I slutet av 1800-talet utvecklade forskarna grunden för att helt utnyttja vattenkraft och naturgas, två former av energi som driver mycket av världens infrastruktur idag. Förutom deras fördelar utgör båda formerna logistiska, ekonomiska och etiska utmaningar, vilket främjar en viss debatt om deras långsiktiga livskraft som hållbara energikällor.
Utnyttja strömmar
Egyptiska och grekiska civilisationer använde kraften i rinnande vatten för tusentals år sedan, först med vattenhjul för att vända kvarnstenar och slipa vete. Senare fabriker på 1700-talet utvecklade liknande system för att massproducera textilier och möbler. Att gifta sig med den sena 1800-talets elektriska generator med vattenkraft är det som möjliggjorde en stadig elkälla. 1881 blev Niagarafallen platsen för den första vattenkraftverket, som används för att driva stadens gatlyktor. Över 200 fler anläggningar byggdes i USA under de kommande tio åren. Efter att Bureau of Reclamation grundades 1902 byggdes över 220 dammar för bevattning och kraft över västra USA och 56 var utrustade med vattenkraftverk.
Vattenkraftutmaningar
Dammarna som används för att generera vattenkraft påverkar miljön på flera nivåer. Arter som trivs i floders ekosystem kan drabbas i reservoaren som skapas av en fördämning och näringsrika sediment som fångats upp av dammkonstruktion kan leda till mindre fertilitet för översvämningar och delta nedströms. Överraskande bidrar dammar också till växthusgasuppbyggnad när levande växter nedsänkt av en nybildad reservoar dör och bryts ner till koldioxid eller metan. Dammar medför också betydande kostnader för markrättigheter där så är tillämpligt, konstruktion och underhåll.
I behov av en rörledning
Forntida register från 200 f.Kr. ange hur kineserna skapade bambu-rörsystem för att bränna naturgas, som de använde för att avdunsta saltvatten och producera salt. På samma sätt tillät byggandet av infrastruktur på 1800-talet naturgas att transporteras med rör och användas för ljus i hushålls- och affärsstrukturer. Efterfrågan på el i kombination med de inneboende svårigheterna att transportera naturgas begränsades omfattande adoption, även om produktionen fortfarande ökade för att möta den regionala efterfrågan på uppvärmning av vatten, bostäder och matlagning. Produktionen av naturgas nådde sin topp i USA 1973; cirka 17 procent av naturgasen som används i USA importeras nu, mestadels från Kanada.
Naturliga överväganden
Naturgas producerar mycket mindre koldioxid vid förbränning, vilket gör den till en renare energikälla än andra fossila bränslen som olja eller kol. Det måste dock lagras och transporteras i högtrycksförseglingsbara inneslutningssystem, annars läcker det. Naturgasfyndigheter förekommer ofta nära kolgruvor och oljebrunnar och består vanligtvis av metan med andra föreningar som butan, propan, vattenånga eller koldioxid. Naturgas kan också extraheras från okonventionella källor, såsom metan extraherad från deponier eller avloppsreningsverk, vilket gör den till en förnybar resurs. Naturgas såsom avlagringar som finns i grunda kolbäddar kan innehålla stora mängder vatten, vilket skapar avrinning eller avfallshanteringskomplikationer för den lokala miljön.