Изкопаеми горива: определение, видове и произход — въглища, нефт, природен газ

Изкопаеми горива: дефиниция, видове и произход — всичко за въглища, нефт и природен газ, добив, свойства и екологично въздействие в едно изчерпателно ръководство.

Изкопаемите горива са горива, които произхождат от стари форми на живот, разлагали се в продължение на дълъг период от време. Трите най-важни изкопаеми горива са въглища, петрол и природен газ.

Нефтът и газът са въглеводороди (молекули, в които има само водород и въглерод). Въглищата са предимно въглерод. Тези горива се наричат изкопаеми, тъй като се изкопават от земята. При добива на въглища се изкопава твърдо гориво, а при сондажите за газ и нефт - течно гориво. До Средновековието изкопаемите горива не са били много използвани. Въглищата стават основен вид гориво с индустриалната революция.

Как се формират

Процесът на образуване на изкопаемите горива отнема милиони години и включва натрупване на органичен материал, погребване под седиментни слоеве, и продължително действие на топлина и налягане.

• Въглища: Започват като растителни останки в блатисти райони. С течение на времето растителността се подлага на частично разлагане и формира торф, който при по-нататъшно погребване и преобразуване дава лигнит, каменни въглища (битуминозни) и най-висококачествения антрацит.
• Петрол и природен газ: Произхождат предимно от микроскопичен фитопланктон и други морски организми, които са се натрупали по морското дъно. Под ботуша на седиментите и под въздействието на топлина тези органични материали се превръщат първо в вещество, наречено кероген, а след това в течни и газообразни въглеводороди. Газът може да се отдели и мигрира в порести скали и да се задържи в геоложки капани.

Видове и категории

Изкопаемите горива се делят по физическо състояние и качество:

• Въглища: лигнит (ниско качество), битуминозни въглища и антрацит (високо качество, по-голямо съдържание на въглерод и повече енергия при изгаряне).
• Петрол: суров нефт с различен вискозитет и състав; от него се преработват бензин, дизел, керосин и петрохимикали.
• Природен газ: главно метан (CH4), понякога придружен от етан, пропан и бутан; използва се за отопление, производство на електричество и в индустрията.
• Необичайни източници: нефтени пясъци, сланцеви масла и шистови (сланцеви) газове — тези ресурси изискват специални технологии за добив (например хидравличен фракинг).

Методи на добив

Добивът включва различни техники в зависимост от ресурса:

• Добив на въглища: открит рудник (surface mining) или подземни мини (underground mining).
• Добив на нефт и газ: сондажи на сушата и в морето; използват се и методи за извличане от труднодостъпни находища (въглеводородни шисти, нефтени пясъци).
• Модерни технологии: хоризонтално сондиране, фракинг, системи за мониторинг и безопасност при офшорни платформи.

Употреби

Изкопаемите горива имат широк спектър на приложение:

• Производство на електроенергия (особено въглища и газ).
• Транспорт (бензин и дизел от петрол).
• Отопление и промишлени процеси.
• Суровини за химическата и петрохимическата промишленост (пластмаси, торове, разтворители и др.).

Въздействие върху околната среда и здравето

Изкопаемите горива са основен източник на въглеродни емисии, което допринася за изменението на климата. Някои ключови проблеми:

• Изгарянето на въглища и петрол освобождава въглероден диоксид (CO2), а природният газ — предимно CO2 и метан (CH4), който е по-силен парников газ, когато изтича неизгорял.
• Замърсяване на въздуха (сажди, NOx, SO2), което вреди на дихателната система и води до здравословни проблеми.
• Риск от нефтени разливи, замърсяване на почви и водни екосистеми.
• Дестабилизация на ландшафта при открит добив и вреди за екосистемите и местните общности.
• Професионални заболявания — например заболявания при миньорите (черен дроб, белодробни заболявания) и опасности при сондажите (взривове, аварии).

Енергийна сигурност, икономика и бъдеще

Изкопаемите горива имат ключова роля в световната икономика и геополитика. Запасите и цените влияят върху енергийна сигурност и политика. В същото време расте натискът за декарбонизация на икономиката:

• Много държави инвестират в редуциране на зависимостта от въглеводороди чрез енергийна ефективност, възобновяеми източници (слънце, вятър, хидро) и ядрена енергия.
• Технологии като улавяне и съхранение на въглерод (CCS) и използване на природен газ като „премостващо“ гориво също играят роля в прехода.
• Дебатът за „пиков петрол“ и дългосрочни запаси продължава, като фактори като търсене, нови технологии и политически решения определят темповете на промяна.

Какво да запомним

• Изкопаемите горива са резултат от дълги геоложки процеси и осигуряват голяма част от съвременната енергия.
• Те поддържат индустриалното общество, но имат значителни екологични и здравни разходи.
• Преходът към по-чисти енергийни източници и намаляване на емисиите е сред основните предизвикателства на нашето време.

Проблеми

Основната част от замърсяването на въздуха се дължи на изгарянето на изкопаеми горива. То може да бъде намалено чрез повишаване на ефективността на горивния процес и чрез използване на различни техники за намаляване на отделянето на вредни газове. Това замърсяване е причина за затоплянето на Земята, което се нарича глобално затопляне. Освен това те са невъзобновяеми ресурси, има само ограничено количество въглища, газ и нефт и не е възможно да се произвеждат повече. В крайна сметка всички изкопаеми горива ще бъдат изчерпани. Някои учени смятат, че въглищата ще се изчерпят до 2200 г., а петролът - до 2040 г.

Използват се възобновяеми енергийни източници като биомаса, например дърва за огрев. Страните също така увеличават използването на вятърна енергия, енергия от приливите и отливите и слънчева енергия за производство на електроенергия. Някои правителства помагат на производителите на автомобили да разработват електрически и хибридни автомобили, които ще използват по-малко петрол.

 
Електроцентрала за изгаряне на въглища в Полша  

Въпроси и отговори

В: Какво представляват изкопаемите горива?

В: Кои са трите най-важни изкопаеми горива?

В: От какво се състоят нефтът и природният газ?

В: Как се добиват тези изкопаеми горива?

В: Кога хората са започнали да използват изкопаеми горива?

В: Въглищата съставени ли са предимно от въглерод?

Търсене по буква