جدول المحتويات
يحتوي باطن الأرض على مجموعة كبيرة من المواد التي قام العلماء باستخراجها ودراستها من أجل استغلالها في عمليات توليد الطاقة، وقد خُزّنت هذه المواد في باطن الأرض بفعل مجموعة من العوامل التي تعرضت لها مثل الضغط، وعوامل التجوية والتعرية، وبعض الكوارث الطبيعية كالبراكين، والزلازل والتصدعات، وتُعتبر هذه المواد ثروة حقيقة؛ حيثُ تقوم بتغطية جزء من احتياجات العالم للطاقة، وقد تم تصنيف هذه المواد على أنها نوع من أنواع الطاقة غير المتجددة؛ أي التي لا تستطيع القيام بتجديد نفسها مع الوقت على عكس أنواع الطاقة المتجددة التي تمد الأرض بالأرض دون أن تنتهي، وهناك أنواع مختلفة من هذه المواد منها السائل، والصلب والغازي، وقد أحدث استخراج بعضها في بعض الدول ثورة على المستوى الاقتصادي،والتجاري.
يتحدث هذا المقال عن الوقود الأحفوري، ويشمل النقاط التالية:
- تعريف الوقود الأحفوري.
- أهم أنواع الوقود الأحفوري والتي تشمل: النفط، الغاز الطبيعي، والفحم الحجري.
- أهم المجالات التي يُستخدم فيها الوقود الأحفوري.
- بدائل الوقود الأحفوري مثل: الطاقة الشمسية، الطاقة النووية، طاقة الرياح.
- العوامل التي تؤدي إلى توفر الوقود الأحفوري.
- إيجابيات وسلبيات الطاقة الأحفورية.
- مشاكل الوقود الأحفوري وتأثيره على الإنسان، والبيئة.
- تاريخ الوقود الأحفوري وبداية استخدامه.
- سبب تسمية الوقود الاحفوري بهذا الاسم.
- كيفية المحافظة على الوقود الأحفوري.
ما هو الوقود الأحفوري؟
يمكن تعريف الوقود الأحفوري بأنه مجموعة من المواد التي تكونت نتيجة دفن بقايا الكائنات الحية في باطن الأرض على مر السنين، والتي يتم استخراجها من باطن الأرض واستعمالها في إنتاج الطاقة، ويُستخرج الوقود الأحفوري من ثلاث مواد رئيسية وهي: الفحم الحجري، والغاز الطبيعي، والنفط، وتتميز هذه المواد بخصائص متعددة منها سهولة النقل والتخزين، إلا أنها تعود على كوكب الأرض بأضرار كبيرة نتيجة الاستخدام الخاطئ لها، وقد تكونت هذه المواد على مر السنين بفعل مجموعة من العوامل كالضغط الشديد، ودرجات الحرارة العالية في باطن الأرض التي بدورها قامت بتركيز مادة الكربون في بقايا الكائنات الحية المدفونة في طبقات الأرض وتحويلها إلى وقود أحفوري، لذلك فإن الوقود الأحفوري يعتمد بشكل رئيسي على دورة حياة الكربون في الطبيعة.
أنواع الوقود الأحفوري
ينقسم الوقود الأحفوري إلى ثلاث أنواع رئيسية وهي: الوقود السائل، والوقود الصلب، والوقود الغازي، وقد تعرض كل نوع من هذه الأنواع إلى كمية ضغط وحرارة مختلفة أدت إلى تكونه في باطن الأرض، وتختلف أنواع الوقود الأحفوري عن بعضها البعض من ناحية الاستخراج، وطريقة الاستخدام، فهناك أنواع لا تحتاج إلى تنقية ومعالجة ويتم استعمالها بشكل مباشر في توليد الطاقة، وأنواع أُخرى تخضع لمجموعة من العمليات قبل إستعمالها في توليد الطاقة، وفيما يلي شرح مُفصل لكل نوع من هذه الأنواع:
الفحم الحجري
يمكن تعريف الفحم الحجري بأنه عبارة عن صخور قابلة للاشتعال والاحتراق يميل لونها إلى الأسود أو البني الغامق، وتوجد في عروق قشرة الأرض أو في الطبقات الأولى منها، وأهمها يُميز الفحم الحجري عن غيره من أنواع الوقود الأحفوري تركز نسبة الكربون فيه، بالإضافة إلى احتوائه على مجموعة من العناصر الأخرى مثل الهيدروجين، والكبريت، والأكسجين، والنيتروجين، ويتكون الفحم الحجري في الطبقات الأولى من قشرة الأرض عندما تتعفن بقايا الكائنات الحية و تتحلل وتتحول إلى إلى صخور قابلة للاشتعال نتيجة الضغط الشديد والحرارة التي تعرضت لها هذه البقايا في سطح الأرض لملايين السنين، وقد استغل الإنسان منذ القدم الفحم الحجري في أغراض عديدة مثل الطبخ والتدفئة، وتطور استخدام الفحم الحجري عبر العصور وأصبح يُستعمل كنوع من أنواع الوقود التي تعمل من خلالها مثل الآلات البخارية، كما يدخل الفحم الحجري في توليد الكهرباء وفي بعض الصناعات الأخرى مثل صناعة الإسمنت، والأصباغ.
النفط
يُعتبر النفط نوع من أنواع الوقود الأحفوري السائل، وقد تشكل هذا النوع في باطن البحار والمُحيطات بفعل بقايا الأحياء البحرية التي طمرت في قعر البحار بعد موتها واختلطت مع المواد الرسوبية الموجودة في باطن الأرض، ونتيجة الضغط والحرارة تكون سائل لزج من بقايا هذه الكائنات البحرية يميل لونه إلى السواد كما توجد منه ألوان أخرى، حيثُ يعتمد اختلاف لون النفط على التركيبات الكيميائية الموجودة فيه، ويتم استخراجه من باطن الأرض بواسطة آلات حفر عميقة، ويخضع النفط بعد استخراجه لمجموعة من العمليات التي تقوم تنظيفه من الشوائب وتنقيته وتحويله إلى أنواع مختلفة كالبنزين، والسولار، التي تُعتبر هامة وضرورية في حركة النقل والصناعات المختلفة.
الغاز الطبيعي
يعتبر الغاز الطبيعي نوع من أنواع الوقود الأحفوري الغازي الذي تكون في باطن الأرض والمُحيطات من بقايا مجهرية من الكائنات الحية اختلطت هذه الكائنات مع مواد رسوبية وتعرضت إلى ضغط وحرارة هائل على مر السنين، مما أدى إلى تحولها إلى مادة غازية تُعرف اليوم باسم الغاز الطبيعي، ويبدأ هذا الغاز بالتسرب إلى طبقات الصخور ويستقر في الحفر الموجودة بداخلها، ومن ثم يرتفع إلى قشرة الأرض بسبب كثافته المنخفضة مقارنة بكثافة المياه الموجودة بداخل طبقات الصخور، ويستخرج الغاز الطبيعي من قشرة الأرض بواسطة آبار مخصصة له ويتم فيما بعد معالجته بطريقة فيزيائية وكيميائية واستغلالها في توليد الطاقة المختلفة.
استخدامات الوقود الأحفوري
يُستخدم الوقود الأحفوري في مجالات متنوعة ولم يقتصر دوره على توليد الطاقة فقط ومن أهم المجالات التي يتم استغلاله فيها مايلي:
- مصدر مهم لتوليد الحرارة: فقد تم استعمال الفحم الحجري منذ القدم في عمليات الطهي والتدفئة كما تُستعمل مشتقات النفط في توليد الطاقة الحرارية في المدافئ ومحركات السيارات.
- توليد الكهرباء: يتم استغلال الوقود الأحفوري بشكل رئيسي في توليد طاقة الكهرباء التي تدخل في العديد من مجالات الحياة اليومية فهي ضرورية في المنازل، والمصانع، وتعمل العديد من الأجهزة بواسطتها في جميع أنحاء العالم.
- تسيير خطوط الإنتاج: فقد إستطاع الإنسان تسخير الوقود الأحفوري في عمل المصانع من خلال استخدامه في توليد الطاقة لماكينات المصانع، والآلات الموجودة فيه.
- في عمليات النقل: يتم استعمال الوقود الأحفوري ومشتقات النفط في العديد من وسائل النقل البحرية مثل السفن، والبرية مثل القطارات والسيارات، والباصات، والجوية مثل الطائرات.
بدائل الوقود الأحفوري
يُعتبر الوقود الأحفوري نوع من أنواع الطاقة الغير متجددة، أي التي لا تستطيع تجديد نفسها باستمرار مما سيُعرضها إلى النفاذ مع الوقت، ومن أجل ذلك قام العلماء بالبحث عن مصادر بديلة للطاقة قادرة على تجديد نفسها بشكل دائم وموجودة في الكون بشكل طبيعي ومن أهم بدائل الوقود الأحفوري ما يلي:
الطاقة النووية
تعتمد الطاقة النووية في عملها على انشطار الذرة في العناصر المختلفة، وقد استطاع العلماء استغلال حركة انشطار الذرة واندماجها وتسخيرها في توليد الكهرباء، فمثلاً يقوم العلماء بتسخين الماء لإنتاج البخار ومن ثم يتم استخدام بخار الماء الناتج عن عمليات تحولات في ذرات الماء لتحريك الزعانف المُستعملة لتوليد طاقة الكهرباء، وتتميز الطاقة النووية بقدرتها على إنتاج كميات كبيرة من الطاقة الكهربائية من دون أن تعود بأي ضرر يذكر على البيئة؛ فهي لا تُسبب انبعاث أي مواد ضارة.
الطاقة الشمسية
استغل الإنسان الطاقة الشمسية منذ القدم، واستطاع تسخير ضوء الشمس والحرارة الناتجة عنه في العديد من مجالات حياته اليومية، مثل مثل التسخين، أو التنشيف، وغيرها من الاستعمالات ومع تطور العلم قام العلماء باستعمال الطاقة الشمسية في توليد الطاقة الحرارية، والطاقة الضوئية، والطاقة الكهربائية ومن أهم استعمالاته تسخين المياه عبر السخانات الشمسية، والطهو بالطاقة الشمسية، واستخدامها في الإنارة.
طاقة الرياح
تُستخرج طاقة الرياح من الطاقة الحركية للرياح، وتم استغلال هذا النوع من الطاقة المتجددة في العديد من مجالات توليد الطاقة مثل توليد طاقة الكهرباء من خلال محطات التوليد، وتم ربط مجموعة كبيرة من عنفات الرياح في أماكن واسعة واستغلالها في توليد الطاقة الكهربائية، وتتميز طاقة الرياح تكلفتها القليلة مقارنة مع غيرها من مصادر الطاقة، كما يتم بناء مزارع الرياح البحرية في وسط المحيطات واستغلالها أيضاً في توليد الكهرباء.
عوامل توافر الطاقة الأحفورية
- كمية استهلاك الإنسان لهذه الطاقة.
- حجم الاحتياطي الموجود في باطن الأرض منها.
- قدرة وفاعلية الطاقة الأحفورية في الاستخدامات المتنوعة.
- بعدها عن مصادر الطاقة المتجددة.
إيجابيات وسلبيات الطاقة الأحفورية
الإيجابيات
- يعمل على ازدهار الاقتصاد في العديد من البلدان التي يتوفر فيها، من خلال تدوير عجلة التصدير.
- يخلق العديد من فرص العمل؛ فإن عملية استخراج الوقود الأحفوري وتنقيته، وتصديره واستغلاله في إنتاج الطاقة يحتاج إلى العديد من الأيدي العاملة، والكفاءات.
- يعتبر الوقود الأحفوري من المصادر الموثوقة لإنتاج الطاقة، فقد تم استعماله منذ القدم وأثبت فاعليته على مدى السنين.
- يتميز الوقود الأحفوري بسهولة نقله وتخزينه على عكس مصادر الطاقة المتجددة التي قد يصعب حصرها أو نقلها من مكان إلى مكان آخر.
السلبيات
- يعود الوقود الأحفوري على الإنسان والبيئة بمجموعة من الأضرار، فهو سبب رئيسي لتغير المناخ في الكرة الأرضية بسبب الغازات الضارة المنبعثة من احتراق النفط ومشتقاته، كما تؤثر الغازات المنبعثة من الوقود الأحفوري على صحة الإنسان فهي سبب رئيسي للإصابة بالعديد من المشاكل الصحية المنتشرة في كالربو، وأمراض القلب، وغيرها.
- يحتاج الوقود الأحفوري إلى تكاليف مرتفعة لحفر الآبار واستخراجه من طبقات الأرض و تنقيته، وتصفيته، وتحويله إلى مصادر لتوليد الطاقة المختلفة.
- لا يمكن الاعتماد على الوقود الأحفوري لمدة طويلة من الزمن، فهو غير قادر على تجديد نفسه بفترة زمنية قصيرة بل يحتاج إلى ملايين السنين حتى يتكون من جديد.
مشاكل الوقود الأحفوري
واجه الإنسان العديد من المشاكل أثناء الاعتماد على الوقود الأحفوري كمصدر لإنتاج الطاقة، ولم تقتصر مشاكل الوقود الأحفوري على صعوبة استخراجه، وتكاليفه الباهظة، بل ظهرت العديد من المشاكل الأخرى مع زيادة إستعماله أثرت بشكل سلبي على الإنسان والبيئة، وفيما يلي شرح لأهم هذه المشاكل:
تأثير الوقود الأحفوري على الإنسان
يؤثر الوقود الأحفوري على صحة الإنسان بشكل سلبي، فهو سبب رئيسي للعديد من الأمراض الناتجة عن تلوث الهواء بالغازات الضارة الناتجة عن تفاعل الوقود الأحفوري واحتراقه لإنتاج الطاقة، ومن أشهر الأمراض الناتجة عن استعمال الوقود الأحفوري بشكل كبير مرض الربو، وأمراض الجهاز التنفسي، وأمراض القلب.
تأثير الوقود الأحفوري على البيئة
أثر الوقود الأحفوري على البيئة بشكل سلبي، وأدى إلى ظهور العديد من المشكلات البيئية يُعتبر التلوث، وتغيير المناخ، وثقب طبقة الأوزون من أهمها، ونتجت كل هذه المشكلات نتيجة الفضلات الناتجة عن استعمال الوقود الأحفوري والغازات الضارة المنبعثة من استعماله مما أدى إلى تلوث طبقات الجو الذي أثر بدوره على العديد من مكونات البيئة مثل الأرض، والنباتات، وطبقات الجو المختلفة، ولم يقتصر ضرر الوقود الأحفوري على طبقات الجو فقط، بل أدى الإستعمال الخاطئ له إلى تلوث البحار والمحيطات، كما عمل على تلويث المياه الجوفيه، إضافةً إلى تغير في درجة حموضة التربة.
بداية استخدام الوقود الأحفوري
بدأ استخدام الوقود الأحفوري في إنجلترا مع بداية الثورة الصناعية التي شهدها العالم في أواخر القرن الثامن والتاسع عشر، وقد بدأت الثورة الصناعية بالتركيز على استعمال الفحم الحجري في العديد من مصادر الطاقة، ولجأت الدول الصناعية لاستخراج الفحم وتصنيعه، وبقي الفحم كمصدر رئيسي للطاقة في العديد من دول العالم لعدة سنوات مثل إنجلترا، والولايات المتحدة، ومن ثم بدأ البحث عن مصادر أُخرى من الوقود الأحفوري لتبدأ أو عملية حفر في باطن الأرض عن مصادر أخرى له في عام 1859 من أجل البحث عن النفط في منطقة بنسلفانيا.
سبب تسمية الوقود الاحفوري بهذا الاسم
سُمي الوقود الاحفوري بهذا الاسم لأنه يعتمد على بقايا الأحافير المتحجرة الموجودة في باطن الأرض والتي تم تكوينها من بقايا النباتات والحيوانات التي دُفنت في الأرض منذ ملايين السنين.
كيف نُحافظ على الوقود الأحفوري؟
يمكن المحافظة على الوقود الأحفوري من خلال مجموعة من السلوكيات التي يمكن تطبيقها في المنازل، والشوارع، وعلى مستوى المصانع وغيرها من الأماكن التي تعتمد بشكل كبير على الوقود الأحفوري وفيما يلي بعض الطرق التي تُاعد على الحفاظ على الوقود الأحفوري:
- نشر التوعية بين الناس حول مصادر الطاقة المتجددة وغير المتجددة والتركيز على استعمال الطاقة البديلة في العديد من المجالات للحفاظ على الوقود الأحفوري.
- التقليل من استعمال الطاقة الكهربائية في المنازل والاستعانة عنها بمصادر الطاقة الشمسية في عملية تسخين الماء، والتدفئة.
- استعمال السيارات الموفرة للطاقة بدلاً من السيارات التي تستهلك الوقود بشكل كبير.
- توليد الطاقة في المصانع باستعمال طاقة الرياح بدلاً من طاقة الوقود الأحفوري.
- استغلال الطاقة المائية في عملية توليد الكهرباء.
