ما هو الوقود الأحفوري؟

الوقود الأحفوري: هو مصطلح يستخدم للإشارة إلى الهيدروكربونات الموجودة في الموارد الطبيعية، وهو مصطلح عام يستخدم للتعبير عن الرواسب الجيولوجية القابلة للاحتراق للمواد العضوية المتكونة من بقايا النباتات والحيوانات المتحللة، تحتوي هذه الكائنات الميتة على طاقة تم تكوينها من خلال عملية التمثيل الضوئي الأصلية من النباتات، يتم تحويلها إلى أنواع مختلفة من الوقود الأحفوري التي تتشكل من خلال التعرض للحرارة والضغط في قشرة الأرض على مدى ملايين السنين.


تشمل بعض أشكال الحياة التي تتحلل وتتحول إلى وقود أحفوري العوالق الحيوانية والعوالق النباتية والنباتات الأرضية، ويشمل الوقود الأحفوري الرئيسي الفحم والغاز الطبيعي والنفط الخام ويحدث في جميع حالات المادة الثلاث فالفحم في صورة صلبة والغاز الطبيعي في صورة غاز والنفط الخام في حالة سائلة.


بشكل عام يعتبر الوقود الأحفوري بإنه من مصادر الطاقة الغير متجددة مما يعني أن احتياطياته، يمكن أن تنضب من سطح الأرض، نتيجة لذلك يجب أن يسعى البشر إلى استخدام مصادر الطاقة المتجددة مثل الرياح والكهرباء المائية والطاقة الشمسية للحفاظ على هذه الموارد غير المتجددة، علاوة على ذلك نظرًا لتكوين الكربون لهذه الأنواع من الوقود الأحفوري فإن الحد من استخدامها يمكن أن يضمن توازنًا في تكوين الهواء في الغلاف الجوي وبالتالي تقليل آثار الاحتباس الحراري.

ما هي أنواع الوقود الأحفوري؟

  • الفحم: يتشكل هذا الوقود الأحفوري عندما يبدأ الغطاء النباتي الأرضي المدفون بعمق بواسطة الرواسب في الأرض بالتحلل ببطء من خلال عملية التحلل اللاهوائي، خلال فترة العصر الكربوني في المناطق الاستوائية للأرض كانت تنمو غابات شاسعة من الأشجار الشبيهة بالسرخس والنباتات المورقة الأخرى، عندما ماتوا شكلوا رواسب كبيرة تحللت على مدى ملايين السنين لتشكل الفحم وهو صلب بطبيعته.


    يتم استخراج الفحم من الأرض من خلال التعدين، حيث تتم عملية التعدين من خلال طرق مختلفة مثل التعدين السطحي الذي يستلزم التعدين السطحي لمناجم الفحم الضحلة أو من خلال التعدين تحت الأرض في الحالات التي تكون فيها مناجم الفحم عميقة في سطح الأرض.


    المعالجة هي العملية التي تلي التعدين، حيث يتم معالجة خام الفحم المستخرج لإزالة الشوائب وجعله مصدرًا أفضل وأكثر كفاءة للطاقة، ويتم تحديد نقاء هذا الوقود الأحفوري من خلال عدد الكربون الموجود في الفحم المستخرج، وفقًا لذلك هناك أشكال مختلفة من الفحم من حيث النقاء، (أنثراسايت هو أنقى أشكال الفحم ويحتوي على 97٪ من الكربون، ويعتبر القار وشبه القار ثاني وثالث أنقى أشكال الفحم على التوالي، وأكثر أشكال الفحم نجسًا هو الليغنيت، عمق هذه الأشكال من الفحم يتناسب عكسيا مع نقاوتها).


    يؤدي استخراج الفحم إلى إطلاق ملوثات ضارة على البيئة مثل الزئبق وهو شديد التقلب ويضيف إلى تكوين الغلاف الجوي، ويتم إطلاق ثاني أكسيد الكبريت وهو غاز سام أثناء عملية تعدين الفحم، ومن المعروف أنه مساهم رئيسي في المطر الحمضي، ومع ذلك من خلال إزالة الكبريت يمكن إزالة هذا الغاز من الغلاف الجوي.

     
    يعد أكسيد النيتروجين أيضًا ملوثًا ضارًا في الغالب بالحياة البحرية لأنه يسبب التخثث وهي عملية تؤدي إلى نمو الطحالب وصفير الماء مما يقلل بشكل كبير من إمدادات الأكسجين للحياة البحرية، بسبب غازات الدفيئة المنبعثة في عمليات التعدين واستخدام الفحم فهي مرتبطة بتلف طبقة الأوزون.


    الفحم هو مصدر للطاقة المستخدمة على نطاق واسع وإنه المصدر الأساسي للوقود لإنتاج الكهرباء، يتم إنتاجه في الغالب في دول مثل الصين والولايات المتحدة من بين دول أخرى بنسبة 45 ٪ و12 ٪ على التوالي، حيث كان الفحم أحد العوامل التي مكنت الثورة الصناعية من النمو في القرن التاسع عشر.


    عند تسخين الفحم ينتج الوقود الأحفوري فحم الكوك الذي يستخدم لتسخين الماء إلى درجات حرارة عالية لإنتاج البخار، يستخدم الوقود الأحفوري في قيادة القطارات البخارية والصناعات التحويلية وتعتمد بشكل كبير على صناعة الحديد الصلب، كما أنها تستخدم في المنازل لتوفير التدفئة الأساسية للطهي ولأغراض منزلية أخرى وتُستخدم منتجاتها الثانوية أيضًا في الاستخدامات التجميلية مثل إنتاج الفازلين.

  • النفط: يُستخرج النفط عادةً من احتياطيات النفط التي تكونت من ملايين السنين من تحلل بقايا النباتات والحيوانات، حيث يتكون بشكل أكثر تحديدًا من بقايا الكائنات الحية الدقيقة البحرية التي ماتت منذ ملايين السنين، والجدير بالذكر أنها تتكون من غابات المستنقعات التي كانت حية منذ ملايين السنين والطحالب والمخلوقات البحرية، عندما ماتوا غرقت بقاياهم واختلطت مع الرواسب على قاع البحر.


    على مر السنين أصبحت الرواسب صخورًا صلبة وأصبحت في النهاية زيتًا، هذا هو الوقود الأحفوري السائل الوحيد الموجود عادة في الغلاف الجوي المائي بسبب حالته، حيث أنه يتواجد تحت الأرض وتحت منسوب الماء العسر، كما أنه يتواجد تحت البحار والمسطحات المائية الكبيرة الأخرى، ونظرا لأعماقها يتم استخراجها باستخدام مضخات ضخمة تضخ النفط الخام إلى السطح لا سيما أن النفط أقل كثافة من الصخور لذلك يميل إلى التحرك لأعلى.


    بمجرد الانتهاء من ذلك تتبع المعالجة التي تسمح بتكرير النفط الخام في مصافي النفط، نتيجة للتكرير تتحقق أشكال مختلفة من النفط وتشمل هذه البنزين والديزل والكيروسين وزيوت الطائرات وزيوت التشحيم والقطران ومنتجات النفط الأخرى.


    ينتج النفط طاقة أكثر من الفحم لكل وحدة وزن وبالتالي فهو مفضل أكثر من الفحم للنقل، حيث أنه المصدر الأساسي للنقل في العالم، حيث أن مشتقات النفط المختلفة لها عدد لا يحصى من الاستخدامات، فعلى سبيل المثال يستخدم البنزين بشكل أساسي في الوقود ودفع نماذج مختلفة من النقل مثل السيارات والدراجات النارية والطائرات، يستخدم الديزل أيضًا لدفع وسائل النقل المختلفة، ومع ذلك فهو أكثر لزوجة من البنزين وبالتالي فإنه يستخدم لتشغيل المركبات ذات المحركات الثقيلة مثل الشاحنات وقطارات الديزل والمولدات والسفن.

  • الغاز الطبيعي: يتشكل الغاز الطبيعي عندما يتم تسخين المادة العضوية وضغطها تحت ضغط كبير لفترة طويلة من الزمن، التركيب الجزيئي لهذا الوقود الأحفوري مجاني ومتفكك وبالتالي وجود غاز يعرف بالغاز الطبيعي، يعتقد أن هذا الوقود الأحفوري يتكون من بقايا الكائنات الحية الدقيقة البحرية.


    يؤدي التحلل اللاهوائي للمواد العضوية المكونة من بقايا النباتات والحيوانات إلى تكوين مادة الكيروجين، هذه المادة عند مزيد من التسخين تفترض ثلاث حالات، إذ أن الحالة الأولى صلبة، حيث يتكون الفحم وعند مزيد من التسخين يتغير الكيروجين إلى سائل وهو النفط الخام ويتحول أخيرًا إلى الغاز وهو الغاز الطبيعي.


    يتكون الغاز الطبيعي من هيدروكربونات ذات طبيعة غازية وأكثرها شيوعًا الميثان وهو غاز شديد الاشتعال مثل النفط فهو أخف من سطح الصخر ولكنه محاصر في الغالب، لذلك عند الحفر تتحرك لأعلى إلى السطح، ومع ذلك نظرًا لأنه لا يمكن استخراجه أو حبسه فإنه ينتج من النفط، المرحلة الأخيرة من تكوين الوقود هي مرحلة التكاثر.


    يستخدم الغاز الطبيعي في الطهي ويمكن استخدامه أيضًا في تشغيل السيارات إما كغاز طبيعي مضغوط (CNG) أو كغاز البترول المسال (LPG)، علاوة على ذلك يتم استخدامه لإنتاج الحرارة والكهرباء للمباني والصناعات، كما يمكن استخدامه في صناعة الأسمدة والطلاء والبلاستيك.


    الوقود الأحفوري غير مرغوب فيه في الغالب بسبب انبعاثاته الضارة للكربون في الغلاف الجوي، ومع ذلك فإن الغاز الطبيعي هو أنظف أنواع الوقود الأحفوري، حيث لا توجد مركبات إضافية ملحقة تلوث البيئة ولا تسبب أبخرة.