מהם דלקים מאובנים?

Send

המונח "דלקים מאובנים" נזרק לא מעט בימינו. לעתים קרובות יותר מאשר לא, זה עולה בהקשר של סוגיות סביבתיות, שינויי אקלים או מה שמכונה "משבר האנרגיה". בנוסף להיותו מקור זיהום עיקרי, התלות של האנושות בדלקים מאובנים הביאה למעט חרדה בעשורים האחרונים והובילה דרישות לחלופות.

אבל בדיוק מה הם דלקים מאובנים? בעוד שרוב האנשים נוטים לחשוב על בנזין ושמן כאשר הם שומעים את המילים הללו, זה חל למעשה על מקורות אנרגיה רבים ושונים שמקורם בחומר אורגני מפורק. איך האנושות הייתה כל כך תלויה בהם, ומה נוכל להסתכל על מנת להחליף אותם, הם כמה מהחששות הגדולים העומדים בפנינו כיום.

הגדרה:

דלקים מאובנים מתייחסים למקורות אנרגיה הנוצרים כתוצאה מפירוק אנאירובי של חומר חי המכיל אנרגיה כתוצאה מפוטוסינתזה קדומה. בדרך כלל, אורגניזמים אלה מתו במשך מיליוני שנים, וחלקם מתוארכים לתקופה הקריוגנית (לפני כ- 650 מיליון שנה).

דלקים מאובנים מכילים אחוזים גבוהים של פחמן ואנרגיה מאוחסנת בקשרים הכימיים שלהם. הם יכולים לקבל צורה של נפט, פחם, גז טבעי ותרכובות פחמימניות דליקים אחרות. בעוד שנפט וגז טבעי נוצרים על ידי פירוק של אורגניזמים, הפחם והמתאן הם תוצאות הפירוק של צמחים יבשתיים.

במקרה של הראשון, ההערכה היא כי כמויות גדולות של פיטופלנקטון וזואופלנקטון התיישבו על קרקעית הימים או האגמים לפני מיליוני שנים. במהלך מיליוני שנים רבות, חומר אורגני זה התערבב בבוץ ונקבר תחת שכבות משקעים כבדות. החום והלחץ שנוצרו גרמו לחומר האורגני להשתנות כימית, ובסופו של דבר נוצרו תרכובות פחמן.

במקרה של האחרון, המקור היה חומר צמחי מת שכוסה במשקעים בתקופת הפחמן - כלומר סוף תקופת דווון לראשית תקופת פרמיאן (לפני 300 ו -350 מיליון שנה). עם הזמן, מרקמים אלה התמצקו או הפכו לגזים ויצרו שדות פחם, מתאן וגזים טבעיים.

שימושים מודרניים:

פחם שימש מאז ימי קדם כדלק, לעיתים קרובות בכבשן לכדי עפרת מתכת. שמן לא מעובד ולא מזוקק נשרף כבר מאות שנים במנורות לצורך התאורה, ופחמימנים חצי מוצקים (כמו זפת) שימשו לאיטום מים (בעיקר על קרקעית הסירות ועל הרציפים) ולהטמעה.

השימוש הנרחב בדלקים מאובנים כמקורות אנרגיה החל במהלך המהפכה התעשייתית (המאה ה -19 - 19), שם החלו פחם ונפט להחליף מקורות מן החי (כלומר שמן לוויתן) למנועי קיטור. בזמן המהפכה התעשייתית השנייה (1870 - 1914 בקירוב) החלו לשמש נפט ופחם להפעלת גנרטורים חשמליים.

המצאת מנוע הבעירה הפנימית (כלומר מכוניות) הגדילה את הדרישות לנפט באופן אקספוננציאלי, כמו גם פיתוח מטוסים. התעשייה הפטרוכימית התפתחה במקביל, כאשר נפט משמש לייצור מוצרים הנעים בין פלסטיק לפלסטיק. בנוסף, זפת (מוצר שאריות ממיצוי נפט) נעשה שימוש נרחב בבניית כבישים וכבישים מהירים.

דלקים מאובנים הפכו למרכזיים בייצור, בתעשייה ובתחבורה מודרנית בגלל האופן בו הם מייצרים כמויות משמעותיות של אנרגיה ליחידת מסת. נכון לשנת 2015, לפי סוכנות האנרגיה הבינלאומית (IEA), צרכי האנרגיה בעולם עדיין מספקים בעיקר על ידי מקורות כמו פחם (41.3%) וגז טבעי (21.7%), אם כי הנפט צנח ל -4.4% בלבד.

גם ענף הדלק המאובנים מהווה חלק ניכר מהכלכלה העולמית. בשנת 2014 צריכת הפחם העולמית עלתה על 3.8 מיליארד טון מטרי והיוו הכנסות של 46 מיליארד דולר בארה"ב בלבד. בשנת 2012 הגיעה ייצור הנפט והגז העולמי ליותר מ- 75 מיליון חביות ליום, בעוד שההכנסות העולמיות שהניבו התעשייה הגיעו לכ -1.247 טריליון דולר.

ענף הדלק המאובנים נהנה גם הוא מהגנה רבה וממדיצי תמריץ ברחבי העולם. דוח של ה- IEA משנת 2014 הצביע על כך שתעשיית הדלק המאובנים גובה 550 מיליארד דולר בשנה בסובסידיות ממשלתיות עולמיות. עם זאת, מחקר שנערך על ידי קרן המטבע הבינלאומית (IMF) ב –2015 הצביע על כך שהעלות האמיתית של סובסידיות אלה לממשלות ברחבי העולם היא בסביבות 5.3 טריליון דולר ארה"ב (או 6.5% מהתמ"ג העולמי).

השפעות סביבתיות:

הקשר בין דלקים מאובנים וזיהום אוויר במדינות מתועשות ובערים הגדולות ניכר מאז המהפכה התעשייתית. מזהמים הנוצרים משריפת פחם ושמן כוללים פחמן דו חמצני, פחמן חד חמצני, תחמוצות חנקן, דו תחמוצת הגופרית, תרכובות אורגניות נדיפות ומתכות כבדות, אשר כולן קשורות למחלות נשימה ולסיכון מוגבר למחלות.

שריפת דלקים מאובנים על ידי בני אדם היא גם המקור הגדול ביותר לפליטות של פחמן דו חמצני (כ -90%) ברחבי העולם, שהוא אחד מגזי החממה העיקריים המאפשרים לכפות קרינה (המכונה גם אפקט החממה), ותורם ל התחממות גלובלית.

בשנת 2013 הודיע הממשל הלאומי לאוקיאנוס והאטמוספירה כי מפלסי ה- CO² באטמוספרה העליונה הגיעו ל -400 חלקים למיליון (ppm) לראשונה מאז החלו המדידות במאה ה -19. בהתבסס על הקצב הנוכחי בו הפליטות צומחות, נאס"א מעריכה שרמות הפחמן עשויות להגיע בין 550 ל- 800 עמודים לדקה במאה הקרובה.

אם התרחיש הקודם הוא המקרה, נאס"א צופה עלייה של 2.5 מעלות צלזיוס בטמפרטורות העולמיות הממוצעות, דבר שיהיה בר-קיימא. עם זאת, אם יתברר שהתרחיש האחרון הוא המקרה, הטמפרטורות העולמיות יעלו בממוצע 4.5 מעלות צלזיוס, מה שהופך את החיים לבלתי נסבלים עבור חלקים רבים של כדור הארץ. מסיבה זו מחפשים חלופות לפיתוח ואימוץ מסחרי נרחב.

אלטרנטיבות:

בשל ההשפעות ארוכות הטווח של השימוש בדלק מאובנים, מדענים וחוקרים מפתחים אלטרנטיבות כבר למעלה ממאה שנה. אלה כוללים מושגים כמו כוח הידרואלקטרי - שקיים מאז סוף המאה ה -19 - בהם מים נופלים משמשים לסיבוב טורבינות וייצור חשמל.

מאז המחצית האחרונה של המאה העשרים, נראה כי גם כוח גרעיני הוא אלטרנטיבה לפחם ולנפט. כאן משתמשים בכורים ביקוע איטי (הנשענים על אורניום או ריקבון רדיואקטיבי של יסודות כבדים אחרים) לחימום מים, אשר בתורם מייצרים אדים לסיבוב טורבינות.

מאז אמצע המאה השנייה, הוצעו מספר שיטות נוספות שנעו בין הפשוטות למתוחכמות ביותר. אלה כוללים כוח רוח, כאשר שינויים בזרימת האוויר דוחפים טורבינות; אנרגיה סולארית, שם תאים פוטו-וולטאים ממירים את האנרגיה של השמש (ולעיתים גם חום) לחשמל; כוח גיאותרמי, הנשען על קיטור שהופעל מקרום כדור הארץ כדי לסובב טורבינות; וכוח גאות ושפל, בו שינויים בגאות והשפל דוחפים טורבינות.

דלקים אלטרנטיביים נגזרים גם ממקורות ביולוגיים, בהם משתמשים במקורות צמחיים וביולוגיים להחלפת בנזין. מימן מפותח גם כמקור כוח, החל מתאי דלק מימן ועד מים המשמשים להפעלת בעירה פנימית ומנועים חשמליים. כמו כן מתפתח כוח היתוך, בו אטומי מימן ממוזגים בתוך הכורים לייצור אנרגיה נקייה ושופעת.

באמצע המאה ה -21, צפויים דלקים מאובנים להתיישן, או לפחות ירידה משמעותית מבחינת השימוש בהם. אך מבחינה היסטורית, הם נקשרו לפיצוצים הגדולים והממושכים ביותר בגידול האדם. עדיין נותר לראות האם האנושות תשרוד את ההשפעות לטווח הארוך של צמיחה זו - שכללה כמות אינטנסיבית של שריפת דלק מאובנים ופליטת גזי חממה.

כתבנו מאמרים רבים על דלקים מאובנים עבור מגזין החלל. הנה מהי השפעת חממה משופרת ?, גזים באטמוספירה, מה גורם לזיהום אוויר ?, מה אם נשרוף הכל ?, מהי אנרגיה חלופית ?, ו"שינויים באקלים בטוחים יותר מאי פעם ", נכתב בדו"ח חדש.

אם תרצה לקבל מידע נוסף על דלקים מאובנים, בדוק את מצפה הכוכבים של נאס"א. והנה קישור למאמר של נאס"א בנושא שמירה על האווירה שלנו.

לאסטרונומיה קאסט יש גם כמה פרקים הרלוונטיים לנושא. הנה פרק 51: כדור הארץ ופרק 308: שינויי אקלים.

מקורות: