Wat zijn fossiele brandstoffen?
Steenkool, aardolie en aardgas worden fossiele brandstoffen genoemd omdat zij ontstaan zijn uit de fossiele overblijfselen van prehistorische planten en dieren.
Alledrie ontstonden zij miljoenen jaren geleden, ver voor de tijd van de dinosauriërs. Het tijdperk waarin zij ontstonden heet het Carboon. Deze naam komt van ‘carbon’ oftewel koolstof, het basis element in steenkool en andere fossiele brandstoffen.
Hoe zijn fossiele brandstoffen ontstaan?
Tijdens het Carboon, 360 tot 286 miljoen jaar geleden, was het landschap bedekt met moerassen gevuld met enorme bomen, varens en andere grote bladplanten, vergelijkbaar met de foto hiernaast. Wanneer de bomen en planten stierven zonken zij naar de bodem van moerassen of oceanen. Hier vormden zij lagen sponsachtig materiaal, turf genoemd. Over een periode van honderden jaren werd de turf bedekt met sedimenten van zand, klei en andere mineralen.
De ene laag sediment werd bedekt door de volgende en het gewicht van alle lagen samen werd steeds zwaarder. De lagen begonnen een enorme druk uit te oefenen op de turf waardoor er steeds meer water uitgeperst werd en na verloop van miljoenen jaren veranderde de turf in steenkool. Als bijproduct is het nederlandse aardgas gevormd. Dit gas ‘ontsnapte’ tijdens de omvorming van de carboonplanten naar steenkool en kwam in de bovenliggende lagen gesteente terecht.
In tegenstelling tot steenkool, is aardolie niet in moerassen ontstaan maar in zeeën en oceanen. Wanneer de organismen in het water stierven zakten zij langzaam naar de bodem, waar zij in grote getalen bleven liggen. Met het verstrijken van de tijd werd dit organisch materiaal, gemengd met modder, begraven onder zware lagen van sediment. De resulterende hoge temperatuur en druk veroorzaakte een chemische wijziging in de organische stoffen. Eerst veranderden zij in een wasachtig materiaal bekend als kerogeen, wat men kan vinden in oliehoudende leisteen, en later, met meer warmte, in vloeibare aardolie.
Ook bij de omvorming van plankton naar aardolie kwam gas vrij. Daarom worden aardgas en aardolie vaak samen aangetroffen.
Geschiedenis van het gebruik van fossiele brandstoffen:
|
Het gebruik van steenkool als brandstof dateert van ver voor de geschreven geschiedenis. Steenkool werd al door holenmensen gebruikt voor het verwarmen van grotten. Steenkool werd ook gebruikt in ovens om metaal bevattend erts te doen smelten. De commerciële exploitatie van aardolie begon in de 19e eeuw, voornamelijk ter vervanging van dierlijke olie (vooral walvistraan) voor gebruik in olielampen. Vóór de tweede helft van de 18e eeuw kwam de benodigde energie voor het zagen van hout, het malen van meel en het pompen van water nog van wind- en watermolens, en voor het verwarmen van huizen verbrandde men hout of turf. |
De Industriële Revolutie werd mogelijk gemaakt door het wijd verspreidde gebruik van fossiele brandstoffen, eerst steenkool en later aardolie, voor het aandrijven van stoommachines. Tegelijkertijd begon men ook aardgas en koolgas op grote schaal te gebruiken voor verlichting met gaslampen. De uitvinding van de motor en het gebruik ervan in auto’s en vrachtwagens verhoogde de vraag naar bezine en diesel, beide afgeleid van aardolie, enorm. Andere vormen van transport, zoals spoorwegen en luchtvaart, hadden ook fossiele brandstoffen nodig. Het opwekken van electriciteit kost enorme hoeveelheden aardolie en de petrochemische industrie neemt ook een groot aandeel van ons fossiele brandstof gebruik in beslag. Bitumen, een op aardolie gebaseerde substantie, wordt gebruikt voor het bouwen van wegen.
Waarom gebruiken we fossiele brandstoffen?
|
Fossiele brandstoffen zijn van groot belang omdat wij ze kunnen verbranden voor het opwekken van grote hoeveelheden energie. We zijn ons er allen degelijk van bewust dat we fossiele brandstoffen nodig hebben voor het opwekken van electriciteit en als brandstof voor auto’s, treinen en vliegtuigen. We gebruiken ook fossiele brandstoffen voor de verwarming van onze huizen en voor het koken van ons eten. Teer wordt gebruikt voor het bouwen van wegen. |
Petrochemische producten hebben een grote invloed gehad op ons eten, onze kleding, onze huisvesting en onze recreatie. Sommige synthetische producten, speciaal gemaakt met een bepaald doel voor ogen, voldoen beter dan natuurlijke producten vanwege hun unieke eigenschappen.
|
Begin 2012 levert steenkool ongeveer 31% van ‘s werelds totale energieverbruik, olie levert 32% en 24% komt uit aardgas. Dit betekent dat in totaal 87% van onze energie afkomstig is uit fossiele brandstoffen. Niet-fossiele bronnen van energie in 2012 bestaan uit hydro-electrische energie 6.5%, kernenergie 5%, and andere bronnen (geothermisch, zon, getijden, wind, hout, afval) samen 1.5 procent. Volgens de Statistical Review of World Energy voor 2011 van BP was de globale groei van energieverbruik voor dat jaar met 5.6% gestegen, de grootste groei sinds 1973. |
Voordelen van fossiele brandstoffen:
Een electriciteitscentrale op basis van fossiele brandstoffen kan vrijwel overal worden gebouwd, zolang het maar mogelijk is om er grote hoeveelheden brandstof te krijgen. Dit is meestal geen enkel probleem want het is heel eenvoudig om aarolie en aardgas via pijplijnen naar de centrale te pompen.
Gas centrales zijn enorm efficient en zij produceren in verhouding erg weinig vervuiling. Kool centrales maken het mogelijk grote hoeveelheden electriciteit op te wekken voor relatief weinig geld.
Hoe werken fossiele brandstoffen?
Steenkool wordt eerst fijngemalen tot er een poeder ontstaat wat vervolgens verbrand wordt, terwijl aardolie en –gas direct verbrand worden.
De stoom die door de turbines van de electriciteitscentrale wordt geleid moet na afloop worden gekoeld totdat het weer in water verandert. Dit gebeurd in de grote koeltorens die je bij zulke centrales ziet.
Sommige centrales zijn vlak aan zee gebouwd zodat ze zeewater kunnen gebruiken voor het afkoelen van de stoom in plaats van koeltorens. Hierdoor warmt het water van de zee op. Dit zou een negatieve invloed op het millieu kunnen hebben, maar de vissen schijnen het lekker te vinden.
Wat zijn fossiele brandstof reserves?
|
Fossiele brandstof reserve is de hoeveelheid fossiele brandstoffen dat nog in de grond aanwezig is en wat op een economisch haalbare manier uit de grond kan worden gewonnen. Met de tijd hebben wij reeds grote hoeveelheden steenkool, aardolie en aardgas gewonnen. Wij zijn nu op zoek naar nieuwe bronnen van fossiele brandstoffen zoals teerzand en olieschalies. Voor het winnen van olie uit deze bronnen is een duur verwerkingsproces nodig. Momenteel is het alleen voor landen als Canada, met een grote hoeveelheid teerzand, economisch haalbaar om deze bron van olie te ontginnen. Voor zover bekend zijn er nog steeds grote hoeveelheden aardolie in de grond. Maar naarmate de bronnen leegraken wordt het steeds moeilijker deze olie te winnen. Dit is een van de redenen waarom we steeds vaker op zoek gaan naar nieuwe bronnen van fossiele brandstoffen. |
|
‘s Werelds ‘bewezen’ kool en gas reserves variëren enorm, tussen de 118 en 417 jaar voor steenkool en van 60 tot 167 jaar voor aardgas. De meeste experts lijken het erover eens dat ‘bewezen’ olie reserves niet langer dan 43 jaar zullen duren, maar sommigen lijken er vrij zeker van dat er genoeg olie is voor de komende 100 jaar, op voorwaarde dat we nieuwe technieken ontwikkelen voor het ontginnen van olie. ‘Bewezen reserves’ duiden op olie-, kool- en gas afzettingen die met de huidige techniek op een economisch winstgevende manier uit de grond kunnen worden gehaald. Men berekent hoeveel jaren deze brandstoffen mee zullen gaan mits ons energieverbruik gelijk blijft en men dus precies evenveel fossiele brandstoffen zou winnen als vandaag de dag. |
Hierdoor ontstaan er enkele problemen met de berekening van ‘bewezen’ reserves:
In ons nadeel:
- ‘Bewezen’ reserves zijn gebaseerd op schattingen die ervan uitgaan dat bestaande reserves voor dat aantal jaren precies evenveel brandstof zullen blijven leveren als vandaag de dag, en dat alle beschikbare brandstof ook echt gewonnen kan worden.In werkelijkheid lijkt de productielijn meer op die van een klok. Op een gegeven moment bereikt de productie van elke bron binnen een land, of het toaal van bronnen wereldwijd, zijn maximale waarde. Daarna zal de productie dalen tot het een punt bereikt waar het niet langer economisch haalbaar, of fysiek mogelijk is, om de brandstof te winnen. Daarom is het waarschijnlijk dat de reserves in werkelijkheid veel minder lang mee zullen gaan.
- Het aantal jaren dat de reserves mee zullen gaan is gebaseerd op ons huidige energieverbruik en gaat ervan uit dat dit verbruik constant zal blijven.In werkelijkheid neemt ons energieverbruik gestadig toe. Hierdoor zullen de reserves minder lang meegaan dan verwacht.
In ons voordeel:
- Omdat deze cijfers gebaseerd zijn op ‘bewezen’ reserves is het mogelijk dat er veel meer brandstof beschikbaar is wanneer wij in staat blijken te zijn nieuwe technieken te ontwikkelen die het economisch haalbaar maken nieuwe bronnen aan te boren.
- We moeten er ook rekening mee houden dat strategische reserves, een totaal van 4,1 biljard vaten wereldwijd, niet meetellen als ‘bewezen’ reserves.
|
Fossiele brandstoffen zijn geen duurzame energiebron omdat het miljoenen jaren duurt om hen te maken, hierdoor maken wij de bestaande reserves veel sneller op dan nieuwe brandstoffen kunnen ontstaan. Wanneer ze op zijn is het afgelopen met de pret. Onze fossiele brandstof consumptie is sinds 1900 elke 20 jaar vrijwel verdubbeld. |
Bovendien is het gebruik van fossiele brandstoffen per definitie milieuvervuilend. Wereldwijd is er dan ook een beweging gaande ter bevordering van duurzame energie als vervanger voor ons toenemende energieverbruik.
Waarom zouden we voorzichtig moeten zijn met ons verbruik van fossiele brandstoffen?
Het mijnen van steenkool kan moeilijk en gevaarlijk zijn, net als het drillen naar aardolie en –gas, maar het grootste nadeel van fossiele brandstoffen is de vervuiling.
De electriciteitssector in Canada is bijvoorbeeld de grootste ongecontroleerde industriële bron van kwik uitstoot. Bovendien heeft deze sector een negatief effect op water, natuurgebieden en diersoorten. Dit is niet alleen vanwege fosssiele brandstoffen, ook stuwdammen hebben een negatief effect op water en biodiversiteit.
Met het verbranden van fossiele brandstoffen komen zwaveldioxide, stikstofdioxide en ammoniak vrij die toedragen aan smog en die weer op aarde terugvallen in de vorm van zure regen. Deze zuren tasten het steen aan van marmeren en kalksteen monumenten, beeldhouwwerken en gebouwen. Zij veranderen ook de zuurgraad van de grond met vele negatieve gevolgen voor het milieu.
Het is mogelijk uitlaatgassen van deze zuren te zuiveren alvorens ze de lucht in te sturen, maar dit vereist grote hoeveelheden kalksteen. Door middel van dit procedé ontstaat gips voor de bouw als bijproduct.
Diepzee booreilanden alswel het vervoer van aardolie per tanker vormen een gevaar voor water organismen. Lekkende pijplijnen zijn een gevaar voor het milieu in z’n algemeen. Olieraffinaderijen hebben ook nadelige gevolgen zoals lucht- en watervervuiling.
Van alle fossiele brandstoffen draagt steenkool nog het meeste bij aan de vervuiling:
- Open steenkool mijnen vernielen het landschap met alle negatieve gevolgen voor het milieu van dien.
- Koolcentrales vereisen grote hoeveelheden steenkool. Dit betekent een vrijwel constante aanvoer van steenkool per trein of pijplijn, waarvoor ook weer brandstoffen nodig zijn.
- Vanwege grote verschillen in energie afname heeft een koolcentrale grote reserves nodig. Dit houdt in dat grote delen van het landschap rondom de koolcentrale met kolen bedekt worden.
- Fossiele brandstoffen bevatten radioactief materiaal, voornamelijk uranium en thorium, die in de atmosfeer terecht komen tijdens de verbranding. Alleen al in het jaar 2000, gingen wereldwijd zo’n 12,000 ton thorium en 5,000 ton uranium de lucht in door het verbranden van steenkool. Gelukkig is de radioactiviteit die vrijkomt bij het verbranden van steenkool per gebied slechts heel klein, zodat men tot dusver nog geen negatieve gevolgen heeft opgemerkt voor de bevolking.
- Bij het verbranden van steenkool komen ook grote hoeveelheden (vlieg)as vrij. Gelukkig is het mogelijk deze materialen op veel verschillende manieren te gebruiken. In Nederland wordt deze vliegas 100 % hergebruikt en verwerkt in cement, beton, straatklinkers en asfalt.
- En als laatste maar niet als minste: Bij het verbranden van steenkool komt meer stikstof vrij dan bij het verbranden van aardolie of -gas.
Kooldioxide (CO2) is een van de broeikasgassen die toedragen aan het opwarmen van de aarde. Bij het verbranden van fossiele brandstoffen komen biljarden tonnen CO2 per jaar vrij. Naar schatting kan slechts de helft van de jaarlijks globaal vrijgekomen CO2 door natuurlijke processen worden geabsorbeerd. Hierdoor ontstaat een jaarlijkse stijging van bijna 11 miljart ton aan atmosferische kooldioxide.
Wetenschappers zijn er vrijwel zeker van dat:
-
•
- De compositie van de atmosfeer verandert door toedoen van menselijke activiteiten. Dit naar aanleiding van goede documentatie van het gehalte van broeikasgassen, zoals kooldioxide, in de atmosfeer van lang voor de Industriële Revolutie en tot vandaag de dag aan toe.
- De opeenhoping van atmosferische CO2 en andere broeikasgassen vooral te danken is aan menselijke activiteiten zoals het verbranden van fossiele brandstoffen.
- Er van 1906 tot 2005 een duidelijke opwarmende trend zichtbaar is van rond de 0,5°C. Uit het IPCC rapport van 2007 blijkt dat zowel het noordelijke en het zuidelijke halfrond als de gebieden boven de oceanen warmer werden.
- De door menselijke activiteiten uitgestoten broeikasgassen tientallen a honderden jaren in de atmosfeer blijven hangen. Hierdoor is het vrijwel zeker dat het broeikasgasgehalte van de atmosfeer de komende decennia zal blijven stijgen.
- Een toename van het broeikasgasgehalte in de atmosfeer leidt tot opwarmen van de aarde.
Er is daardoor een grote, ruim 90%, kans dat toename van broeikasgassen in de atmosfeer bijdraagt aan de klimaatverandering. Wetenschappers voorspellen dat, wanneer het broeikasgasgehalte van de atmosfeer de komende jaren blijft stijgen, de gemiddelde globale temperatuur zal blijven stijgen en dat het neerslagpatroon zal veranderen.
Vele klimaatwetenschappers voorspellen dat dit gepaard zal gaan met vele negatieve effecten zoals meer overstromingen, (tropische) cyclonen, verwoestijning en andere natuurrampen. Momenteel wordt hier nog steeds onderzoek naar gedaan.
CO2 komt ook vrij bij natuurlijke processen zoals vulkaanuitbarstingen. Maar de broeikasgasuitstoot van vulkanen bedraagt slechts 1% van de uitstoot door menselijke activiteiten.
Volgens het rapport ‘Broeikasgas uitstoot’ dat door de Amerikaanse Informatiedienst over Energie (EIA) werd uitgegeven in December 2009 was 81.3 procent van de broeikasgasuitstoot in de VS in 2008 afkomstig uit energie-gerelateerde kooldioxide.
 |
Wat kunnen we doen ter verbetering van de manier waarop we fossiele brandstoffen gebruiken?
Regeringen kunnen verschillende wetten maken om de bescherming van het milieu te bevorderen en de broeikasgasuitstoot tegen te gaan. Ook economische sancties kunnen helpen alswel vrijwillige programma’s.
In economische termen is de vervuiling uit fossiele brandstoffen enorm kostbaar en dit kan in de toekomst nog veel duurder worden. Tot nu toe hebben regeringen, en dus de belastingbetalers, de rekening hiervoor betaald. Belastingen wordt beschouwd als een manier om de producent van de verontreiniging te laten betalen voor haar negatieve effecten in plaats van de burgers. Dit zou een manier zijn om de kosten van verontreiniging te ‘internaliseren’. Deze aanpak heeft verschillende voordelen. Fossiele brandstoffen worden duurder omdat het gebruik ervan gekoppeld wordt aan de mate van vervuiling, dit geeft een reëeler beeld van de werkelijke kosten van fossiele brandstoffen. Het geld van de betaalde belasting kan gebruikt worden om de schade te neutraliseren en voor het ontwikkelen van minder schadelijke energiebronnen. Bovendien is er een grote kans dat men minder fossiele brandstoffen zal gaan gebruiken naarmate deze duurder worden.
Bronnen:
http://www.darvill.clara.net/altenerg/fossil.htm
http://en.wikipedia.org/wiki/Fossil_fuel
http://www.energyquest.ca.gov/story/chapter08.html
http://environment.about.com/od/greenhouseeffect/a/volcano-gas.htm
http://epa.gov/climatechange/science/stateofknowledge.html
RSS - Posts