سوخت فسیلی چیست؛‌ آشنایی با منبع های و کاربرد انواع آن در زندگی_تونل زمان

سوخت‌ فسیلی شامل نفت، گاز طبیعی و زغال‌سنگ است که به‌گفتن پایه و مبنا انقلاب صنعتی و گسترش‌ اقتصادی در صده‌های تازه نام برده خواهد شد. نفش این سوخت‌ها در فراهم انرژی کارخانجات، حمل‌ونقل، ساخت‌وساز و… این سوخت‌‌ها را به قسمت جدانشدنی صنعت مدرن تبدیل کرده است. یقیناً پیشرفت سریع و بی‌سابقه‌ صنایع به لطف سوخت‌‌های فسیلی بی دردسر نیز نبوده است. مشکلات عدیده‌ زیست‌محیطی، اقتصادی و ژئوپولیتیکی از عوارض جانبی منفعت گیری افسار گسیخته از سوخت فسیلی بودند که تا این مدت هم دامن‌‌گیر بشریت می باشند. پیش‌ازاین که به این عوارض جانبی بپردازیم، ملزوم است بدانیم منشأ این سوخت‌ فسیلی کجاست؟

سوخت‌‌های فسیلی از مواد آلی نشأت می‌گیرند که با پشت سر گذاشتن وقایع زمین‌شناسی طی سالیان دراز به‌صورت این سوخت‌های فسیلی درآمده‌‌اند. بعضی اوقات منشأ این سوخت‌ها می‌‌تواند گیاهان یا جانوران باستانی نیز باشد. گیاهان و جانورانی از دوران ماقبل تاریخ که سپس از مرگشان زیر لایه‌های زمین نهان شدند و گذر زمان همراه گرما و سختی زیاد آنها را به موادی مورد قیمت تبدیل کرد تا میلیون‌ها سال سپس به گسترش صنایع پشتیبانی کنند.

سوخت‌های فسیلی از کجا نشأت می‌گیرند؟

به‌اختصاصی درمورد زغال‌سنگ باید او گفت زغال‌سنگ عمدتاً از گیاهان کوچکی که در مناطق مرطوب می‌رویند، راه اندازی شده است. این گیاهان در مناطقی که اکسیژن مقداری دارند، تجمع می‌کنند. در این مناطق، امکان تجزیه‌ مواد آلی این گیاهان زیاد کمتر است؛ همین امر علتمی‌بشود این گیاهان به لجنزار تبدیل شوند. با گذر میلیون‌ها سال و با افزودن لایه‌های بالایی زیاد تر این لجن‌ها تحت سختی و دمای بالا قرار گرفته و ابتدا به زغال قهوه‌ای تبدیل خواهد شد. این نوع زغال در واقع نوعی پیش‌ساز برای زغال‌سنگ‌های سیاهی است که به‌گفتن منبع سوخت سال‌ها منفعت گیری شده‌اند. با ادامه‌ سختی و دمای بالا، این زغال‌های قهوه‌ای به زغال نرم، سپس زغال سخت تبدیل خواهد شد. این فرایند تبدیل ازدست‌دادن تدریجی آب بافت‌‌های گیاهی و افزایش درصد کربنی می‌بشود. همان گونه که پیشتر نیز حرف های شد، زغال‌سنگ یکی از انواع سوخت فسیلی جامد در نظر گرفته می‌بشود که قدیمی‌ترین نوع آن نیز هست؛ نوعی سوخت فسیلی که حدوداً 300 میلیون سال پیش در تاثییر تجمع گیاهان ماقبل تاریخ به دست آمده است. دلنشین است که بدانید زغال‌سنگ در واقع طیفی از سنگ‌های گوناگون است که در محتوای هیدروکربنی خود با یکدیگر تفاوت‌های جدی دارند.

در کنار زغال‌سنگ، نفت‌ها نیز گونه‌‌های فرد دیگر از سوخت‌ فسیلی است که از باقی مانده جانداران ریز دریایی (در ابعاد میکروسکوپی) به دست آمده‌اند و در بستر دریا مدفون شده‌اند. این جانداران میکروسکوپی که عمدتاً فیتوپلانکتون بوده‌اند، می‌میرند باقی مانده آنها با لجن‌های کف دریا و اقیانوس‌ها ترکیب شده و با گذر میلیون‌ها سال زیر لایه‌های رسوب کف دریا مدفون شده‌اند. تحت‌تأثیر گرما و سختی بالا، این بقایا در شرایط فقدان اکسیژن قرار گرفته و درنهایت به هیدروکربن تبدیل شده است. دمای ملزوم برای تبدیل این جانداران به نفت حداقل بین 60 تا 120 درجه‌ سانتی‌‌گراد است. نفت تنها فرم مایع سوخت فسیلی است که عمدتاً نیز از فیتوپلاکتون‌ها و جلبک‌های دریایی راه اندازی شده است و می‌تواند به‌جای منبع طیف زیاد گسترده‌ای از مواد پتروشیمیایی در صنایع منفعت گیری بشود. ازجمله این مواد می‌توان به گازولین، گازوئیل و سوخت جت اشاره کرد.

گاز طبیعی نیز دسته‌ فرد دیگر از سوخت فسیلی است که عمدتاً همراه نفت از اعماق زمین بیرون کشیده می‌بشود. یقیناً بعضی اوقات نیز می‌توان منبع های گاز طبیعی را جدا گانه از نفت اشکار کرد. گاز طبیعی پاک‌ترین سوخت فسیلی نیز در نظر گرفته می‌بشود؛ چون کمترین مقدار گاز کربی دی اکسید را از خود آزاد می‌کند. فرایند شکل‌گیری گاز طبیعی تا نزدیک به زیاد بسیاری همانند نفت است؛ چون هر 2 این منبع های از باقی مانده جانداران آب‌زی به دست آمده‌اند. تنها تفاوت در شکل‌گیری این 2 نوع سوخت فسیلی دمای موردنیاز برای شکل‌گیری آنهاست. درصورتی‌که باقی مانده فیتوپلانکتون‌ها تحت‌تأثیر دماهای بالاتر از 120 درجه‌‌ سانتی‌گراد قرار بگیرند، می‌توانند به گاز طبیعی تبدیل شوند. این دمای بالا این چنین علتمی‌بشود هیدروکربن‌های کوچک‌تر (که انحلال‌پذیری کمتری نسبت به هیدروکربن‌های بزرگ دارند) از حالت محلول در نفت خارج شوند و لایه‌ای از گاز را تشکیل کنند که عمدتاً از متان راه اندازی شده؛ به همین علت در زیاد تر مواد گازهای طبیعی در بالای لایه‌های نفت تجمع اشکار می‌کنند و برای دست‌یابی به نفت به اجبار باید ابتدا گاز طبیعی را استخراج کرد.

استخراج سوخت‎های فسیلی

سوال اینجاست که این منبع های مورد قیمت چطور از دل مادر زمین بیرون کشیده خواهد شد تا آرزوها دورودراز بشر جاه‌طلب را برآورده کند؟
راه حلهای استخراج این منبع های تفاوت‌های جدی دارد. به‌طورکلی، استخراج زغال‌سنگ راحت‌ترین روش استخراج بین سوخت‌های فسیلی است و استخراج نفت و گاز طبیعی پیچیدگی‌های بیشتری دارد. در توضیح راه حلهای استخراج این منبع های خدادادی باید او گفت، به‌اختصاصی برای استخراج زغال‌سنگ باید در سطح زمین حفاری کرد.

این حفاری‌ها طبق معمولً در سطحی می باشند که فقط لایه‌های خاک و سنگ بالایی پوسته‌ زمین را کنار می‌زنند تا به معدن مهم راه اشکار کنند. در برخی موارد، برای رسیدن به زغال‍سنگ باید حفاری‌های عمیق‌تری در دل کوه انجام داد که بی خطر نیست. برخلاف نفت و گاز طبیعی، این حفاری‌ها عمدتاً عمیق و عمودی نیستند، بلکه افقی و در اعماق کم انجام خواهد شد تا اتاقک‌های کوچکی را زیر زمین شکل دهند. حفاری این معادن خطرناک‌ترین شغل دنیاست. این سختی و خطر زیاد تر مربوط به ریزش دیواره‌های اتاقک‌ها می‌بشود. علاوه‌برآن کارگران معادن برای ساعات طویل در معرض هیدروکربن‌های سنگین قرار می‌گیرند که گمان ابتلا به سراطان ریه را تصاعدی بالا می‌برد. نوموکونیوسیس یکی از بیماری‌های متداول بین کارگران معدن است که به بیماری ریه‌ سیاه نیز معروف است.

پیچیدگی‌های فرایند استخراج نفت از استخراج زغال‌سنگ زیاد تر است. برای استخراج نفت در قدم اول نیاز به شناسایی چاه‌های نفت است که ژئولوژیست انجام می‌دهد. در قدم بعدی، نیاز به حفاری چاه‌های زیاد عمیق است تا دسترسی به این ذخایر مورد قیمت فراهم بشود. بعضی اوقات حفاری این چاه‌ها، به‌صورت سنتی، عمودی انجام می‌بشود و بعضی اوقات نیاز است این حفاری‌ها افقی، یا حتی مورب انجام بشود. این حفاری‌ها همیشه راحت نیست. بعضی اوقات نزدیکی ذخایر نفتی خاک به‌قدری چسبنده می‌بشود که ادامه‌ حفاری غیرممکن می‌بشود. در این اوقات، با افزودن پلیمرهای خاص یا منفعت گیری از دستگاه‌های حفاری پیشرفته، حفاری ادامه اشکار می‌کند. فرایند مهندسی حفاری از شاخه‌های پیشرفته علوم شیمی نفت محسوب می‌بشود. سپس از این حفاری‌ها ملزوم است با پشتیبانی لوله‌های قطور این چاه‌ها تثبیت شوند تا فرایند استحصال نفت با پشتیبانی این لوله‌ها انجام بشود.

سپس از این که استخراج نفت با پشتیبانی این لوله‌‌ها انجام شد و تکه بسیاری از نفت حاضر در چاه بیرون کشیده شد، باید تدبیری برای استخراج باقی‌مانده‌ نفت حاضر در چاه اندیشیده بشود. یکی از کارهایی که می‌توان برای دستیابی به این مقدار انجام داد، منفعت گیری از بخار آب داغ است که با سختی بالا به چاه تزریق بشود. تزریق حجم بالای بخار آب تبدیل خروج نفت خواهد شد. علاوه‌بر بخار آب، می‌توان از حجم بالای گاز کربن دی اکسید نیز برای سختی به نفت باقی‌مانده و هدایت آن به مسیر لوله‌ها منفعت برد. تزریق سورفاکتانت‌ها یا پلیمرهای مایع نیز از دیگر راه حلهای متداول استخراج نفت باقی‌مانده در اعماق چاه است.

دستیابی به منبع های گاز طبیعی فرایندی است که با حفاری چاه‌های عمیق انجام می‌بشود. در تعداد بسیاری از موارد، استخراج نفت و گاز با هم انجام می‌بشود اما بعضی اوقات نیز چاه‌های گاز جدا گانه از چاه‌های نفت می باشند. از راه حلهای استخراج گاز طبیعی تزریق پرفشار آب، پلیمر یا شن‌های داغ می باشند.

خطرات

بااینکه تعداد بسیاری از پیشرفت‌های بشریت مدیون سوخت‌های فسیلی است، هیچ‌چیزی زیاد تر از مصرف سوخت‌های فسیلی به زمین صدمه نزده است. بنابر منبع های علمی، می‌توان او گفت کره‌ زمین به مثابه‌ سیستمی طبیعی است که استخراج یا افزودن مواد گوناگون به آن تبدیل تغییرات غیرقابل‌برگشتی می‌بشود. منفعت گیری از سوخت‌های فسیلی نیز تبدیل همین تغییرات می‌بشود؛ چون با استخراج آنها حجم بسیاری از منبع های زمینی مصرف می‌بشود و به‌صورت گازهای گلخانه‌ای به جو زمین بازمی‌گردد.

بزرگ‌ترین این صدمه‌ها آلودگی هواست. سوخت فسیلی گستره‌ عظیمی از مواد گوناگون را در اتمسفر آزاد می‌کند که از این بین گازهای کربن دی اکسید، سولفور دی اکسید و نیتروژن اکسید بیشترین سهم را دارند. تنفس این گازهای خطرناک کیفیت هوا را به‌شدت افت داده، تبدیل شیوع بیماری‌های تنفسی می‌بشود این چنین با تشکیل اتفاق‌های، همچون باران اسیدی، اعتدال اکوسیستم را به هم می‌ریزد. گازهای ناشی از سوختن سوخت‌های فسیلی بیشترین سهم از گازهای گلخانه‌ای را راه اندازی خواهند داد؛ به‌خصوص گاز دی اکسید کربن. افزایش حجم این گازها گرمای زمین و تغییرات اقلیمی را به جستوجو دارد.

آلودگی‌های ناشی از سوخت‌های فسیلی به آلودگی هوا محدود نمی‌بشود و تا اقیانوس‌ها ادامه اشکار می‌کند؛ برای مثال، در جریان حفاری‌های نفت و گاز در بستر دریا امکان پذیر به‌علت مشکلات فنی نشت اتفاق بیفتد و این ترکیبات پیچیده‌ هیدروکربنی به طبیعت راه اشکار کنند. نشت نفت و گاز از مشکلاتی است که در سال‌های تازه تغییرات برگشت‌ناپذیری در اکوسیستم به وجود اورده است. این ترکیبات ناشی از نشت سوخت‌های فسیلی نه‌فقط چرخه‌ اکوسیستم را بر هم می‌زند، بلکه می‌تواند به چرخه‌ غذایی انسان نیر راه اشکار کند و علتبیماری‌های عدیده‌ای ازجمله سرطان بشود.

علاوه‌بر اینها، استخراج منبع های زغال‌سنگ نیز تبدیل ازبین‌رفتن جنگل‌ها شده است؛ چون زیاد تر این منبع های در جنگل‌ها قرار دارند. نابودی جنگل‌ها مساوی است با نابودی محل زندگی گونه‌های گوناگون گیاهی و جانوری، نابودی خاک باکیفیت و نابودی یکپارچگی اکوسیستم طبیعت.

سوخت‌های فسیلی و تاثییر آنها بر صنعت

گسترش منفعت گیری از این سوخت‌ها تبدیل گسترش‌ کارخانجات شد و مشاغل بسیاری به وجود آورد. استخراج سوخت فسیلی زنجیره‌ای طویل دارد که در همه تکه‌های این زنجیره نیاز به نیروهای متخصص و غیرمتخصص وجود دارد؛ از کارگرهای چاه‌های نفت و معادن زغال‌سنگ گرفته، تا مهندسین اکتشاف چاه‌ها، مهندسین پتروشیمی و مسئولین صادرات و فروش این محصولات. همین گستره از مشاغل اندوخته‌های بسیاری جذب این صنعت کرد و رونق بیشتری به این بازار بخشید.

سوخت‌های فسیلی آنقدر بر قیمت اقتصاد کشورها اثرگذار بودند و قوت ژئوپولیتیک کشورها را تعیین کردند. کشورهایی که به این چنین منبع های ارزشمندی دست یافته بودند، رشد تصاعدی اقتصادی را توانایی کرده و توانستند در بازار جهانی نیز نقش ایفا کنند.

باوجود همه‌ تأثیرات عمیقی که سوخت‌های فسیلی بر کشورهای گوناگون گذاشتند، این تأثیر همیشگی نبوده است. با پیشرفت علم و تکنولوژی، آشکار شدن تأثیر سوء گازهای گلخانه‌ای بر گرمایش زمین و با نرخ چشم‌گیر‌‌‌ افزایش جمعیت، به‌مرور زمان و تا نزدیک به بسیاری انرژی‌های تجدیدپذیر نیز جای خود را در بازار انرژی اشکار کردند. یقیناً نتوانستند جانشین کامل سوخت فسیلی باشند. آمارها مشخص می کند سال 2035 هم چنان خواست برای انرژی‌‌های فسیلی 33 درصد افزایش داشته باشد که این افزایش تبدیل آزادسازی 87 گیگاتنی گاز کربن‌ دی اکسید در جو خواهد شد. شوربختانه حتی منبع های طبیعی و جنگل‌ها که ریه‌‌های کره‌ زمین محسوب خواهد شد، توان پاک‌سازی این حجم از آلودگی را ندارند. آزادسازی حجم‌ سرسام‌آور گازهای گلخانه‌ای ناشی از سوختن سوخت فسیلی علتگرمایش زمین خواهد شد. مطالعات نشان خواهند داد دمای کره‌ زمین به‌ازای هر یک‌تریلیون گاز گلخانه‌ای 2 درجه‌ سانتی‌گراد افزایش خواهد یافت.

کشورهایی که از نعمت منبع های سوخت‌های فسیلی نصیب بودند، با اندوخته‌گذاری و تمرکز بر انرژی‌های تجدید‌پذیر زمان تشکیل بازار جدیدی برای خود فراهم کردند و سیاست‌هایشان را بر مبنای نگه داری محیط‌زیست بنا نهادند. منفعت‌برداری از ‌انرژی‌هایی همانند انرژی باد، نور خورشید، هیدروالکتریک، بیواتانول و بیودیزل رشته‌های دانشگاهی تازه، مراکز تحقیقاتی نوین و نیروهای متخصص تازه در نظر گرفته شد و مشاغل جدیدی پدید آمد.

باید او گفت سوخت‌های فسیلی همانند هر منبع فرد دیگر مزایا و معایب خود را دارند. بشر انقلاب صنعتی و قسمت اعظم پیشرفت خود در علم و تکنولوژی را مدیون سوخت‌های فسیلی است اما امروز ناچار است با ردپای سیاه سوخت‌ فسیلی در طبیعت رو به رو بشود؛ به همین علت حرف های می‌بشود منفعت گیری از این سوخت‌ها نیازمند تفکر دقیق و علمی و سنجش همه جوانب است.

جمع‌بندی

سوخت فسیلی به منبع های انرژی طبیعی حرف های می‌بشود که از باقی مانده موجودات زنده‌ای که میلیون‌ها سال پیش در شرایط خاص دفن شده‌اند، راه اندازی شده‌اند. این منبع های شامل نفت، گاز طبیعی و زغال‌سنگ می باشند. سوخت فسیلی به‌علت سهولت در استخراج و هزینه نسبتاً پایین، مدتی طویل به‌گفتن مهم‌ترین منبع انرژی در جهان منفعت گیری شده‌اند اما به‌علت آلایندگی‌های شدید همانند تشکیل گازهای گلخانه‌ای و تأثیرات منفی بر تغییرات اقلیمی، به‌مرور زمان از سوخت فسیلی انتقاد شده و کوششها برای جایگزینی آنها با منبع های انرژی تجدیدپذیر و پاک‌تر افزایش یافته است.