Co się dzieje, gdy spalają się paliwa kopalne?

Termin „paliwa kopalne” ewoluował z bezczelnego pseudonimu w coś złego w świadomości społecznej. Dawniej dość łagodna nazwa substancji, które być może w pojedynkę wprowadziły globalną cywilizację w prawdziwie współczesną epokę, wielu ludzi kojarzy teraz „paliwa kopalne” z zanieczyszczenia – nie tylko brzydki dym i szkodliwe spaliny pojazdów, ale materiały, które mogą zrujnować lub zakończyć cywilizację, w zależności od tego, kogo słuchamy do.

Według stanu na 2018 r. Stany Zjednoczone pozyskiwały 81 procent swojej energii z paliw kopalnych. Nie są to źródła odnawialne, a wraz ze wzrostem liczby ludności na świecie i zmniejszaniem się podaży paliw kopalnych wydobycie pozostałych paliw kopalnych z podziemnych źródeł staje się coraz droższe. Co więcej, spalanie paliw kopalnych jest czymś więcej niż tylko plagą na tle nieba, tworzy produkty, które przyczyniają się do globalnego ocieplenie, z którym naukowcy na całym świecie zgadzają się, że jest niezwykle pilną kwestią, z którą podmioty polityczne byłyby lekkomyślne wobec ignorować.

Paliwa kopalne obejmują ropa (tj. ropa naftowa), węgiel i gaz ziemny. Jedna z nich to gęsta ciecz, druga stała, a trzecia mniej gęsta ciecz, ale wszystkie mają wspólne pochodzenie. Jak sama nazwa wskazuje, paliwa te powstają z materiału, który w bardzo odległej przeszłości był częścią organizmów żywych, zarówno zwierząt, jak i roślin. Te prehistoryczne organizmy były ściskane przez skały przez miliony lat, ale tylko wtedy, gdy sprzyjały temu warunki temperatury i ciśnienia; to znaczy, że tylko niewielka część starożytnego życia została dziś przekształcona w paliwa kopalne, podobnie jak tylko niewielka liczba prehistorycznych zwierząt i roślin doprowadziła do formacja skamieniałości, która dała dzisiejszym ludzkim paleontologom konkretne wskazówki na temat tego, jak te organizmy, od dinozaurów po gigantyczne paprocie, wyglądały i jak one żył.

Olej: To paliwo kopalne jest wykorzystywane głównie do ogrzewania i transportu, a także jest źródłem benzyny w różnych postaciach. Jest to prawdopodobnie najcenniejszy towar na całym świecie, który przekształcił cywilizację na wiele oczywistych i kluczowych sposobów.

Stany Zjednoczone w dużym stopniu polegają na innych krajach, aby zaspokoić ogromne zapotrzebowanie na ropę, a niektóre z tych krajów są przedmiotem ciągłych wstrząsów politycznych. Biuro Rezerw Ropy Naftowej (OPR) Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych utrzymuje zapasy ropy na wypadek nagłego odcięcia dostaw zagranicznych. Ta podaż, podzielona na trzy źródła, obejmuje prawie trzy czwarte miliarda baryłek ropy.

Węgiel: To paliwo kopalne jest największym krajowym źródłem energii w USA i zapewnia znaczną część dostaw energii elektrycznej. W 2015 r. Stany Zjednoczone wyprodukowały ponad 900 mln ton węgla i uważa się, że około 25 procent wszystkich zasobów węgla na świecie znajduje się w granicach Ameryki. Węgiel jest również bardzo tanim źródłem energii, funt za funt.

Niestety węgiel jest niezwykle problematyczny z punktu widzenia zanieczyszczenia. Pojawia się też pytanie, na ile naprawdę dostępne są ogromne rezerwy węgla w USA. Ponieważ gospodarka energetyczna zmierza w kierunku źródeł odnawialnych, prawdopodobnie wszystkie paliwa kopalne będą słabnąć w ciągu dziesięcioleci, aby przychodzą, ale przemysł węglowy może być szczególnie wrażliwy w wyniku presji społecznej, a także podstawowych warunków ekonomicznych realia.

Gazu ziemnego: Od 2018 roku Stany Zjednoczone były wiodącym światowym producentem gazu ziemnego. Duża w tym zasługa gazu ziemnego wydobywanego z łupków, rodzaju skał osadowych. Ten rodzaj gazu ziemnego, zwany gazem łupkowym i składający się głównie z metanu (CH₄), stał się przedmiotem intensywnego zainteresowania i towarzyszących mu kontrowersji dzięki niedawno opracowanym sposobom wydobyć go z ziemi, pozwalając na czerpanie ze znacznych rezerw, które leżały uśpione w skale do czasu teraz. Jedno z nich, szczelinowanie hydrauliczne („szczelinowanie”), stało się celem grup środowiskowych dzięki swojemu potencjałowi i obserwowanemu wpływowi na skałę, z której jest usuwana, w tym zwiększone prawdopodobieństwo trzęsień ziemi, gdy ścieki ze szczelinowania są ponownie wprowadzane do ziemia.

W 2015 roku w USA zużyto 801 mln ton węgla, z czego prawie w całości do produkcji energii elektrycznej. W oparciu o aktualne prognozy oczekuje się, że liczba ta będzie stopniowo spadać do około 557 milionów ton do 2040 r., co oznacza średni spadek o około 1,4 procent rocznie. Dzieje się tak pomimo faktu, że populacja USA rośnie (choć nie tak szybko jak populacja) krajów rozwijających się) oraz fakt, że uważa się, że Stany Zjednoczone mają 257 miliardów ton węgla w rezerwować. Dla porównania, miliard to 1000 milionów, więc ilość węgla pozostającego pod ziemią w Ameryce jest około 300 razy większa od ilości spalanej obecnie rocznie.

Podczas gdy w Wirginii Zachodniej i Pensylwanii pojawia się wiele uwagi, gdy pojawia się temat wydobycia węgla w USA, w 2018 r. około 57 proc. węgla wydobytego w USA pochodziło z terenu stanów w zachodniej części kraju – 42 proc. ze stanu Wyoming sam. Wynika to z faktu, że ta „marka” węgla ma niższą zawartość siarki. Niezależnie od tego spalanie węgla uwalnia gazy cieplarniane, nie tylko dwutlenek węgla (CO₂), ale także metan (CH₄), a jego wydobycie zaburza środowisko naturalne bez względu na to, jak dba się o minimalizację szkód w środowisku lokalnym.

Zanieczyszczenie paliwami kopalnymi jest w centrum jednej z najbardziej kontrowersyjnych i ważnych krajowych rozmów w USA, a także siłą napędową ruchów politycznych, gospodarczych i technologicznych na całym świecie świat.

Wszystkie paliwa kopalne zawierają duże ilości węgla; jeśli śledziłeś debatę na temat energii i zmian klimatycznych na dowolnym poziomie, prawdopodobnie słyszałeś termin „węgiel ślad węglowy” używany do opisania względnej ilości paliw kopalnych wykorzystywanych przez dany sektor, element wyposażenia lub społeczność. Paliwa kopalne zawierają również znaczne ilości pierwiastków: wodoru, tlenu, azotu i siarki. Wszystkie te elementy są wysoce reaktywne, zarówno ze sobą, jak iz różnymi elementami w powietrzu i na ziemi.

Głównymi zanieczyszczeniami uwalnianymi ze spalania paliw kopalnych są tlenek węgla (CO), dwutlenek węgla (CO₂), dwutlenek siarki (SO₂), tlenki azotu w postaci chemicznej NO_x (głównie dwutlenek azotu lub NO₂), tlenek azotu (N₂O), różne węglowodory (metan, CH₄, będący jednym z takich przykładów) oraz substancje wspólnie określane jako lotne związki organiczne lub VOC. Niektóre z nich są niebezpieczne w ich rodzimych formach; inne są szczególnie szkodliwe dopiero po połączeniu z innymi, skądinąd łagodnymi odczynnikami w atmosferze.

Zdecydowanie najbardziej niepokojącym i omawianym z tych związków jest CO₂. Ponieważ węgiel stanowi od 60 do 90 procent masy spalanych paliw kopalnych, CO₂ jest głównym produktem spalania paliw kopalnych na całym świecie. Chiny stały się największym emitentem CO₂ na planecie, z całkowitą masą sięgającą 8,32 miliarda ton w 2010 roku. (Tona metryczna to 1000 kilogramów lub około 2200 funtów, co sprawia, że ​​tona metryczna jest o około 10 procent masywniejsza niż tonach standardowych.) Stany Zjednoczone zajęły drugie miejsce w tej wątpliwej kategorii w 2010 r. z wynikiem 5,61 mld metrycznych mnóstwo. (Populacja Chin w 2018 r. była ponad czterokrotnie większa niż w USA)

Podczas gdy CO₂ przyciąga większość uwagi jako gaz cieplarniany – co oznacza substancję, która może zatrzymywać niepożądane ciepło w ziemskiej atmosferze i przyczyniać się do wzrostu średniej temperatury powierzchni i morza wpływają obecnie na planetę i oczekuje się, że będą nadal niekontrolowane bez poważnych wysiłków na rzecz restrukturyzacji wszystkich środków dostarczania energii na świecie ponad – CH₄ jest w rzeczywistości silniejszym gazem cieplarnianym (cząsteczka na cząsteczkę) niż CO₂ jest. Skutki CO₂ przeważają nad metanem po prostu dlatego, że w atmosferze jest go o wiele więcej, mimo że CO₂ stanowi mniej niż 1 procent gazów w atmosferze. Co sprawia, że ​​CH₄ Szczególnie niepokojące jest to, że jego emisje powstają nie tylko w wyniku spalania gazu ziemnego, ale także podczas prac wiertniczych, a także podczas transportu gazu ziemnego rurociągami.

Wpływ na klimat stanowi niewielką część szkód, jakie może spowodować spalanie paliw kopalnych. W rzeczywistości, nawet jeśli nie było żadnego wpływu na temperaturę CO. na planecie₂ i CH₄ emisji, spalanie paliw kopalnych nadal byłoby problematyczne. Na przykład tlenki azotu mogą łączyć się z innymi elementami atmosferycznymi, ze smogiem (ozon przyziemny) i kwaśnymi deszczami. Amoniak (NH₄) powstaje również podczas spalania paliw kopalnych. Większość tlenków azotu trafia do środowiska poprzez emisje z pojazdów. LZO przyczyniają się również do powstawania smogu. Cząstki stałe (PM) powstające w atmosferze w wyniku spalania paliw kopalnych mogą powodować lub pogarszać różne przewlekłe choroby płuc, takie jak astma i zapalenie oskrzeli.

Krótko mówiąc, spalanie jakiegokolwiek paliwa kopalnego prawie na pewno spowoduje, że coś się ociepli, bardziej mgliste lub bardziej kwaśne lub w inny sposób nabierają cech, które są niepożądane dla ekosystemu jako całości.

Jak zauważono, same Stany Zjednoczone mają dużo ropy ukrytą w rezerwach i miliardy ton węgla pod ziemią. Cokolwiek mogłeś słyszeć o zbliżającym się wysychaniu odwiertów ropy naftowej i gazu ziemnego, jest najprawdopodobniej przesadą. Zamiast tego to obawy o zagrożenia związane ze spalaniem paliw kopalnych motywują pionierów energii i liderów ochrony środowiska do dążenia do wiele znanych alternatyw dla paliw kopalnych, zwanych łącznie „czystą energią”. Należą do nich energia słoneczna, wiatrowa, wodna, biopaliwa i jądrowa moc; z nich wszystkie oprócz energii jądrowej są uważane za odnawialne i „czyste” (energia jądrowa pochodzi z uranu, który jest zasobem ograniczonym).

Oprócz większego wykorzystania tych alternatywnych paliw, ludzie mogą pracować nad bardziej efektywnym wykorzystaniem paliw kopalnych, będąc sumiennym. Przedsiębiorstwa mogą na przykład zarządzać i redukować emisje, zwiększać efektywność energetyczną w miejscu pracy poprzez ściślejsze monitorowanie marnotrawstwa energii elektrycznej, a także rozważać zakup energii odnawialnej. Jednak ważne jest również, aby jednostki brały udział w aktywnym oszczędzaniu energii. Wyłączanie świateł, komputerów, telewizorów, gier wideo i innego sprzętu elektrycznego, gdy nie są używane, może brzmieć jak stary, zmęczony powstrzymać się od narzekania rodzica, ale te środki sumują się do ogromnej liczby kilowatogodzin zaoszczędzonych rocznie, gdy ludzie są uważny.

Wreszcie, chodzenie pieszo lub rowerem do pracy, gdy tylko jest to możliwe, lub korzystanie z transportu publicznego, takiego jak autobusy i tramwaje (z których wiele jest obecnie korzystanie z paliw hybrydowych) jest nie tylko korzystne dla środowiska, ale także łagodzi stres związany z jazdą po zatłoczonych drogach i oddychaniem innych osób. wydechowy.