدة أكثر من 900 مليون طن من الفحم ، ويعتقد أن حوالي 25 في المائة من جميع احتياطيات الفحم في العالم تقع داخل حدود أمريكا. الفحم هو أيضا مصدر رخيص جدا للطاقة ، رطل للجنيه.

لسوء الحظ ، فإن الفحم يمثل مشكلة كبيرة من وجهة نظر التلوث. هناك أيضًا بعض التساؤلات حول مدى سهولة الوصول إلى الاحتياطيات الهائلة من الفحم في الولايات المتحدة. مع تحرك اقتصاد الطاقة نحو المصادر المتجددة ، من المرجح أن يتم تقليل التركيز على جميع أنواع الوقود الأحفوري في العقود القادمة تعال ، لكن صناعة الفحم قد تكون معرضة بشكل خاص نتيجة للضغط العام فضلاً عن الاقتصاد الأساسي الحقائق.

غاز طبيعي: اعتبارًا من عام 2018 ، كانت الولايات المتحدة أكبر منتج للغاز الطبيعي في العالم. يرجع جزء كبير من هذا إلى الغاز الطبيعي المستخرج من الصخر الزيتي ، وهو نوع من الصخور الرسوبية. يسمى هذا النوع من الغاز الطبيعي بالغاز الصخري ويتكون أساسًا من غاز الميثان (CH₄) ، إلى موضوع اهتمام شديد وما يصاحبه من جدل بفضل الطرق التي تم تطويرها مؤخرًا استخراجه من الأرض ، مما يسمح بالاستفادة من الاحتياطيات الكبيرة التي ظلت كامنة داخل الصخور حتى الآن. أحد هذه ، التكسير الهيدروليكي ("التكسير") ، أصبح هدفًا للمجموعات البيئية بفضل تأثيره المحتمل والملاحظ على الصخور التي تمت إزالتها منها ، بما في ذلك الاحتمال المتزايد للزلازل عند إعادة حقن المياه العادمة من التكسير في أرض.

تم استهلاك 801 مليون طن من الفحم في الولايات المتحدة في عام 2015 ، كلها تقريبًا لغرض توليد الكهرباء. بناءً على التوقعات الحالية ، من المتوقع أن ينخفض ​​هذا الرقم تدريجياً إلى حوالي 557 مليون طن بحلول عام 2040 ، بمتوسط ​​انخفاض يبلغ حوالي 1.4 في المائة سنويًا. هذا على الرغم من حقيقة أن سكان الولايات المتحدة ينموون (وإن لم يكن بالسرعة نفسها التي ينمو بها الدول النامية) وحقيقة أن الولايات المتحدة يعتقد أن لديها 257 مليار طن من الفحم في الاحتياطي. كمرجع ، المليار هو 1،000 مليون ، لذا فإن كمية الفحم المتبقية تحت الأرض في أمريكا تبلغ حوالي 300 ضعف الكمية التي يتم حرقها حاليًا سنويًا.

بينما تحظى وست فرجينيا وبنسلفانيا بالكثير من الاهتمام كلما ظهر موضوع تعدين الفحم في الولايات المتحدة ، اعتبارًا من عام 2018 ، حوالي 57 بالمائة من الفحم المستخرج في الولايات المتحدة خرج من أرض الولايات في النصف الغربي من البلاد - 42 في المائة من ولاية وايومنغ وحده. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن هذه "العلامة التجارية" للفحم تحتوي على نسبة منخفضة من الكبريت. بغض النظر ، فإن حرق الفحم يطلق غازات الدفيئة ، وليس ثاني أكسيد الكربون فقط (CO₂) ولكن أيضًا الميثان (CH₄) ، واستخراجها يعطل البيئة الطبيعية بغض النظر عن الحرص الذي يتم اتخاذه لتقليل الأضرار التي تلحق بالبيئات المحلية.

يقع تلوث الوقود الأحفوري في قلب واحدة من أكثر المحادثات الوطنية إثارة للجدل والأكثر أهمية في الولايات المتحدة ، بالإضافة إلى القوة الدافعة للحركات السياسية والاقتصادية والتكنولوجية في جميع أنحاء العالمية.

تحتوي جميع أنواع الوقود الأحفوري على كميات كبيرة من الكربون ؛ إذا كنت قد تابعت النقاش حول الطاقة وتغير المناخ على أي مستوى ، فمن المحتمل أنك سمعت بمصطلح "الكربون البصمة "المستخدمة لوصف الكمية النسبية للوقود الأحفوري المستخدم من قبل قطاع معين أو قطعة من المعدات أو تواصل اجتماعي. يحتوي الوقود الأحفوري أيضًا على كميات كبيرة من عناصر الهيدروجين والأكسجين والنيتروجين والكبريت. كل هذه العناصر شديدة التفاعل ، سواء مع بعضها البعض أو مع عناصر مختلفة في الهواء وعلى الأرض.

الملوثات الأولية المنبعثة من حرق الوقود الأحفوري هي أول أكسيد الكربون (CO) وثاني أكسيد الكربون (CO).₂) وثاني أكسيد الكبريت (SO₂) ، أكاسيد النيتروجين من الشكل الكيميائي NO_x (في المقام الأول ثاني أكسيد النيتروجين ، أو NO₂) ، أكسيد النيتريك (N.₂O) ، الهيدروكربونات المختلفة (الميثان ، CH₄، باعتبارها أحد الأمثلة) والمواد التي يطلق عليها مجتمعة المركبات العضوية المتطايرة ، أو المركبات العضوية المتطايرة. بعض هذه المواد خطرة في أشكالها الأصلية ؛ البعض الآخر ضار بشكل خاص فقط بعد أن يتحد مع كواشف أخرى حميدة في الغلاف الجوي.

إلى حد بعيد أكثر هذه المركبات إثارة للقلق والتحدث عنها هو ثاني أكسيد الكربون₂. لأن الكربون يمثل ما بين 60 إلى 90 في المائة من كتلة الوقود الأحفوري المحترق ، CO₂ هو المنتج الرئيسي لاحتراق الوقود الأحفوري في جميع أنحاء العالم. أصبحت الصين أكبر باعث لثاني أكسيد الكربون₂ على كوكب الأرض ، وبلغ إجمالي الكتلة 8.32 مليار طن متري في عام 2010. (يبلغ وزن الطن المتري 1000 كيلوغرام ، أو حوالي 2200 رطل ، مما يجعل طنًا متريًا أكبر بحوالي 10 بالمائة من كتلة طن قياسي.) احتلت الولايات المتحدة المرتبة الثانية في هذه الفئة المشكوك فيها في عام 2010 بإنتاج قدره 5.61 مليار متري طن. (كان عدد سكان الصين اعتبارًا من عام 2018 أكثر من أربعة أضعاف سكان الولايات المتحدة)

بينما CO₂ يتلقى الجزء الأكبر من الاهتمام كغازات دفيئة - بمعنى مادة يمكنها احتجاز الحرارة غير المرغوب فيها في الغلاف الجوي للأرض والمساهمة في زيادة المتوسط تؤثر درجات حرارة سطح الأرض والبحر الآن على كوكب الأرض ومن المتوقع أن تستمر دون رادع دون بذل جهد جاد لإعادة هيكلة وسائل توصيل الطاقة بالكامل إلى العالم. أكثر من - CH₄ هو في الواقع غاز دفيئة أقوى ، جزيء لكل جزيء ، من ثاني أكسيد الكربون₂ هو. آثار ثاني أكسيد الكربون₂ تسود على الميثان لمجرد وجود الكثير منه في الغلاف الجوي ، على الرغم من ثاني أكسيد الكربون₂ تمثل أقل من 1 في المائة من الغازات في الغلاف الجوي. ما الذي يجعل CH₄ المثير للقلق بشكل خاص هو أن انبعاثاتها لا تنشأ فقط من احتراق الغاز الطبيعي ، ولكن أثناء عمليات الحفر وأيضًا أثناء نقل الغاز الطبيعي في خطوط الأنابيب.

تمثل التأثيرات على المناخ جزءًا صغيرًا من الضرر الذي يمكن أن يحدثه حرق الوقود الأحفوري. في الواقع ، حتى لو لم تكن هناك تأثيرات من أي نوع على درجة حرارة الكوكب لثاني أكسيد الكربون₂ و CH₄ الانبعاثات ، فإن احتراق الوقود الأحفوري لا يزال يمثل مشكلة. على سبيل المثال ، يمكن أن تتحد أكاسيد النيتروجين مع عناصر الغلاف الجوي الأخرى من الضباب الدخاني (أوزون مستوى الأرض) والمطر الحمضي. الأمونيا (NH₄) أثناء احتراق الوقود الأحفوري. تصل معظم أكاسيد النيتروجين إلى البيئة عن طريق انبعاثات المركبات. تساهم المركبات العضوية المتطايرة أيضًا في تكوين الضباب الدخاني. يمكن أن تتسبب الجسيمات (PM) المتكونة في الغلاف الجوي بفضل احتراق الوقود الأحفوري في حدوث أو تفاقم مجموعة متنوعة من حالات الرئة المزمنة ، مثل الربو والتهاب الشعب الهوائية.

باختصار ، فإن حرق أي نوع من أنواع الوقود الأحفوري يكاد يكون من المؤكد أن يتسبب في ارتفاع درجة حرارة شيء ما ، أكثر ضبابية أو أكثر حمضية ، أو تأخذ خصائص غير مرغوب فيها للنظام البيئي ككل.

كما أشرنا ، تمتلك الولايات المتحدة وحدها قدرًا كبيرًا من النفط المخزن في الاحتياطيات ومليارات الأطنان من الفحم تحت الأرض. كل ما قد تكون سمعته عن التجفيف الوشيك لآبار النفط والغاز الطبيعي هو على الأرجح مبالغة. بدلاً من ذلك ، فإن المخاوف بشأن مخاطر حرق الوقود الأحفوري هي التي تحفز رواد الطاقة والقادة البيئيين لمتابعة العديد من البدائل المعروفة للوقود الأحفوري ، والمعروفة مجتمعة باسم "الطاقة النظيفة". وتشمل هذه الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة المائية والوقود الحيوي والنووي قوة؛ من بينها جميعًا ، باستثناء الطاقة النووية ، تعتبر متجددة وكذلك "نظيفة" (تأتي الطاقة النووية من اليورانيوم ، وهو مورد محدود).

بالإضافة إلى زيادة استخدام هذه الأنواع من الوقود البديل ، يمكن للناس العمل على زيادة كفاءة استخدام الوقود الأحفوري من خلال توخي الضمير. يمكن للشركات ، على سبيل المثال ، إدارة وتقليل الانبعاثات وزيادة كفاءة الطاقة في مكان العمل من خلال مراقبة أكثر صرامة للإهدار في استخدام الكهرباء وكذلك النظر في شراء الطاقة المتجددة. ومع ذلك ، من الضروري أيضًا أن يشارك الأفراد في الحفاظ على الطاقة بشكل فعال. قد يبدو إطفاء الأنوار وأجهزة الكمبيوتر وأجهزة التلفزيون وألعاب الفيديو وغيرها من المعدات الكهربائية عندما لا تكون قيد الاستخدام وكأنه قديم ، الامتناع المرهق عن الوالد المزعج ، ولكن هذه التدابير تضيف ما يصل إلى عدد كبير من الكيلوواط / ساعة التي يتم توفيرها سنويًا عندما يكون الأشخاص يقظ.

أخيرًا ، المشي أو ركوب الدراجات إلى العمل كلما أمكن ذلك ، أو الاستفادة من وسائل النقل العام مثل الحافلات وخيارات السكك الحديدية الخفيفة (العديد منها الآن استخدام الوقود الهجين) ليس مفيدًا للبيئة فحسب ، بل يخفف أيضًا من الضغط الناتج عن الاضطرار إلى القيادة على الطرق المزدحمة والتنفس في الآخرين. العادم.