وقود أحفوري

الفحم، من أنواع الوقود الأحفوري.
استهلاك الوقود الأحفوري للفرد في أكثر 20 بلد اكتظاظاً بالسكان.[1][2]
نسبة الناتج المحلي لكل كيلوگرام مستهلك من كربون الوقود الأحفوري في أكبر 20 اقتصاد في العالم. البلدان ذوي الناتج المحلي الإجمالي المرتفع لكل نسبة كيلوگرام كربون، البرازيل وفرنسا، تنتج كميات أكبر من الطاقة الكهرومائية والنووية، بالترتيب.[1][3]

الوقود الأحفوري Fossil fuels، هو الوقود الذي تشكل عن طريق عمليات طبيعية مثل الهضم اللاهوائي للعضيات النافقة المدفونة. عمر العضيات والوقود الأحفوري الناتج عنهم عادة ما يصل لملايين لاسنين، وفي بعض الأحيان يتجاوز 650 مليون سنة.[4] يحتوي الوقود الأحفوري على نسب كبيرة من الكربون ويشمل الفحم، النفط، والغاز الطبيعي.[5] مدى المواد المواد المتايطرة في الكربون المنخفض:نسب الهيدروجين مثل الميثان، إلى النفط المسال إلى المواد الغير متاطيرة التي تتكون بالكامل من الكربون النقي، مثل فحم أنتراسيت. قد يتواجد الميثان في حقول الهيدروكربون، بمفرده، أو مرتبط مع النفط، أو على صورة هيدرات الميثان. النظرية القائلة بأن الوقود الأحفوري قد تشكل من الرفات المتحجرة للنباتات الميتة[6] بتعرضه للحرارة والضغط في قشرة الأرض لملايين السنين[7] (انظر النظرية الأحيائية) طرحها لأول مرة گيورگ أگريكولا عام 1556 وفيما بعد ميخائيل لومونوسوڤ في القرن الثامن عشر.

قدرت ادارة معلومات الطاقة أنه في 2007 كانت المصادر الرئيسية للطاقة تتكون من النفط 36.0%، الفحم 27.4%، الغاز الطبيعي 23.0%، نسبة 86.4% يساهم فيها الوقود الأحفوري في الاستهلاك الأولي للطاقة في العالم.[8] المصادر غير الأحفورية في 2006 كانت تشمل الكهرومائية 6.3%، النووية 8.5%، وأخرى (حرارية أرضية، شمسية، المد والجزر، الرياح، الخشب، النفايات) بنسبة 0.9%.[9] الاستهلاك العالمي من الطاقة يتزايد إلى حوالي 2.3% سنوياً.

يعتمد تركيب الوقود الأحفوري على دورة الكربون في الطبيعة وبهذا يتم تخزين الطاقة الشمسية عبر العصور القديمة ليتم اليوم استخدام هذه الطاقة. وحسب التقديرات العالمية ستغطي المصادر الأحفورية في عام 2030 حوالي 90% من الحاجة العالمية للطاقة. في عام 2005 بلغت هذه النسبة 81%. أما الكتلة الحيوية فهي تستخرج من الخشب ومن فضلات عضوية مختلفة.

وقد قامت الثورة الصناعية في القرنين الثامن والتاسع عشر تزامنا مع استعمال الطاقة الأحفورية في المجال التقني ، وخاصة الفحم الحجري في ذاك الوقت . أما في يومنا هذا، فيلعب النفط الخام الدور الأكبر في تلبية احتياجات الطاقة نظرا لسهولة استخراجه و معالجته و نقله، مما يجعله أزهد ثمنا. وكما سبق، تعتمد مواد الاحتراق الأحفورية على مركبات عنصر الكربون. عند احتراق الكربون مع غاز الأكسجين تنبعث طاقة على شكل حرارة إضافة إلى انبعاث غاز ثاني أكسيد الكربون ومواد كيميائية أخرى كأكسيد النيتروجين والسُّخام وكميات من الجسيمات .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

المنشأ

حيث أن حقول النفط تقع فقط في مناطق محددة على كوكب الأرض،[10] فهناك مجموعة مختارة من البلدان التي لديها اكتفاء ذاتي من النفط؛ وهناك بلدان أخرى تعتمد على القدرات الانتاجية للنفط في هذه الدول.


أنواع الوقود الأحفوري

النفط والغاز

ماتت المخلوقات العضوية واستقرت في قاع المحيطات وسط طبقة من الرسوبات دون أن يدخل الهواء إليها. وغطتها طبقات أرضية أخرى، حتى تكوّنت فوق هذه المواد العضوية وبفعل مر السنين (حوالي 500 مليون سنة) طبقة عازلة.

ومع عدم وجود الأكسجين فككت البكتيريا هذه المواد العضوية إلى مكونات كيميائية أبسط تركيبا. وبفعل الضغط والحرارة، تكوّنت المركبات الهيدروكربونية.

أما الماء الذي بقى، فتبخّر أو ترسّب. فترتفع عندئذ هذه المواد الهيدروكربونية التي تكون أخف وزنا من الطبقات الأرضية أو الحجرية التي فوقها، لتستقر أخيرا تحت الطبقات الجيولوجية التي تمنع ارتفاعها المستمر هذا.

أما القسم الغازي من هذه المواد وهو الغاز الطبيعي، فيطفو بدوره على الجزء السائل منه (النفط السائل).

الخث والفحم

تولّد الفحم من بقايا النباتات التي انقطع عنها الهواء - مثلا في المستنفعات - والتي لم تتمكن من التحلل و تعرضت لاحقا لضغط كبير وحرارة خارجية. أما الماء والشوائب، فقد تطايرت مع الوقت ليكون الخث والفحم بدرجات مختلفة من حيث الخليط والنقاوة والكثافة.

يعتبر الفحم الحجري أكثر أنواع الفحم قيمة وذلك لنقاوته العالية وكثافته الكبيرة، مما يعني أنه يتكون من عنصر الكربون بشكل أساسي. وبهذه المواصفات يمتلك الفحم الحجري على قدرة احتراق وسعرات حرارية عالية القيمة.

أما اللّيجنيت وهو من أنواع الفحم الحجري، فهو بني اللون، ويعتبر أقل جودة نظرا لكثافته الأقل ولوجود شوائب من الكبريت فيه. وتكون قدرته الحرارية أقل منها للفحم الحجري الصافي.

الأهمية

مصفاة پتروكيماويات في گرانموث، إسكتلندا، المملكة المتحدة.

الاحتياطيات

بئر نفط في خليج المكسيك.

استنادا إلى الأساليب الحالية المتبعة لتقدير احتياطات الوقود الأحفوري التي يمكن استخراجها بشكل ذو مردود مادّي، يبلغ أمد استخدام الفحم الحجري 150 عاما، والغاز 60 عاما، والنفط الخام حوالي 40 عاما، مع اعتبارنا أن كمية الاستهلاك للطاقة بقيت ثابتة (مدى ثابت لتقدير الاحتياط النفطي).

وبلغ المدى الثابت للاحتياطات النفطية في عام 1919 حوالي 20 سنة فقط. بينما يصل اليوم إلى 35- 40 سنة، وذلك نظرا إلى الإيجاد المستمر لاحتياطات جديدة، وبفضل طرق وأساليب جديدة ومحسّنة تسهّل اليوم استخراج الوقود عما كانت عليه في أوائل القرن العشرين.

المتوقع في العقود القادمة وصول احتياج الطاقة لذروته، مما سيرفع ذروة إنتاج النفط. وبهذا يتوقع أن ينخفض حجم الإنتاج النفطي، مما يعني أن هذه الثغرة في الإمداد يجب أن يتم سدها عبر استهلاك أقل للطاقة، وباستخدام طاقات بديلة كالطاقة المتجددة مثلا، بحيث يتم الاستغناء شيئا فشيئا عن الوقود الأحفوري كمصدر رئيسي للطاقة.


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

القيود والبدائل

التأثيرات البيئية

انبعاثات كربون الوقود الأحفوري في العالم حسب نوع الوقود، 1800–2007. ملاحظة: الكربون يمثل فقط 27% من كتلة CO2
اختلافات ثاني أكسيد الكربون في ال400.000 سنة الأخيرة، يظهر ارتفاعاً منذ الثورة الصناعية.

يتميز الوقود الأحفوري بامتلاكه كثافة طاقة عالية وبسهولة نقله وتخزينه. وبمعالجته بتروكيميائيا، يمكن الاستحصال على أنواع مختلفة منه وخاصة من الوقود السائلة والغازية الأحفورية، حيث يتم تأمين وقود منها للمحركات والطائرات والسفن بعد المعالجة اللازمة.[11]

احتراق الوقود الأحفورية من العوامل الرئيسية لتلوث الهواء والتسبب في الاحتباس الحراري الناتج عن غازات تغلّف المجال الجوي وتمنع الانعكاس الحراري الصادر من الأرض من انتقاله إلى خارج الكوكب، مما يسبب ارتفاعا في درجات حرارة الأرض.


انظر أيضاً

المصادر

  1. ^ أ ب http://cdiac.esd.ornl.gov/trends/emis/top2002.tot
  2. ^ "The World Factbook". Cia.gov. Retrieved 2014-03-12.
  3. ^ "The World Factbook". Cia.gov. Retrieved 2014-03-12.
  4. ^ Paul Mann, Lisa Gahagan, and Mark B. Gordon, "Tectonic setting of the world's giant oil and gas fields," in Michel T. Halbouty (ed.) Giant Oil and Gas Fields of the Decade, 1990–1999, Tulsa, Okla.: American Association of Petroleum Geologists, p. 50, accessed 22 June 2009.
  5. ^ "Fossil fuel". ScienceDaily.
  6. ^ Novaczek, Irene (September 2000). "Canada's Fossil Fuel Dependency". Elements. Retrieved 2007-01-18.
  7. ^ "Fossil fuel". EPA. Archived from the original on March 12, 2007. Retrieved 2007-01-18.
  8. ^ "U.S. EIA International Energy Statistics". Retrieved 2010-01-12.
  9. ^ "International Energy Annual 2006". Retrieved 2009-02-08.
  10. ^ Oil fields map. quakeinfo.ucsd.edu
  11. ^ الوقود الأحفوري، صناع الحياة الهندسية


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

وصلات خارجية

جدل