Al giorno d'oggi il termine "combustibili fossili" è molto diffuso. Più spesso, si presenta nel contesto delle questioni ambientali, dei cambiamenti climatici o della cosiddetta "crisi energetica". Oltre ad essere una delle principali fonti di inquinamento, la dipendenza dell'umanità dai combustibili fossili ha provocato un bel po 'di ansia negli ultimi decenni e ha alimentato la richiesta di alternative.
Ma cosa sono i combustibili fossili? Mentre la maggior parte delle persone tende a pensare alla benzina e al petrolio quando sentono queste parole, in realtà si applica a molti diversi tipi di fonti energetiche che sono derivate da materiale organico decomposto. Come l'umanità è diventata così dipendente da loro, e cosa possiamo guardare per sostituirli, sono alcune delle maggiori preoccupazioni che ci attendono oggi.
Definizione:
I combustibili fossili si riferiscono a fonti di energia che si formano a seguito della decomposizione anaerobica della materia vivente che contiene energia a causa dell'antica fotosintesi. In genere, questi organismi sono morti da milioni di anni, con alcuni risalenti al periodo criogenico (circa 650 milioni di anni fa).
I combustibili fossili contengono elevate percentuali di carbonio e energia immagazzinata nei loro legami chimici. Possono assumere la forma di petrolio, carbone, gas naturale e altri composti combustibili, idrocarburi. Mentre il petrolio e il gas naturale sono formati dalla decomposizione di organismi, il carbone e il metano sono i risultati della decomposizione delle piante terrestri.
Nel primo caso, si ritiene che grandi quantità di fitoplancton e zooplancton si siano depositate sul fondo dei mari o dei laghi milioni di anni fa. Nel corso di molti milioni di anni, questa materia organica si è mescolata con il fango ed è stata sepolta sotto pesanti strati di sedimenti. Il calore e la pressione risultanti hanno causato l'alterazione chimica della materia organica, formando infine composti di carbonio.
Nel caso di quest'ultimo, la fonte era la materia vegetale morta che era coperta di sedimenti durante il periodo carbonifero - cioè la fine del periodo devoniano all'inizio del periodo permiano (circa 300 e 350 milioni di anni fa). Nel tempo, questi depositi si sono solidificati o sono diventati gassosi, creando campi di carbone, metano e gas naturali.
Usi moderni:
Il carbone è stato usato fin dall'antichità come combustibile, spesso nelle fornaci per fondere i metalli. L'olio non trasformato e non raffinato è stato anche bruciato per secoli nelle lampade per motivi di illuminazione, e gli idrocarburi semi-solidi (come il catrame) sono stati utilizzati per l'impermeabilizzazione (in gran parte sul fondo delle barche e sulle banchine) e per l'imbalsamazione.
L'uso diffuso di combustibili fossili come fonti di energia iniziò durante la Rivoluzione industriale (18-19 ° secolo), dove il carbone e il petrolio iniziarono a sostituire le fonti animali (cioè l'olio di balena) per alimentare i motori a vapore. Al tempo della Seconda Rivoluzione Industriale (1870-1914 circa), il petrolio e il carbone iniziarono ad essere usati per alimentare i generatori elettrici.
L'invenzione del motore a combustione interna (cioè le automobili) aumentò esponenzialmente la domanda di petrolio, così come lo sviluppo degli aeromobili. L'industria petrolchimica è emersa contemporaneamente, con il petrolio utilizzato per fabbricare prodotti che vanno dalla plastica alla materia prima. Inoltre, il catrame (un prodotto residuo dell'estrazione del petrolio) è diventato ampiamente utilizzato nella costruzione di strade e autostrade.
I combustibili fossili sono diventati centrali nella moderna produzione, industria e trasporti a causa del modo in cui producono quantità significative di energia per unità di massa. A partire dal 2015, secondo l'Agenzia internazionale per l'energia (AIE), il fabbisogno energetico mondiale è ancora prevalentemente previsto da fonti come carbone (41,3%) e gas naturale (21,7%), sebbene il petrolio sia sceso a solo il 4,4%.
L'industria dei combustibili fossili rappresenta anche una quota importante dell'economia globale. Nel 2014, il consumo globale di carbone ha superato 3,8 miliardi di tonnellate e ha incassato 46 miliardi di dollari di entrate solo negli Stati Uniti. Nel 2012, la produzione mondiale di petrolio e gas ha raggiunto oltre 75 milioni di barili al giorno, mentre i ricavi globali generati dall'industria hanno raggiunto circa 1,247 trilioni di dollari.
L'industria dei combustibili fossili gode anche di una grande protezione del governo e incentivi in tutto il mondo. Un rapporto del 2014 dell'AIE indica che l'industria dei combustibili fossili raccoglie 550 miliardi di dollari all'anno in sussidi governativi globali. Tuttavia, uno studio del 2015 del Fondo monetario internazionale (FMI) ha indicato che il costo reale di questi sussidi ai governi di tutto il mondo è di circa 5,3 trilioni di dollari (ovvero il 6,5% del PIL globale).
Effetti ambientali:
La connessione tra i combustibili fossili e l'inquinamento atmosferico nelle nazioni industrializzate e nelle principali città è evidente dalla Rivoluzione industriale. Gli inquinanti generati dalla combustione di carbone e petrolio includono anidride carbonica, monossido di carbonio, ossidi di azoto, anidride solforosa, composti organici volatili e metalli pesanti, tutti legati a malattie respiratorie e a maggiori rischi di malattia.
La combustione di combustibili fossili da parte dell'uomo è anche la più grande fonte di emissioni di anidride carbonica (circa il 90%) in tutto il mondo, che è uno dei principali gas a effetto serra che consente la forzatura radiativa (ovvero l'effetto serra) e contribuisce a riscaldamento globale.
Nel 2013, la National Oceanic and Atmospher Administration ha annunciato che i livelli di CO² nell'atmosfera superiore hanno raggiunto per la prima volta 400 parti per milione (ppm) da quando sono iniziate le misurazioni nel 19 ° secolo. Sulla base dell'attuale tasso di crescita delle emissioni, la NASA stima che i livelli di carbonio potrebbero raggiungere tra 550 e 800 ppm nel prossimo secolo.
Se il primo scenario fosse il caso, la NASA prevede un aumento di 2,5 ° C (4,5 ° F) delle temperature globali medie, il che sarebbe sostenibile. Tuttavia, se quest'ultimo scenario dovesse dimostrarsi il caso, le temperature globali aumenteranno di una media di 4,5 ° C (8 ° F), il che renderebbe la vita insostenibile per molte parti del pianeta. Per questo motivo, si stanno cercando alternative per lo sviluppo e l'adozione commerciale diffusa.
Alternative:
A causa degli effetti a lungo termine dell'uso di combustibili fossili, scienziati e ricercatori hanno sviluppato alternative per oltre un secolo. Questi includono concetti come l'energia idroelettrica - che esiste dalla fine del 19 ° secolo - dove l'acqua che cade viene utilizzata per far girare le turbine e generare elettricità.
Dalla seconda metà del 20 ° secolo, l'energia nucleare è stata anche considerata un'alternativa al carbone e al petrolio. Qui, i reattori a fissione lenta (che si basano sull'uranio o sul decadimento radioattivo di altri elementi pesanti) vengono utilizzati per riscaldare l'acqua, che a sua volta genera vapore per far girare le turbine.
Dalla metà del 2 ° secolo, sono stati proposti molti altri metodi che vanno dal semplice al più sofisticato. Questi includono l'energia eolica, dove i cambiamenti nel flusso d'aria spingono le turbine; energia solare, dove le celle fotovoltaiche convertono l'energia del sole (e talvolta il calore) in elettricità; energia geotermica, che si basa sul vapore prelevato dalla crosta terrestre per ruotare le turbine; e potenza delle maree, dove i cambiamenti nelle maree spingono le turbine.
I carburanti alternativi vengono anche derivati da fonti biologiche, dove vengono utilizzate fonti vegetali e biologiche per sostituire la benzina. L'idrogeno viene inoltre sviluppato come fonte di energia, che va dalle celle a combustibile a idrogeno all'acqua utilizzata per alimentare la combustione interna e i motori elettrici. Si sta inoltre sviluppando la potenza di fusione, in cui gli atomi di idrogeno vengono fusi all'interno dei reattori per generare energia pulita e abbondante.
Entro la metà del 21 ° secolo, i combustibili fossili dovrebbero essere diventati obsoleti, o almeno essere diminuiti in modo significativo in termini di utilizzo. Ma da un punto di vista storico, sono stati associati alle più grandi e prolungate esplosioni nella crescita umana. Resta da vedere se l'umanità sopravviverà agli effetti a lungo termine di questa crescita - che ha incluso un'intensa quantità di combustione di combustibili fossili e emissioni di gas serra.
Abbiamo scritto molti articoli sui combustibili fossili per Space Magazine. Ecco cos'è un effetto serra potenziato? Gas nell'atmosfera, Quali sono le cause dell'inquinamento atmosferico? Cosa succede se bruciamo tutto? Che cos'è l'energia alternativa? E "I cambiamenti climatici ora sono più sicuri che mai", afferma il nuovo rapporto
Se desideri maggiori informazioni sui combustibili fossili, controlla l'Osservatorio della Terra della NASA. Ed ecco un link all'articolo della NASA sulla salvaguardia della nostra atmosfera.
Il cast di astronomia ha anche alcuni episodi rilevanti per l'argomento. Ecco l'episodio 51: Earth and Episode 308: Climate Change.
fonti:
- Wikipedia -Fossil Fuel
- Sciencedaily - fossil_fuel
- Dipartimento dell'Energia - Combustibili fossili
