Aan het einde van de 19e eeuw ontwikkelden wetenschappers de basis om hydro-elektrische energie en aardgas volledig te benutten, twee vormen van energie die tegenwoordig een groot deel van de infrastructuur van de wereld aandrijven. Naast hun voordelen, vormen beide vormen logistieke, economische en ethische uitdagingen, wat aanleiding geeft tot enige discussie over hun levensvatbaarheid op lange termijn als duurzame energiebronnen.
Stromen benutten
Egyptische en Griekse beschavingen gebruikten duizenden jaren geleden de kracht van stromend water, eerst met waterraderen om molenstenen te draaien en tarwe te malen. Latere fabrieken in de 18e eeuw ontwikkelden soortgelijke systemen om textiel en meubels in massa te produceren. Door de elektrische generator van het einde van de 19e eeuw te trouwen met waterkracht, werd een stabiele elektriciteitsbron mogelijk. In 1881 werd Niagara Falls de locatie van de eerste waterkrachtcentrale, die werd gebruikt om de straatverlichting van de stad van stroom te voorzien. In de komende 10 jaar werden er in de Verenigde Staten meer dan 200 fabrieken gebouwd. Nadat het Bureau of Reclamation in 1902 was opgericht, werden er meer dan 220 dammen gebouwd voor irrigatie en energie in het westen van de VS, en 56 werden uitgerust met waterkrachtcentrales.
Hydro-elektrische uitdagingen
De dammen die worden gebruikt om waterkracht op te wekken, hebben op meerdere niveaus een impact op het milieu. Soorten die gedijen in rivierecosystemen kunnen lijden in het reservoir dat door een dam wordt gecreëerd, en de and voedselrijke sedimenten die worden vastgehouden door de constructie van dammen kunnen leiden tot minder vruchtbaarheid voor uiterwaarden en delta's stroomafwaarts. Verrassend genoeg dragen dammen ook bij aan de vorming van broeikasgassen wanneer levende planten die worden ondergedompeld in een nieuw gevormd reservoir, afsterven en uiteenvallen in koolstofdioxide of methaan. Dammen brengen ook aanzienlijke kosten met zich mee voor landrechten, indien van toepassing, constructie en onderhoud.
Een pijpleiding nodig
Oude archieven uit 200 voor Christus geven aan hoe de Chinezen bamboepijpsystemen creëerden om aardgas te verbranden, waarmee ze zout water verdampten en zout produceerden. Evenzo zorgde de aanleg van infrastructuur in de 19e eeuw ervoor dat aardgas per pijp kon worden getransporteerd en kon worden gebruikt voor verlichting in huishoudelijke en zakelijke constructies. De vraag naar elektriciteit in combinatie met de inherente moeilijkheden van het transport van aardgas beperkt wijdverbreide acceptatie, hoewel de productie nog steeds steeg om te voldoen aan de regionale vraag naar verwarmingswater, woningen en Koken. De productie van aardgas bereikte een piek in de VS in 1973; ongeveer 17 procent van het aardgas dat in de VS wordt gebruikt, wordt nu geïmporteerd, voornamelijk uit Canada.
Natuurlijke overwegingen
Aardgas produceert veel minder koolstofdioxide bij verbranding, waardoor het een schonere energiebron is dan andere fossiele brandstoffen zoals olie of steenkool. Het moet echter worden opgeslagen en vervoerd in afsluitbare onder hoge druk staande insluitsystemen, anders zal het lekken. Aardgasafzettingen komen vaak voor in de buurt van kolenmijnen en oliebronnen en bestaan meestal uit methaan met andere verbindingen zoals butaan, propaan, waterdamp of koolstofdioxide. Aardgas kan ook worden gewonnen uit onconventionele bronnen, zoals methaan dat wordt gewonnen uit stortplaatsen of afvalwaterzuiveringsinstallaties, waardoor het een hernieuwbare hulpbron wordt. Aardgas, zoals de afzettingen in ondiepe steenkoollagen, kan grote hoeveelheden water bevatten, waardoor afvloeiing of verwijderingscomplicaties voor de lokale omgeving ontstaan.