COMBUSTIBLES FÒSSILS

La major part de l'energia empleada actualment en el món prové dels combustibles fòssils. Els utilitzem en transport, per generar electricitat, per escalfar ambients, per cuinar, etc. Però els combustibles fòssils són recursos no renovables: quan s'acaben no hi ha més. Així que tard o d'hora el món es quedarà sense combustibles fòssils.

Els combustibles fòssils són el petroli, el carbó i el gas natural. Es varen formar fa milions d'anys, a partir de restes orgàniques de plantes i animals morts. Durant milers d'anys d'evolució del planeta, les restes d'éssers vius que el poblaren en les seves distintes etapes es foren dipositant al fons dels mars, llacs i altres cossos d'aigua. Allí varen ser coberts per capa darrere capa de sediment. Varen ser necessaris milions d'anys per a que les reaccions químiques de descomposició i la pressió exercida pel pes d'aquelles capes transformessin les restes orgàniques en gas, petroli o carbó.

El petroli ha sigut utilitzat per l'ésser humà des de l'antiguitat: els egipcis usaven el petroli en la conservació de les mòmies, i els romans, de combustible per a l'enllumenat. Actualment el petroli proveeix el 38% de l'energia mundial total. Té més energia per gram que qualsevol altre combustible fòssil. És també, una font important de substàncies químiques per a la indústria dels plàstics. Les estimades reserves globals de petroli han canviat molt poc en èpoques properes. Probablement, ja s'ha descobert tot el petroli fàcil d'obtenir. Molts pous estan produint menys petroli cada any. Ja que no és probable que els geòlegs trobin noves reserves grans de petroli, en el futur haurà que utilitzar altres fonts d'energia.

El gas natural és un possible reemplaç per al petroli. Des de 1970, el gas natural ha sigut la font d'energia de més ràpid creixement. La major part del gas natural està amb el petroli. Fins fa poc se'l cremava o se'l permetria escapar a l'aire. Avui en dia, la gent sap el valor del gas natural com un combustible i com una font de substàncies químiques.

L'ús mundial del carbó també està augmentant cada any. L'avantatge major del carbó és la seva abundància. S'estima que les reserves són, al menys, 250 vegades la quantitat usada l'any anterior. Hi ha molts problemes relacionats amb l'ús de grans quantitats de carbó. El transport requereix grans inversions en vaixells i trens. Les plantes generadores i les calderes operades amb carbó són molt cares, no només per construir-les sinó per operar-les també. El carbó pot convertir-se en un líquid o un gas, però això augmentaria dos o tres vegades el cost de l'energia. Els majors perjudicis de l'augment en l'ús del carbó són els costos en la salut i l'ambient. Més carbó vol dir més contaminació de l'aire, més destrucció de la terra i més mal a les comunitats biòtiques. Al cremar el carbó, s'augmenten els nivells de biòxid de carboni en l'atmòsfera.

Aquest gràfic ens mostra quan es varen usar per primera vegada les diferents fonts energètiques:

EL PETROLI

El petroli és un líquid botuminós d'origen natural compost per diferentes substàncies orgàniques. Es troba en grans quantitats baix la superfície terrestre i s'emplea com combustible i matèria prima per a la indústria química. Les societats industrials modernes l'utilitzen sobre tot per aconseguir un grau de mobilitat per terra, mar i aire impensable fa només 100 anys. A més del petroli i els seus derivats s'emplenen per fabricar medicines, fertilitzants, productes alimentaris, objectes de plàstic, materials de construcció, pintures i tèxtils, i per generar electricitat.

En l'actualitat, els distints països depenen del petroli i els seus productes; l'estructura física i la forma de vida de les aglomeracions perifèriques que envolten les grans ciutats són possibles gràcies a un subministri de petroli abundant i barat. Però, en els últims anys ha descendit la disponibilitat mundial d'aquesta matèria, i el seu cost relatiu ha augmentat. És probable que, a mediats del segle XXI, el petroli ja no s'usi comercialment de forma habitual.

Formació

El petroli es forma baix la superfície terrestre per la descomposició d'organismes marins. Les restes d'animals minúsculs que viuen a la mar són arrossegats a la mar per rius. Aquests es mesclen amb les fines arenes i llims que cauen al fons de les conques marines tranquil·les. Aquests dipòsits, rics en materials orgànics, es converteixen en roques generadores de cru, aquest procés va començar fa milions d'anys. A mesura que es van acumulant dipòsits addicionals, la pressió sobre els situats més a baix es multiplica per varis milers, i la temperatura augmenta en varis cents de graus. El llim i l'arena s'endureixen i es converteixen en esquists i arenisca; els carbonats precipitats i les restes de closques es converteixen en calcària, i els teixits tous dels organismes morts es transformen en petroli i gas natural.

Una vegada format el petroli, aquest flueix cap amunt a través de la escorça terrestre perquè la seva densitat és menor que la de les salmorres que saturen els intersticis dels esquists, arenes i roques de carbonat que constitueixen aquesta escorça. El petroli i el gas natural ascendeixen a través dels pors microscòpics dels sediments situats per damunt. Amb freqüència acaben trobant un esquist impermeable o una capa de roca densa: el petroli queda atrapat, formant un dipòsit.

Evolució històrica de l'aprofitament del petroli

Els éssers humans coneixen aquests dipòsits superficials de petroli cru des de fa milers d'anys. En l'època del renaixement, el petroli d'alguns dipòsits superficials es destil·laven per obtenir lubricants i productes medicinals, però l'autèntica explotació del petroli no va començar fins al segle XIX. Llavors, la Revolució Industrial havia desencadenat una cerca de nous combustibles i els canvis socials feien necessari un bon oli i barat per les llànties. L'oli de balena només s'ho podien permetre els rics, les veles de sèu feien molt mal olor i el gas de l'enllumenat només arribava als edificis de construcció recent en zones metropolitanes.

La cerca d'un combustible millor per les llànties va conduir a una gran demanda ` d'oli de pedra' o petroli, i a mediats del segle XIX varis científics varen desarrollar processos per al seu us comercial. Per exemple, el britànic James Young i altres començaren a fabricar diversos productes a partir del petroli, encara que després Young va centrar les seves activitats en la destil·lació de carbó i l'explotació de esquists petrolífers. Al 1852, el físic i geòleg canadenc Abraham Gessner va obtenir una patent per produir a partir del petroli cru un combustible per llànties relativament net i barat, el queroseno. Tres anys més tard, el químic nord-americà Benjamin Silliman va publicar un informe que indicava l'àmplia gamma de productes útils que es podien obtenir mediat la destil·lació del petroli. Amb això va començar la cerca de majors subministres de petroli. Feia anys que la gent sabia que en els pous perforats per obtenir aigua o sal es produïen en ocasions filtracions de petroli, per el que aviat sorgir la idea de realitzar perforacions per obtendre'l. Els primers pous d'aquest tipus es perforaren a Alemanya entre 1857 i 1859, però l'esdeveniment que obtingué la fama mundial va ser la perforació d'un pou petrolífer prop de Oil Creek, en Pennsylvania (Estats Units), dirigida per Edwin L. Drake, el Coronel, en 1859. Drake, contractat per l'industrial nord-americà George H. Bissell que també va proporcionar a Silliman mostres de roques petroleres per al seu informe, va perforar en busca del suposat `dipòsit de matriu', del que pareix que sorgien les filtracions de petroli de Pennsylvania occidental. El dipòsit trobat per Drake era poc profund (21,2m) i el petroli era de tipus parafínic, molt fluït i fàcil de destilar.

L'èxit de Drake va marcar el començament del ràpid creixement de la moderna indústria petrolera. La comunitat científica no va trigar en prestar atenció al petroli,i es varen desarrollar hipòtesis coherents per explicar la seva formació, el seu moviment ascendent i el seu confinament en dipòsits. Amb l'invenció de l'automòbil i les necessitats energètiques sorgides a la I Guerra Mundial, la indústria del petroli es va convertir en un dels ciments de la societat industrial.

EL CARBÓ

És un combustible sòlid d'origen vegetal. En eres remotes, i sobre tot en el període carbonífer, grans extensions del planeta estaven cobertes per una vegetació molt abundant que creixia en pantans. Moltes d'aquestes plantes eren tipus falgueres, alguns d'elles tan grans com arbres. Al morir les plantes, quedaven submergides per l'aigua i es descomponien poc a poc. A mesura que es produïa aquella descomposició, la matèria vegetal perdia àtoms de oxigen i hidrogen, amb el que quedava un dipòsit amb un elevat percentatge de carboni. Així es varen formar les torberes. Amb el pas del temps, l'arena i el fang de l'aigua varen anar acumulant-se sobre algunes d'aquestes turberes. La pressió de les capes superiors, així com els moviments de l'escorça terrestre i, en ocasions, es calor volcànic, varen comprimir i endurir els dipòsits fins formar carbó.

Els diferents tipus de carbó es classifiquen segons el seu contingut de carboni fix. La torba, la primera etapa en la formació de carbó, té un baix contingut de carboni fix i un alt índex de humitat. El lignit, el carbó de pitjor qualitat, té un contingut de carboni major. El carbó botuminós té un contingut encara major, per el que el seu poder calorífic també és superior. La pressió i el calor addicionals poden transformar el carbó en grafit, que és pràcticament carboni pur. A més de carboni, el carbó conté hidrocarburs volàtils, azufre i nitrogen, així com diferents minerals que queden com cendres al cremar-lo.

Alguns productes de la combustió del carbó poden tenir efectes perjudicials sobre el medi ambient. Al cremar es produeix diòxid de carboni entre altres composts. Molts científics creuen que, debut al us extengut del carbó i altres combustibles fòssils, la quantitat de diòxid de carboni a l'atmosfera terrestre podria augmentar fins al punt de provocar canvis en el clima de la Terra. Per altra part, l'azufre i el nitrogen del carbó formen òxids durant la combustió que poden contribuir a la formació de pluja àcida.

Tots els tipus de carbó tenen alguna utilitat. La torba s'utilitza des de fa segles com combustible per a focs oberts, i més recentment s'han fabricat briquetes de torba i lignit per cremar-les en forns. La siderúrgia emplena carbó metal·lúrgic o coc, un combustible destil·lat que es quasi carboni pur. El procés de producció de coc proporciona molts productes químics secundaris, com el quitrà d'hulla, que s'emplenen per fabricar altres productes. El carbó també s'utilitzà des de principis del segle XIX fins la II Guerra Mundial per produir combustibles gasosos i altres productes a partir del carbó varen disminuir al créixer la disponibilitat del gas natural. A la dècada de 1980,però, les nacions industrialitzades tornaren a interessar-se per la gasificació i per noves tecnologies netes de carbó. La liqüefacció del carbó cobreix totes les necessitats de petroli de Sudàfrica.

Tecnologies netes del carbó

Les tecnologies netes del carbó són una nova generació de processos avançats para la seva utilització, algunes poden ser des de un punt de vista comercial, viables a principis del segle XXI. En general, aquestes tecnologies són mes netes i eficients i menys costoses que els processos convencionals. Hi ha moltes tecnologies netes però la majoria alteren l'estructura bàsica del carbó abans de la combustió, durant la mateixa o després d'ella. Amb això redueixen les emissions de impureses com azufre i òxid de nitrogen i augmenten l'eficiència de la producció energètica.

A la dècada de 1980, alguns governs emprengueren programes de col·laboració amb la indústria privada per fomentar el desenvolupament de les tecnologies netes de carbó més prometedores, com els mètodes millorats per netejar el carbó, la combustió en fluït, la injecció de sorbents de forn i la desulfuració avançada de gasos de combustió.

ALTRES FONTS D'ENERGIA

Energia hidroelèctrica

És l'energia que s'obté de la caiguda del aigua des de una certa alçada a un nivell inferior el que provoca el moviment de rodes hidràuliques o turbines. La hidroelectricitat és un recurs natural disponible en les zones que presenten suficient quantitat d'aigua. Va tenir molta importància durant la Revolució Industrial. Va impusar les indústries tèxtil i cuir i els tallers de construcció de màquines a principis del segle XIX. La primera central hidroelèctrica es va construir en 1880 en Northumberland, Gran Bretanya.

Energia nuclear

És l'energia alliberada durant la fissió o fusió de nuclis atòmics. L'energia de qualsevol sistema, ja sigui físic, químic o nuclear, es manifesta per la seva capacitat de realitzar treball o alliberar calor o radiació. En la fissió nuclear s'alliberen dos protons. Un reactor nuclear consisteix en una vasija de fang. La fusió nuclear consisteix en unir dos nuclis lleugers i es necessari escalfar l'hidrogen, quan aquest s'escalfa es transforma en heli al Sol. Per a que es produeixi una fusió nuclear té que escalfar-se a 200.000.000ºC.

Energia eòlica

És l'energia produïda pel vent. La primera utilització de la capacitat energètica del vent la constitueix la navegació a vela. Avui quan s'utilitzen molins per generar electricitat, s'usen els acumuladors per produir electricitat durant un temps quan el vent no bufa. Una altra característica produïda pel vent és la seva infinita disponibilitat en funció lineal a la superfície exposada a la seva incidència.

Energia solar

És l'energia radiant produïda al Sol com el resultat de les reaccions nuclears de fusió. La recollida natural d'energia solar es produeix a l'atmosfera, el oceans i les plantes de la Terra. La recollida directa d'energia solar requereix dispositius artificials anomenats col·lectors solars. En els processos tèrmics els col·lectors de placa plana intercepten la radiació solar en una placa d'absorció per la que passa l'anomenat fluid portador.

Energia geotèrmica

L'energia geotèrmica es basa en el fet de que la Terra està més calent quan més profundament es perfora. L'energia geotèrmica pot derivar-se de vapor d'aigua atrapat a gran profunditat baix la superfície terrestre. Si es fa arribar a la superfície, pot moure una turbina per generar electricitat.

Energia maremotriu

L'energia de les marees pot utilitzar-se per produir electricitat. La marea ascendent del riu flueix a través d'un dic, mou unes turbines i després queda retinguda darrere ell. Quan la marea descendeix, l'aigua atrapada s'allibera, travessa un dic i mou de nou les turbines.

Reserves de combustibles fòssils:

Carbó: 220 anys Petroli: 42 anys

Gas natural: 63 anys