Mõistet “fossiilkütused” visatakse tänapäeval üsna palju. Enamasti kerkib see esile keskkonnaprobleemide, kliimamuutuste või nn energiakriisi kontekstis. Lisaks sellele, et inimkonna sõltuvus fossiilkütustest on peamine saasteallikas, on see viimastel aastakümnetel tekitanud ka üsna suurt ärevust ja tekitanud nõudmisi alternatiivide järele.
Aga mis on fossiilkütused? Kuigi enamik inimesi kipub nende sõnade kuuldes mõtlema bensiinile ja õlile, kehtib see tegelikult paljude erinevate energiaallikate kohta, mis on saadud lagunenud orgaanilisest materjalist. See, kuidas inimkond neist nii palju sõltus ja kuidas nende asendamiseks vaadata, on tänapäeval üks suurimaid probleeme.
Definitsioon:
Fossiilkütused viitavad energiaallikatele, mis tekivad iidse fotosünteesi tulemusel energiat sisaldava elusmaterjali anaeroobse lagunemise tagajärjel. Tavaliselt on need organismid surnud juba miljoneid aastaid, mõned neist pärinevad juba krüogeenia perioodist (umbes 650 miljonit aastat tagasi).
Fossiilkütused sisaldavad suurel hulgal süsinikku ja keemilistes sidemetes salvestatud energiat. Need võivad olla nafta, kivisüsi, maagaas ja muud põlevad süsivesinike ühendid. Kui nafta ja maagaas moodustuvad organismide lagunemisel, siis kivisüsi ja metaan on maapealsete taimede lagunemise tulemus.
Viimase puhul arvatakse, et miljonites aastates tagasi asus merede või järvede põhjadesse suures koguses fütoplanktoni ja zooplanktoni. Paljude miljonite aastate jooksul segunes see orgaaniline aine mudaga ja maeti tugevate settekihtide alla. Tekkinud kuumus ja rõhk põhjustasid orgaanilise aine keemilise muutuse, moodustades lõpuks süsinikuühendid.
Viimase puhul oli allikaks surnud taimne aine, mis kaeti settega süsinikuperioodil - s.o devoni perioodi lõpust Permi perioodi alguseni (ca 300 ja 350 miljonit aastat tagasi). Aja jooksul need maardlad kas tahkusid või muutusid gaasilisteks, tekitades söevälju, metaani ja maagaase.
Kaasaegsed kasutusalad:
Kivisütt on iidsetest aegadest kasutatud kütusena, sageli ahjudes metallimaakide sulatamiseks. Töötlemata ja rafineerimata õli on valgustuse huvides sajandeid põletatud ka lampides ning hüdroisolatsiooniks (enamasti paatide põhjas ja dokkides) ning balsameerimiseks kasutati pooltahkeid süsivesinikke (nagu tõrv).
Fossiilsete kütuste laialdane kasutamine energiaallikana algas tööstusrevolutsiooni ajal (18. – 19. Sajand), kus kivisüsi ja õli hakkasid loomsete allikate (st vaalaõli) asemel aurumasinate mootoritele. Teise tööstusrevolutsiooni ajaks (ca 1870 - 1914) hakati elektrigeneraatorite jaoks kasutama õli ja sütt.
Sisepõlemismootori (s.o autode) leiutamine suurendas plahvatuslikult naftavajadust, nagu ka lennukite arendamine. Naftakeemiatööstus tekkis samaaegselt, naftat kasutati toodete tootmiseks, alates plastist kuni lähteaineni. Lisaks sellele hakati teede ja maanteede ehituses laialdaselt kasutama tõrva (nafta ekstraheerimisel tekkinud jääkprodukti).
Fossiilsed kütused muutusid moodsa tootmise, tööstuse ja transpordi jaoks keskseks tänu sellele, kuidas nad toodavad massiühiku kohta märkimisväärses koguses energiat. Alates 2015. aastast tagatakse rahvusvahelise energiaagentuuri (IEA) andmetel maailma energiavajadus endiselt peamiselt sellistest allikatest nagu kivisüsi (41,3%) ja maagaas (21,7%), ehkki nafta on langenud vaid 4,4% -ni.
Fossiilkütuste tööstus moodustab ka suurema osa maailmamajandusest. Aastal 2014 ületas söe tarbimine maailmas 3,8 miljardit tonni ja ainuüksi USA-s teenis see 46 miljardit dollarit tulu. 2012. aastal ulatus ülemaailmne nafta- ja gaasitoodang üle 75 miljoni barreli päevas, samas kui tööstuse kogutulud ulatusid umbes 1,247 triljoni dollarini.
Fossiilkütusetööstus naudib ka kogu maailmas palju valitsuse kaitset ja stiimuleid. IEA 2014. aasta aruandes märgiti, et fossiilkütuste tööstus kogub aastas 550 miljardit dollarit globaalseid valitsuse toetusi. Rahvusvahelise Valuutafondi (IMF) 2015. aasta uuring näitas aga, et nende subsiidiumide tegelik maksumus valitsustele kogu maailmas on umbes 5,3 triljonit USA dollarit (ehk 6,5% maailma SKPst).
Keskkonnamõjud:
Seos fossiilsete kütuste ja õhusaaste vahel tööstusriikides ja suuremates linnades on ilmnenud alates tööstusrevolutsioonist. Söe ja õli põletamisel tekkivad saasteained hõlmavad süsinikdioksiidi, süsinikmonooksiidi, lämmastikoksiide, vääveldioksiidi, lenduvaid orgaanilisi ühendeid ja raskmetalle, mis kõik on seotud hingamisteede haiguste ja suurenenud haiguste riskiga.
Inimeste fossiilsete kütuste põletamine on ühtlasi kogu maailmas suurim süsinikdioksiidi heitkoguste allikas (umbes 90%), mis on üks peamisi kasvuhoonegaase, mis võimaldab radiatsiooni tekitada (ehk kasvuhooneefekt) ja aitab kaasa Globaalne soojenemine.
2013. aastal teatas Riiklik Ookeani- ja Atmosfäärivalitsus, et CO 2 tase atmosfääri ülemises osas jõudis esimest korda pärast mõõtmiste algust 19. sajandil 400 osi miljoni kohta (ppm). Heitmete praeguse kasvutempo põhjal võib NASA hinnangul järgmisel sajandil süsiniku tase ulatuda vahemikku 550–800 ppm.
Varasema stsenaariumi korral ennustab NASA globaalse keskmise temperatuuri tõusu 2,5 ° C (4,5 ° F), mis oleks jätkusuutlik. Kui aga viimane stsenaarium osutub tõusevaks, tõusevad globaalsed temperatuurid keskmiselt 4,5 ° C (8 ° F), mis muudaks elu paljudes planeedi osades püsimatuks. Sel põhjusel otsitakse arenguvõimalusi ja laialdast kaubanduslikku kasutuselevõttu.
Alternatiivid:
Fossiilkütuste kasutamise pikaajalise mõju tõttu on teadlased ja teadlased juba üle sajandi välja töötanud alternatiive. Nende hulka kuuluvad sellised mõisted nagu hüdroelektrienergia - mis on eksisteerinud alates 19. sajandi lõpust - kus langevat vett kasutatakse turbiinide keerutamiseks ja elektrienergia tootmiseks.
Alates 20. sajandi teisest poolest on tuumaenergiat käsitletud ka söe ja nafta alternatiivina. Siin kasutatakse vee soojendamiseks aeglase lõhustumisega reaktoreid (mis sõltuvad uraanist või muude raskete elementide radioaktiivsest lagunemisest), mis omakorda tekitab turbiinide tsentrifuugimiseks auru.
Alates 2. sajandi keskpaigast on pakutud välja veel mitu meetodit, mis ulatuvad lihtsast kuni väga keeruka lahenduseni. Nende hulka kuulub tuuleenergia, kus õhuvoolu muutused suruvad turbiine; päikeseenergia, kus fotogalvaanilised elemendid muudavad Päikese energia (ja mõnikord ka soojuse) elektrienergiaks; geotermiline energia, mis tugineb maapõuest turbiinide pöörlemiseks kasutatavale aurule; ja loodejõud, kus loodete muutused suruvad turbiine.
Alternatiivseid kütuseid saadakse ka bioloogilistest allikatest, kus bensiini asendamiseks kasutatakse taimseid ja bioloogilisi allikaid. Vesinikku arendatakse ka energiaallikana, alates vesinikkütuseelementidest kuni veega, kuni sisepõlemis- ja elektrimootoriteni. Samuti arendatakse termotuumasünteesi, kus vesiniku aatomid sulatatakse reaktorites puhta, küllusliku energia saamiseks.
21. sajandi keskpaigaks on eeldatud, et fossiilkütused on vananenud või vähemalt vähendanud nende kasutamist märkimisväärselt. Kuid ajaloolisest vaatepunktist on neid seostatud inimeste kasvu suurimate ja kõige pikemate plahvatustega. Kas inimkond suudab selle kasvu pikaajalised tagajärjed üle elada - see on hõlmanud intensiivset fossiilkütuste põletamist ja kasvuhoonegaaside heitkoguseid -, jääb üle vaadata.
Oleme ajakirjale Space Magazine kirjutanud palju fossiilkütuseid käsitlevaid artikleid. Siin on Mis on täiustatud kasvuhooneefekt ?, Gaasid atmosfääris, Mis põhjustab õhusaastet? Mis juhtub, kui me põletame kõik ?, Mis on alternatiivne energia? Ja “Kliimamuutused on nüüd kindlamad kui kunagi varem”, öeldakse uues aruandes
Kui soovite lisateavet fossiilkütuste kohta, vaadake NASA Maa seirekeskust. Ja siin on link NASA artiklile meie atmosfääri kaitsmise kohta.
Astronoomiaosakonnal on ka mõned episoodid, mis on teemaga seotud. Siin on osa Episood 51: Maa ja jagu 308: Kliimamuutused.
Allikad:
- Vikipeedia - fossiilkütus
- Sciencedaily - fossiilkütus
- Energiaosakond - fossiilkütused
