Fosil Yakıtlar
Fosil yakıtlar, eski ekosistemler tarafından yaratılan çıkarılabilir depolanmış enerji kaynaklarıdır. Tipik olarak bu kategoriye giren doğal kaynaklar kömür, petrol, petrol ve doğal gazdır. Bu kaynaklar başlangıçta bitkiler, fitoplanktonlar, algler ve siyanobakteriler gibi canlı organizmalar tarafından fotosentez yoluyla oluşturulmuştur. Bu enerji aslında fosil güneş enerjisidir, çünkü güneşin eski enerjisi eski organizmalar tarafından fosil yakıt içindeki kimyasal enerjiyi koruyan dokulara dönüştürülmüştür. Elbette, enerji kullanıldıkça, tıpkı bugün gerçekleşen fotosentetik solunum gibi, karbon atmosfere CO2 olarak girerek iklim sonuçlarına neden olur. Bugün insanlık dünya enerjisinin büyük bir kısmı için fosil yakıtlar kullanmaktadır.
Güneş enerjisinin canlı organizmalar tarafından hidrokarbon fosil yakıtlara dönüştürülmesi karmaşık bir süreçtir. Organizmalar öldükçe, genellikle hızla gömüldükleri için yavaşça ayrışırlar ve organizmaların dokularında depolanan kimyasal enerji çevredeki jeolojik malzemelerin içine gömülür. Tüm fosil yakıtlar eski bir ortamda üretilmiş karbon içerir. Bataklıklar, mercan resifleri ve planktonik çiçeklenmeler gibi organik madde bakımından zengin ortamlarda fosil yakıtların birikme potansiyeli daha yüksektir. Gerçekten de, jeolojik zaman içinde organik hidrokarbon fosil yakıt malzemesinin küresel olarak yüksek oranda üretildiğine dair bazı kanıtlar vardır. Ortamdaki oksijen eksikliği ve ılımlı sıcaklıklar bu organik maddelerin korunmasına yardımcı oluyor gibi görünmektedir. Ayrıca, gömüldükten sonra organik malzemeye uygulanan ısı ve basınç, kahverengi kömürün antrasite ve petrolün gaza dönüşmesi gibi daha kaliteli malzemelere dönüşmesine katkıda bulunur. Isı ve basınç, hareketli malzemelerin çıkarılmaya uygun koşullara göç etmesine de neden olabilir.
Petrol ve Gaz
Petrol esas olarak, plankton gibi mikro organizmaların kalıntılarının ince taneli tortularda biriktiği organik açıdan zengin sığ deniz tortul çökeltilerinden elde edilir. Petrolün sıvı bileşenine petrol, gaz bileşenine ise çoğunlukla metandan (CH4) oluşan doğal gaz denir. Şeyl, çamurtaşı veya kireçtaşı gibi kayalar litikleştikçe, artan basınç ve sıcaklık petrol ve gazın sıkışmasına ve kaynak kayadan kaya sütununun daha üstündeki farklı bir kaya birimine göç etmesine neden olur. Daha önceki bölümlerde bahsedilen iyi akiferler tartışmasına benzer şekilde, eğer bu kaya kumtaşı, kireçtaşı veya diğer gözenekli ve geçirgen bir kaya ise ve uygun bir stratigrafik veya yapısal tuzaklama sürecine dahilse, o zaman bu kaya bir petrol ve gaz rezervuarı olarak hareket edebilir.
Tuzak, yeraltı jeolojik yapısı, gözenekli ve geçirgen bir kaya ve petrol ve gazın daha fazla ilerlemesini engellemeye yardımcı olan geçirimsiz bir tabakanın birleşimidir ve bu da insanların daha sonra çıkarması için onu yoğunlaştırır. Bir kapan birçok farklı jeolojik duruma bağlı olarak gelişir. Örnekler arasında bir antiklinal veya domal yapı, geçirimsiz bir tuz kubbesi veya gözeneksiz kayanın yanında gözenekli kaya olan fay sınırlı bir stratigrafik blok yer alır. Farklı tuzakların ortak bir noktası vardır: akışkan fosil yakıtları, çıkarmanın daha karlı olacağı bir konfigürasyonda bir araya getirirler. Bir tuzağın dışındaki tabakalarda bulunan petrol veya gaz, çıkarılmasını daha az uygulanabilir hale getirir.
Sekans stratigrafisi, tortul fasiyesleri hem yatay hem de dikey olarak inceleyen bir jeoloji dalıdır ve deniz seviyesi değişikliklerinin birbirine yakın alanlarda organik açıdan zengin sığ deniz çamurlarını, karbonatları ve kumları nasıl oluşturduğunu anlamaya adanmıştır. Örneğin, kıyı şeridi ortamlarında yan yana plajlar, lagünler, resifler, kıyıya yakın ve açık deniz çökeltileri olabilir. Plaj kumu, lagün ve kıyıya yakın çamurlar ve mercan resifi katmanları, her ikisi de potansiyel kaynak kayaçlar olan çamurtaşlarının yanında kireçtaşlarının yanında kumtaşlarını -iyi rezervuar kayaçları- içeren tortullar halinde birikir. Deniz seviyesi yükseldikçe ya da alçaldıkça kıyı şeridinin konumu değişir ve kum, çamur ve resiflerin yerleri de bununla birlikte değişir (şekle bakın). This places oil and gas producing rocks, such as mudstones and limestones next to oil and gas reservoirs, such as sandstones and some limestones. Litoloji ve fasiyes/stratigrafik ilişkilerin nasıl etkileşim içinde olduğunu anlamak, yeni petrol kaynaklarının bulunmasında çok önemlidir. Dizilim stratigrafisinin bir model olarak kullanılması, jeologların kaynak kaya ve rezervuarın uygun konumlarını tahmin etmelerini sağlar.
Katran Kumları
Bir rezervuardan pompalanan konvansiyonel petrol ve gaz, hidrokarbon elde etmenin tek yolu değildir. Geleneksel olmayan petrol kaynakları olarak bilinen birkaç yakıt kaynağı vardır. Ancak, konvansiyonel kaynaklar azaldıkça bunlar daha önemli hale gelmektedir. Katran kumları ya da petrol kumları, katran gibi yüksek viskoziteli petrol ürünleri içeren kumtaşlarıdır ve bu nedenle geleneksel petrol gibi kolayca delinemez ve pompalanamaz. Bu geleneksel olmayan fosil yakıt, sadece çok düşük geri kazanım oranlarında ve sadece ısıtıldığında veya çözücülerle karıştırıldığında bir sıvı olarak pompalanabilen bitümdür. Bu nedenle, buhar ve solvent enjeksiyonları kullanmak veya daha sonra işlemek üzere doğrudan katran kumlarını çıkarmak, kumlardan katranı çıkarmanın yollarıdır. Kanada'nın Alberta eyaletinin dünyanın en büyük katran kumu rezervlerine sahip olduğu bilinmektedir. Not: cevherlerde olduğu gibi, toplam çıkarma ve işleme maliyetleri çıkarılan malzemenin satış gelirini aşarsa bir enerji kaynağı ekonomik olmaz. Çevresel maliyetler de bir kaynağın ekonomik olmamasına katkıda bulunabilir.
Petrollü Şeyl
Petrollü şeyl veya sıkı petrol, tortu içinde sıkıca kilitlenmiş önemli miktarda petrol veya doğal gaz içeren ince taneli tortul bir kayadır. Şeyl yüksek gözenekliliğe ancak çok düşük geçirgenliğe sahiptir ve yaygın bir fosil yakıt kaynağı kayadır. Petrolü doğrudan şeylden çıkarmak için malzemenin çıkarılması ve ısıtılması gerekir ki bu da katranlı kumlarda olduğu gibi pahalıdır ve tipik olarak olumsuz bir çevresel etkiye sahiptir.
Çatlatma
Şeyl ve diğer konvansiyonel olmayan sıkı kaynaklardan petrol ve gaz çıkarmak için kullanılan bir başka işlem de hidrolik çatlatma olarak adlandırılmaktadır. Bu yöntemde, yüksek basınçlı su, kum taneleri ve ilave kimyasallar enjekte edilir ve yeraltına pompalanır. Yüksek basınç altında bu işlem kayalarda açık çatlaklar yaratır ve bu çatlakları tutarak çoğunlukla doğal gaz olan erişilmesi zor sıvıların serbest kalmasına yardımcı olur. Çatlatma, hidrokarbonları depolamak için yüksek gözenekliliğe sahip olan ancak hidrokarbonların iletimine izin vermek için düşük geçirgenliğe sahip olan daha sıkı çökeltilerde, özellikle şeyllerde daha kullanışlıdır. Çatlatma, yöntemleri yeraltı sularını kirlettiği ve sismik aktiviteye neden olduğu için tartışmalı hale gelmiştir. Bu durum halkın endişeleri, siyasi kaygılar ve enerji değeri arasında büyük tartışmalara yol açmıştır.
Kömür
Kömür fosilleşmiş bataklıklardan gelir, ancak karasal bitkilerden önce gelen bazı eski kömür yataklarının alg birikimlerinden geldiği tahmin edilmektedir. Kömür esas olarak karbon, hidrojen, nitrojen, sülfür ve oksijenden oluşur ve az miktarda başka elementler de içerir. Bitki materyali tortulara karıştıkça, ısı ve basınç, kömürün yanıcı kısmı olan sabit karbonu yoğunlaştıran çeşitli değişikliklere neden olur. Dolayısıyla, kömür ne kadar çok ısı ve basınca maruz kalırsa, karbon konsantrasyonu ve yakıt değeri o kadar artar ve kömür o kadar arzu edilir hale gelir.
Bir bataklığın kömür oluşumunun çeşitli aşamalarından geçerek karbon bakımından daha yoğun hale gelmesinin genel sıralaması şöyledir: Bataklık => Turba => Linyit => Alt bitümlü => Bitümlü => Antrasit => Grafit. Bataklık malzemeleri bataklık tabanında toplandıkça ve biriken malzemelerin altına gömüldükçe, önce turbaya dönüşürler.
Turbanın kendisi Britanya Adaları ve İskandinavya gibi bazı bölgelerde ekonomik bir yakıttır. Litifikasyon gerçekleştikçe turba linyite dönüşür. Artan ısı ve basınçla linyit, alt bitümlü kömüre, bitümlü kömüre ve ardından metamorfizmaya benzer bir süreçle antrasite dönüşür. Antrasit, en yüksek enerji çıktısını sağladığı için en yüksek metamorfik dereceli ve en çok arzu edilen kömürdür. Daha fazla ısı ve basıncın tüm uçucu maddeleri dışarı atıp geriye saf karbon bırakmasıyla antrasit grafite dönüşebilir.
İnsanlar kömürü en az 6.000 yıldır, çoğunlukla yakıt kaynağı olarak kullanmaktadır. Galler'deki kömür kaynakları, Sanayi Devrimi sırasında İngiltere'nin ve daha sonra Amerika Birleşik Devletleri'nin yükselişinin başlıca nedeni olarak gösterilmektedir. ABD Enerji Bilgi İdaresi'ne göre, ABD kömür üretimi, rakip enerji kaynaklarının daha ucuz olması ve toplumun kömürün hava kirletici olarak çok ince taneli partikül madde, sera gazları, asit yağmuru ve ağır metal kirliliği gibi olumsuz çevresel etkilerinin farkına varması nedeniyle azalmıştır. Bu açıdan bakıldığında, bir fosil enerji kaynağı olarak kömür endüstrisinin yeniden canlanması pek mümkün görünmemektedir.
Dünya kömür dahil fosil yakıtlardan uzaklaştıkça ve üretim birçok uygulama için karbon fiber dahil çelikten daha güçlü, esnek ve hafif malzemeler aradıkça, mevcut araştırmalar kömürü bu karbonun bir kaynağı olarak araştırıyor.
Yorumlar
Yorum Gönder