منذ بداية الثورة الصناعية في القرن الثامن عشر تم استهلاك طاقة الوقود الأحفوري بمعدل متزايد باستمرار، واليوم يوفر الوقود الأحفوري هذا أكثر من حوالي (85%) من إجمالي الطاقة التي تستهلكها الدول المتقدمة صناعياً في العالم، وعلى الرغم من أن تقنية الطاقة المستخرجة من الوقود الأحفوري ليست جديدة، فإنه يصعب تقدير كميات الوقود الأحفوري التي يمكن استعادتها اقتصادياً، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى معدلات الاستهلاك المتغيرة والقيمة المستقبلية بالإضافة إلى التطورات التكنولوجية.
ما هو الوقود الأحفوري؟
هو عبارة عن مجموعة من المواد التي تحتوي على الهيدروكربون من أصل بيولوجي، والذي يحدث داخل قشرة الأرض لنتمكن من استخدامها كمصدر للطاقة لاحقاً، حيث قد يشمل الوقود الأحفوري الفحم والنفط والغاز الطبيعي، وقد تحتوي جميعها على الكربون وتشكلت نتيجة للعمليات الجيولوجية التي تعمل على بقايا المواد العضوية الناتجة عن عملية التمثيل الضوئي، وهي عملية بدأت منذ حوالي 2.5 مليار إلى 4.0 مليار سنة.
أمثلة على الوقود الأحفوري
النفط
إن النفط الخام أو ما يسمى (البترول) هو عبارة عن وقود أحفوري سائل يتكون في الغالب من الهيدروكربونات (مركبات الهيدروجين والكربون)، ويمكن العثور على النفط هذا في بعض الخزانات الجوفية وفي شقوق ومسام الصخور الرسوبية أو حتى في رمال القطران بالقرب من سطح الأرض، وقد يتم الوصول إليها عن طريق الحفر على الأرض أو في البحر، وبمجرد استخراجه فإنه يتم نقل النفط إلى المصافي عبر ناقلة عملاقة أو قطار أو شاحنة أو ربما خط أنابيب لتحويله إلى وقود قابل للاستخدام مثل البنزين والبروبان والكيروسين ووقود الطائرات، بالإضافة إلى منتجات مثل البلاستيك والطلاء.
كما توفر المنتجات البترولية أيضا حوالي 37 بالمائة من احتياجات الطاقة لبعض دول العالم، فعلى سبيل المثال كان استهلاك الولايات المتحدة من النفط في عام 2016 أقل بنسبة 10 في المائة من أعلى مستوى قياسي في عام 2005، ومع ذلك فقد زاد استخدام النفط بشكل طفيف خلال السنوات الأربع الماضية، حيث قد أدت أسعار البنزين المنخفضة نسبياً إلى زيادة عدد الأميال المقطوعة بالسيارة وتجدد الاهتمام بسيارات الدفع الرباعي والشاحنات الخفيفة.
الفحم
الفحم بشكل عام عبارة عن صخرة صلبة ثقيلة الكربون تأتي في أربعة أنواع رئيسية مثل: الليغنيت والبيتومين وشبه البيتومين والأنثراسيت، وقد تختلف هذه الأنواع إلى حد كبير عن طريق محتوى الكربون الموجودة في هذه الصخور، كما أن هذه الأنواع من الفحم هي وسط العبوة من حيث محتوى الكربون والطاقة الحرارية التي يمكن أن تنتجها، وبغض النظر عن التنوع فكل الفحم متسخ، وفي الواقع عندما قد يتعلق الأمر بالانبعاثات فيعد الفحم هو الوقود الأحفوري الأكثر كثافة للكربون الذي يمكننا حرقه.
ويتم استخراج الفحم من خلال طريقتين: أولاً التعدين تحت الأرض، حيث تُستخدم الآلات الثقيلة لقطع الفحم من مناطق الرواسب العميقة تحت الأرض، ثانياً التعدين السطحي، حيث يعمل التعدين السطحي على إزالة بعض طبقات كاملة من التربة والصخور للوصول إلى رواسب الفحم أدناه، كما قد يمثل قطاع التعدين حوالي ثلثي مصادر الفحم في بعض دول العالم مثل الولايات المتحدة، وعلى الرغم من أن كلا شكلي التعدين يضران بالبيئة إلا أن التعدين السطحي مدمر بشكل خاص ويقضي على النظم البيئية بأكملها ويلوثها.
كما يمثل الفحم ومحطات الطاقة التي تحرقه أقل من ثلث توليد الكهرباء في مختلف دول العالم، وإن البدائل الأنظف والأرخص بما في ذلك الغاز الطبيعي ومصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والتقنيات الموفرة للطاقة تجعل الفحم أقل جاذبية من الناحية الاقتصادية، لذلك تستمر العديد من محطات الطاقة التي تعمل بالفحم في الإغلاق.
الغاز الطبيعي
يتكون الغاز الطبيعي في الغالب من غاز الميثان، ويعتبر الغاز الطبيعي إما تقليدياً أو غير تقليدي وذلك اعتماداً على مكان وجوده تحت الأرض، حيث قد يقع الغاز الطبيعي التقليدي في طبقات صخرية مسامية وقابلة للاختراق في خزانات النفط التي يمكن الوصول إليها عن طريق الحفر القياسي، ويعتبر الغاز الطبيعي غير التقليدي هو في الأساس أي شكل من أشكال الغاز الذي يصعب استخراجه عن طريق عملية الحفر المنتظم، مما أنه قد يتطلب تقنية تحفيز خاصة مثل التكسير الهيدروليكي.
فعلى سبيل المثال في الولايات المتحدة ساعد تطوير عمليات التكسير الهيدروليكي في جعل البلاد أكبر منتج للغاز الطبيعي في العالم منذ عام 2009 وأكبر مستهلك له أيضاً، حيث يغطي الغاز الطبيعي بكثرة في الولايات المتحدة ما يقرب من حوالي 30 في المائة من احتياجات الطاقة الأمريكية، وهو أكبر مصدر للطاقة من أجل الكهرباء، كما تشير العديد من التوقعات إلى أنها ستصبح جزءًا أكبر من مزيج الطاقة في الولايات المتحدة حتى عام 2050، مما قد يهدد بتفاقم تلوث الهواء والماء.
