Vad händer när fossila bränslen brinner?

Uttrycket "fossila bränslen" har utvecklats från en fräck moniker till något av skurk i allmänhetens medvetande. Tidigare ett tillräckligt godartat namn för de ämnen som kanske på egen hand drivit den globala civilisationen in i en verkligt modern tidsålder, associerar många nu "fossila bränslen" med föroreningar - inte bara ful rök och skadliga fordonsavgaser utan den typ av material med förmåga att verkligen förstöra eller avsluta civilisationen, beroende på vem man lyssnar till.

Från och med 2018 hämtade USA 81 procent av sin energi från fossila bränslen. Dessa är inte förnybara, och när världens befolkning ökar och tillgången på fossila bränslen minskar blir det dyrare att utvinna det fossila bränslet från sina underjordiska källor. Dessutom skapar förbränning av fossila bränslen, mer än bara en skada på skyline, produkter som bidrar till global uppvärmning, som forskare runt om i världen håller med om är en extremt angelägen fråga som politiska enheter skulle vara hänsynslösa mot strunta i.

Fossilbränslen inkluderar olja (dvs. petroleum), kol och naturgas. En av dessa är en tjock vätska, en annan en fast och den tredje en mindre tät vätska, men de har alla ett gemensamt ursprung. Som namnet antyder, härrör dessa bränslen från material som en gång var en del av levande saker, både djur och växter, i ett mycket avlägset förflutet. Dessa förhistoriska organismer komprimerades under en miljonårsperiod av stenar, men bara när temperatur- och tryckförhållandena gynnade processen; det är bara en liten del av det gamla livet omvandlades till fossila bränslen idag, precis som endast ett litet antal förhistoriska djur och växter resulterade i bildande av fossiler som gav dagens mänskliga paleontologer specifika ledtrådar om hur dessa organismer, från dinosaurier till jätte ormbunkar, såg ut och hur de levde.

Olja: Detta fossila bränsle används främst för uppvärmning och transport, och det är källan till bensin i dess olika former. Det är förmodligen den mest värdefulla varan världen över och har förändrat civilisationen på ett antal uppenbara och avgörande sätt.

USA förlitar sig starkt på att andra länder uppfyller sina massiva oljekrav, och vissa av dessa nationer är föremål för pågående politisk omvälvning. US Department of Energy's Office of Petroleum Reserves (OPR) upprätthåller en nödstash av olja om utländsk försörjning plötsligt bryts. Denna leverans, uppdelad i tre källor, inkluderar nästan tre fjärdedelar av en miljard fat olja.

Kol: Detta fossila bränsle är den största inhemska producerade energikällan i USA och ger en betydande del av elförsörjningen. År 2015 producerade USA över 900 miljoner ton kol, och cirka 25 procent av alla kolreserver i världen tros ligga inom Amerikas gränser. Kol är också en mycket billig energikälla, pund för pund.

Tyvärr är kol extremt problematiskt ur föroreningssynpunkt. Det finns också en viss fråga om hur tillgängliga de stora kolreserverna i USA verkligen är. När energiekonomin går mot förnybara källor kommer sannolikt alla fossila bränslen att bli betonade under årtiondena till kommer, men kolindustrin kan vara särskilt sårbar till följd av offentligt tryck såväl som grundläggande ekonomiskt verkligheter.

Naturgas: Från och med 2018 var USA världens ledande producent av naturgas. Mycket av detta är den naturgas som utvunnits från skiffer, en typ av sedimentärt berg. Denna typ av naturgas, kallad skiffergas och består huvudsakligen av metan (CH₄), har utvecklats till ett ämne med intensivt intresse och medföljande kontrovers tack vare nyligen utvecklade sätt att extrahera den från marken och möjliggöra avtappning i avsevärda reserver som har legat vilande i berg fram till nu. En av dessa, hydraulisk frakturering ("fracking"), har blivit ett mål för miljögrupper tack vare dess potential och observerade effekter på berget från vilket det avlägsnas, inklusive den ökade risken för jordbävningar när avloppsvatten från frackning sprutas in i jord.

801 miljoner ton kol förbrukades i USA 2015, nästan allt i syfte att generera el. Baserat på nuvarande prognoser förväntas detta antal gradvis minska till cirka 557 miljoner ton år 2040, en genomsnittlig nedgång på cirka 1,4 procent per år. Detta trots att den amerikanska befolkningen växer (om än inte så snabbt som den utvecklingsländer) och det faktum att USA antas ha 257 miljarder ton kol boka. Som referens är en miljard 1 000 miljoner, så mängden kol som återstår under jorden i Amerika är cirka 300 gånger den mängd som för närvarande bränns årligen.

Medan West Virginia och Pennsylvania får mycket uppmärksamhet när ämnet för amerikansk kolbrytning uppstår, från och med 2018, cirka 57 procent av kolet som bryts i USA kom ut ur marken av stater i västra halvan av landet - 42 procent från staten Wyoming ensam. Detta beror på det faktum att detta "kolmärke" har lägre svavelhalt. Oavsett, kolförbränning släpper ut växthusgaser, inte bara koldioxid (CO₂) men också metan (CH₄), och dess utvinning stör den naturliga miljön oavsett vilken försiktighet som vidtas för att minimera skador på lokala miljöer.

Föroreningar med fossila bränslen står i centrum för en av de mest omtvistade och viktiga nationella konversationerna i USA, liksom en drivkraft för politiska, ekonomiska och teknologiska rörelser över hela världen värld.

Alla fossila bränslen innehåller stora mängder kol; om du har följt energi- och klimatdebatten på någon nivå har du sannolikt hört termen "kol fotavtryck "som används för att beskriva den relativa mängden fossila bränslen som används av en viss sektor, utrustning eller gemenskap. Fossila bränslen innehåller också betydande mängder av grundämnena väte, syre, kväve och svavel. Alla dessa element är mycket reaktiva, både med varandra och med olika element i luften och på marken.

De primära föroreningarna som frigörs från förbränning av fossila bränslen är kolmonoxid (CO), koldioxid (CO₂svaveldioxid (SO₂), kväveoxider av kemisk form NO_x (främst kvävedioxid eller NO₂kväveoxid (N₂O), olika kolväten (metan, CH₄, som är ett sådant exempel) och ämnen som kollektivt kallas flyktiga organiska föreningar, eller VOC. Några av dessa är farliga i sina ursprungliga former; andra skadar särskilt först när de kombineras med andra annars godartade reagenser i atmosfären.

Den överlägset mest omtänksamma och omtalade av dessa föreningar är CO₂. Eftersom kol utgör mellan 60 och 90 procent av massan av de förbrända fossila bränslena, har CO₂ är den huvudsakliga produkten av förbränning av fossila bränslen världen över. Kina har blivit CO: s största utsläpp₂ på planeten, med en total massa på 8,32 miljarder ton 2010. (Ett ton är 1000 kilo, eller cirka 2200 pund, vilket gör ett ton ungefär 10 procent mer massivt än ett standardton.) USA, rankade tvåa i denna tvivelaktiga kategori 2010 med en produktion på 5,61 miljarder metriska ton. (Kinas befolkning från och med 2018 var över fyra gånger USA: s)

Medan CO₂ får huvuddelen av uppmärksamheten som en växthusgas - vilket betyder ett ämne som kan fånga oönskad värme i jordens atmosfär och bidra till det ökande genomsnittet yt- och havstemperaturer som nu drabbas av planeten och förväntas fortsätta okontrollerat utan en allvarlig ansträngning för att omstrukturera hela energimetoden i världen över - CH₄ är faktiskt en mer potent växthusgas, molekyl per molekyl, än CO₂ är. Effekterna av CO₂ dominerar mer än metan, helt enkelt för att det finns så mycket mer av det i atmosfären, även om CO₂ står för mindre än 1 procent av gaserna i atmosfären. Vad gör CH₄ särskilt oroande är att dess utsläpp inte bara härrör från förbränning av naturgas utan under borrning och även under transport av naturgas i rörledningar.

Effekter på klimatet utgör en liten bråkdel av den skada som fossila bränslen kan orsaka. Faktum är att även om det inte fanns några effekter alls på planetens temperatur på CO₂ och CH₄ utsläpp skulle fossilbränsleförbränning fortfarande vara problematisk. Till exempel kan kväveoxider kombineras med andra atmosfäriska element från smog (ozon på marknivå) och surt regn. Ammoniak (NH₄) produceras också vid förbränning av fossila bränslen. De flesta kväveoxider når miljön via fordonsutsläpp. VOC bidrar också till bildandet av smog. Partiklarna (PM) som bildas i atmosfären tack vare förbränning av fossila bränslen kan orsaka eller förvärra olika kroniska lungsjukdomar, såsom astma och bronkit.

I ett nötskal är förbränningen av någon form av fossilt bränsle nästan säker på att något blir varmare, farligare eller surare, eller på annat sätt ta på sig egenskaper som är oönskade för ekosystemet som helhet.

Som nämnts har USA bara en hel del olja stuvad i reserver och miljarder ton kol under jord. Oavsett vad du kanske har hört om den överhängande torkningen av olja och naturgasbrunnar är det troligtvis en överdrift. I stället handlar det om farorna med att bränna fossila bränslen som motiverar energipionjärer och miljöledare att driva många kända alternativ till fossila bränslen, gemensamt kända som "ren energi". Dessa inkluderar sol, vind, vattenkraft, biobränslen och kärnkraft kraft; av dessa anses alla utom kärnkraft förnybara såväl som "rena" (kärnkraft kommer från uran, vilket är en begränsad resurs).

Förutom att använda dessa alternativa bränslen i större utsträckning kan människor arbeta för att använda fossila bränslen mer effektivt genom att vara samvetsgranna. Företag kan till exempel hantera och minska utsläppen, öka energieffektiviteten på arbetsplatsen genom strängare övervakning av slösaktig användning av el och även se på att köpa förnybar energi. Det är dock också viktigt för individer att delta i aktiv energibesparing. Att stänga av dina lampor, datorer, tv-apparater, videospel och annan elektrisk utrustning när de inte används kan låta som en gammal, trött avstå från en gnagande förälder, men dessa åtgärder gör att man sparar ett stort antal kilowattimmar per år när människor är uppmärksam.

Slutligen, gå eller cykla till jobbet när det är möjligt, eller använda kollektivtrafik som bussar och spårväg (många av dem är nu att använda hybridbränslen) är inte bara fördelaktigt för miljön utan underlättar också stressen att behöva köra på trånga vägar och andas in andra uttömma.