Kaksi uutta energiamuotoa 1800-luvun lopulla

1800-luvun lopulla tutkijat kehittivät pohjan vesivoiman ja maakaasun, kahden energiamuodon, hyödyntämiseksi kokonaan, mikä käyttää suurta osaa maailman infrastruktuurista nykyään. Hyötyjen lisäksi molemmat muodot asettavat logistisia, taloudellisia ja eettisiä haasteita, mikä lisää jonkinlaista keskustelua niiden pitkäaikaisesta elinkelpoisuudesta kestävinä energialähteinä.

Egyptin ja Kreikan sivilisaatiot käyttivät virtaavan veden voimaa tuhansia vuosia sitten, ensin vesipyörillä sorvaakseen myllykiviä ja jauhamalla vehnää. Myöhemmät 1700-luvun tehtaat kehittivät samanlaisia ​​järjestelmiä tekstiilien ja huonekalujen massatuotantoon. Naimisiin 1800-luvun loppupuolen sähkögeneraattorin vesivoima on se, mikä mahdollisti vakaan sähkölähteen. Vuonna 1881 Niagara Fallsista tuli ensimmäinen vesivoimalaitos, jota käytettiin kaupungin katuvaloihin. Yli 200 laitosta rakennettiin Yhdysvaltoihin seuraavan 10 vuoden aikana. Kun talteenottovirasto perustettiin vuonna 1902, yli 220 patoa rakennettiin kastelua ja sähköä varten Yhdysvaltojen länsipuolelle, ja 56 oli varustettu vesivoimalaitoksilla.

Vesivoiman tuottamiseen käytettävät padot vaikuttavat ympäristöön monella tasolla. Lajit, jotka kukoistavat joen ekosysteemeissä, voivat kärsiä padon muodostamassa säiliössä ja ravinnepitoiset sedimentit, joita patojen rakentaminen on loukannut, voivat heikentää hedelmällisyyttä tulva-alueilla ja deltat alavirtaan. Yllättäen padot vaikuttavat myös kasvihuonekaasujen muodostumiseen, kun äskettäin muodostetun säiliön upottamat elävät kasvit kuolevat ja hajoavat hiilidioksidiksi tai metaaniksi. Patoilla on myös huomattavat kustannukset maaoikeuksista tarvittaessa, rakentamisesta ja kunnossapidosta.

Muinaiset ennätykset vuodesta 200 eaa. osoittavat kuinka kiinalaiset loivat bambukaasujärjestelmät polttamaan maakaasua, jota he käyttivät suolaveden haihduttamiseen ja suolan tuottamiseen. Samoin infrastruktuurin rakentaminen 1800-luvulla mahdollisti maakaasun kuljettamisen putkilla ja sen käytön valaistukseen kotitalouksissa ja liikeyrityksissä. Sähkön kysyntä yhdistettynä luonnonkaasun siirron vaikeuksiin supistui laajamittainen käyttöönotto, vaikka tuotanto kasvoi edelleen vastaamaan alueellista lämmitysveden, kodin ja ruoanlaitto. Maakaasun tuotanto saavutti huippunsa Yhdysvalloissa vuonna 1973; noin 17 prosenttia Yhdysvalloissa käytetystä maakaasusta tuodaan nyt, enimmäkseen Kanadasta.

Maakaasu tuottaa palamisen aikana paljon vähemmän hiilidioksidia, mikä tekee siitä puhtaamman energialähteen kuin muut fossiiliset polttoaineet, kuten öljy tai hiili. Se on kuitenkin varastoitava ja kuljetettava korkeapaineisissa, suljettavissa olevissa suojajärjestelmissä, tai se vuotaa. Maakaasu kerrostumia esiintyy usein hiilikaivosten ja öljykaivojen lähellä, ja ne koostuvat tyypillisesti metaanista muiden yhdisteiden, kuten butaanin, propaanin, vesihöyryn tai hiilidioksidin kanssa. Maakaasua voidaan ottaa myös epätavanomaisista lähteistä, kuten kaatopaikoista tai jätevedenpuhdistamoista uutetusta metaanista, mikä tekee siitä uusiutuvan luonnonvaran. Maakaasu, kuten matalista kivihiilikerroksista löydetyt kerrostumat, voi sisältää suuria määriä vettä, mikä aiheuttaa valumia tai hävittämisongelmia paikalliselle ympäristölle.