مشکلات سوخت فسیلی

مشکلات سوخت های فسیلی » سوخت های فسیلی از انرژی های تجدیدناپذیر ( نو نشدنی یا تمام شدنی ) هستند . اگر روند مصرف سوخت های فسیلی با سرعت کنونی ادامه پیدا کند ، ذخیره های نفت و گاز به ترتیب در 50 و 75 سال آینده و ذخیره ی زغال سنگ تا 250 سال دیگر به پایان می رسد . از طرف دیگر ادامه ی مصرف سوخت های فسیلی موجب آلودگی هوا ، گرم شدن زمین و دیگر مشکلات زیست محیطی می شود . بیش تر خسارت های زیست محیطی از آلاینده هایی به وجود می آید که نیروگاه ها و وسایل نقلیه ی موتوردار وارد هوا می شود .

اسید موجود در هوا

در اثر سوزاندن زغال سنگ و پالایش نفت خام برای تولید فراورده های نفتی ، عنصر هایی مانند گوگرد و نیتروژن در هوا آزاد می شوند . حذف کامل این عنصر ها بسیار دشوار است . وقتی سوخت های فسیلی را می سوزانیم ، گوگرد و نیتروژن با اکسیژن هوا ترکیب می شوند و دی اکسید گوگرد و دی اکسید ازت می سازند . قطره های ریز آب موجود در جوّ که ابر ها را تشکیل می دهند ، این گاز ها را در خود حل می کنند و باران هایی پدید می آورند که خاصیت اسیدی دارند . وقتی باران اسیدی می بارد ، کم کم خاک سطح زمین و منابع آب های زیرزمینی و رودخانه ها و دریاچه ها آلوده به مواد اسیدی می شوند و در نتیجه درختان از بین می روند و زندگی آبزیان به خطر می افتد .

ذره های ریز آلاینده

ذره های ریز آلاینده به ذره های بسیار کوچک مواد جامد موجود در هوا می گویند که قطر آن ها کم تر از یک دهم میلی متر است . در اثر سوزاندن سوخت های فسیلی ، این ذره ها به صورت دود در هوا پراکنده می شوند ، به وبژه زمانی که اکسیژن هوا کم باشد و سوخت به طور کامل نسوزد ( سوختن ناقص ) . این ذره های ریز جامد علاوه بر آلوده کردن محیط زیست ، کسانی را که مبتلا به تنگی نفس و دیگر بیماری های تنفسی هستند را دچار مشکلات شدید می کند .

دی اکسید کربن و گرمایش جهانی

جوّ زمین گرمای خورشید را جذب می کند زیرا به آن اجازه ی ورود می دهد ، ولی مانع گریز آن می شود . این عمل جوّ اثر گلخانه ای نام دارد و موجب افزایش دمای کره ی زمین می شود . یکی از مهم ترین گاز های پدید آورنده ی اثر گلخانه ای ، گاز کربن دی اکسید (co₂) است . این گاز در اثر سوزاندن سوخت های فسیلی به وجود می آید و مقدار آن در جوّ زمین پیوسته در حال افزایش است . بسیاری از دانشمندان نگران افزایش گاز های گلخانه ای در جوّ زمین هستند . میانگین دمای جوّ زمین در قرن بیستم ، نیم درجه ی سانتی گراد افزایش پیدا کرده است و این افزایش در قرن بیست و یکم به سه درجه ی سانتی گراد می رسد . بنابراین افزایش دمای کره ی زمین که پدیده ی گرمایش جهانی نام دارد ، می تواند تغییرات شدیدی را در وضعیت آب و هوایی کره ی زمین به وجود آورد .

کاهش آلودگی هوا

از راه زدودن مواد شیمیایی موجود در سوخت های فسیلی ( چه در مرحله ی تولید و چه هنگام مصرف کردن آن ها ) که عامل اصلی بارش باران های اسیدی و پدیده ی گرمایش جهانی هستند ، می توان از افزایش این پدیده های ویرانگر جلوگیری کرد . بخش زیادی از گوگرد موجود در گازوئیل در پالایشگاه زدوده می شود تا این نوع سوخت ها با کم ترین مقدار گوگرد تولید شوند ، این کار از بارش باران های اسیدی بیش تر ، جلوگیری می کند . امروزه خودرو ها از وسیله ای به نام مبدّل کاتالیزوری استفاده می کنند که در اگزوز نصب می شود . کار این وسیله تغییر دادن مواد شیمیایی آلاینده به مواد شیمیایی غیر آلاینده است ( مثلاً دی اکسید نیتروژن به نیتروژن و اکسیژن تجزیه می شود ) . هم چنین در اثر فعالیت نیروگاه ها ، گاز سمی دی اکسید گوگرد ، در هوا پخش می شود که با استفاده از وسیله ای به نام صافی هوا می توان از ورود آن به جوّ زمین جلوگیری کرد . در آینده از صافی های ویژه ی جذب کربن دی اکسید نیز استفاده می شود تا از ورود آن به هوا جلوگیری کنند.

یک شهر آلوده
در این تصویر لایه ای از غبار و دود را بر فراز یک شهر می بینید که در اثر پخش ذره های جامد معلق در هوا پدید آمده است .

با فیزیک برای زندگی همراه باشید

سوخت های فسیلی

سوخت های فسیلی » در آغاز قرن بیست و یکم ، همه ی انرژی مصرفی انسان از سوخت های فسیلی ( نفت ، زغال سنگ و گاز ) فراهم می شد ) در کشور های پیشرفته ی اقتصادی ، حدود هفتاد درصد الکتریسیته از راه سوزاندن سوخت های فسیلی به دست می آید ! همه ی خودرو ها ، کامیون ها و اتوبوس ها از سوخت هایی استفاده می کنند که از سوخت های فسیلی به دست می آیند .

تشکیل سوخت های فسیلی

زغال سنگ ماده ی جامدی است که از باقی مانده ی گیاهانی تشکیل شده است که میلیون ها سال پیش در مرداب های پوشیده از جنگل ها می روییدند . زغال سنگ به صورت لایه هایی است که بخش های بالایی و پایینی آن را لایه هایی از سنگ پوشانده اند . این لایه ها به نام رگه های زغال سنگ معروفند .

نفت و گاز از باقی مانده ی جانداران و گیاهانی تشکیل شده اند که میلیون ها سال پیش زیر بستر دریا ها دفن شده اند و روی شان را گل و لای پوشانده است . نفت و گاز پس از تشکیل در عمق زمین ، در اثر فشار از راه روزنه ها و شکاف های سنگ های متخلخل ( سنگ هایی که روزنه های کوچکی دارند ) به بالا روان می شوند ، اما سرانجام پس از رسیدن به ناحیه ای از سنگ های نفوذناپذیر ( سنگ هایی بدون روزنه ) به دام می افتند و از حرکت باز می مانند و مخزن های نفت و گاز را تشکیل می دهند .

جست و جوی سوخت های فسیلی

زمین شناسان با بررسی نوع ساختار سنگ های عمق زمین می توانند جای ذخیره ی سوخت های فسیلی را شناسایی کنند . آن ها با استفاده از تجربه هایشان می دانند که در کدام سنگ ها احتمال دارد زغال سنگ و نفت و گاز وجود داشته باشد . زمین شناسان برای کشف منبع سوخت های فسیلی از ابزار های گوناگونی استفاده می کنند . آن ها با بررسی و نقشه برداری از سنگ های سطح زمین و هم چنین با استفاده از روش لرزه نگاری ( فرستادن امواج حاصل از یک انفجار به عمق زمین و بررسی نوسان های موج هایی که از لایه های گوناگون سنگ ها باز می گردند . ) و با بررسی تغییر های کوچک میدان مغناطیسی زمین ، به جست و جوی خود ادامه می دهند . اگر در لایه هایی از سنگ ها نشانه هایی از سوخت های فسیلی یافت می شود ، در آن صورت سوراخی در زمین حفر می کنند تا به آن لایه ها دسترسی پیدا کنند . اگر مقدار ذخیره ی سوخت زیاد باشد ، عملیات حفر معدن یا ساخت سکوی نفت و گاز آغاز می شود . 

پالایش نفت خام

نفتی که از اعماق زمین استخراج می شود ، نفت خام نام دارد . نفت خام از مواد شیمیایی گوناگونی به نام هیدروکربن تشکیل شده است . هیدروکربن ها ترکیب هایی هستند که از عنصر های هیدروژن و کربن ساخته می شوند . هیدروکربن های موجود در نفت خام در پالایشگاه از یکدیگر جدا می شود . گاز های بوتان و پروپان ، بنزین ، سوخت دیزل ، نفت سفید و نفت کوره از انواع سوخت هایی هستند که از پالایش نفت خام در پالایشگاه به دست می آیند . مولکول های هیدروکربن مایع سنگین نیز طی فرایندی به نام کراکینگ ( مولکول شکنی : یعنی فرایند تبدیل مولکول های بزرگ تر به مولکول های کوچک تر ) شکسته می شوند تا بنزین یا گازوئیل بیش تری تولید شود .

انرژی حاصل از سوخت های فسیلی

با سوزاندن سوخت های فسیلی می توان انرژی شیمیایی ذخیره شده در آن ها را آزاد کرد . در این صورت انرژی به صورت گرما آزاد می شود . سوختن ، نوعی واکنش شیمیایی است که بین سوخت و اکسیژن هوا روی می دهد . از این واکنش بخار آب ، گاز کربن دی اکسید و گرما به دست می آید . اگر سوخت های مایع و جامد به قطره های ریز یا ذره های بسیار کوچک تبدیل و با اکسیژن مخلوط شوند . بسیار تند تر می سوزند.

پلمبه سنگ ( شیل ) نفتی

پلمبه سنگ ( شیل ) نفتی به نوعی از سنگ های رسوبی دانه ریز می گویند که دارای مواد آلی ( بقایای گیاهان و جانوران مرده ) هستند . اگر این مواد را حرارت دهند ، به ماده ای شبیه نفت تبدیل می شود . هرچند فرایند بهره برداری از شیل نفتی ( کندن چاه ، خرد کردن سنگ ها ، جا به جا کردن ، حرارت دادن و دور ریختن مواد اضافی ) انرژی بسیار زیادی نیز نیاز دارد ، اما در آینده سوخت حاصل از استخراج پلمبه سنگ های نفتی می تواند منبع انرژِی مهمی به شمار آید .

یک پالایشگاه نفت
در پالایشگاه های نفت ، نفت خام در فرایند های پالایش نفت خام به انواع فراورده ها مثل بنزین تبدیل می شود.

با فیزیک برای زندگی همراه باشید ...