مادة يتم حرقها للحصول على الطاقة
الوقود
هو المادة يتم حرقها للحصول على الطاقة
.
وهو المادة التي بمفردها أو بالتفاعل مع المكونات الأخرى يمكنها إمداد البشرية بكافة أشكال الطاقة على سبيل المثال: نووية، كهربائية، ضوئية أو حرارية وغيرها. عملية الاحتراق عبارة عن
تفاعل كيميائي لإخراج الحرارة
يستلزم حدوثه وجود ثلاثة عناصر رئيسية هم، الوقود، الحرارة وغاز الأوكسجين، على سبيل المثال اندلاع حرائق الغابات يحدث عند اجتماع غاز الأوكسجين من الهواء مع الوقود هنا وهو الأشجار ثم يأتي مصدر الحرارة سواء صناعي بإضرام النار أو طبيعي من تأثير الصواعق، ثم تحدث عملية الاحتراق وينتج عنها الطاقة الضوئية والحرارية. [1][2]
أنواع الوقود الأحفوري
- الغاز الطبيعي Natural Gas.
- الفحم Coal.
- النفط Petroleum.
الوقود الأحفوري هو المادة نتاج بقايا الحيوانات والنباتات المدفونة منذ فترات زمنية طويلة، تحت آلاف الطبقات من الطمي والطين، وفي النهاية تتحول لأنواع مختلفة من الوقود مثل الغاز الطبيعي والفحم والنفط، وذلك بسبب عوامل كثير من الضغط الشديد ودرجات الحرارة المرتفعة، والفحم هو أحد أنواع الوقود الثلاثة، التي تنتج أكبر قدر من غاز ثاني أكسيد الكربون مقارنة بالنسب التي تنتجها الأنواع الأخرى، ومن أنواع الوقود الأحفوري ما يأتي:
الغاز الطبيعي Natural Gas
: هو عبارة عن وقود مضغوط يتعرض لدرجات عالية يستخدم في الأغراض المنزلية والتصنيع والسيارات وصنع الأسمدة، ورمزه CNG، اختصاراً لعبارة Compressed Natural Gas، ومكونه الأساسي غاز الميثان، غاز بدون رائحة ولون، وهو نوع من أنواع الوقود الأحفوري رخيص الثمن ونظيف ليس له دور كبير في تلوث البيئة كما إنه غير سام، يتكون الغاز الطبيعي من الرواسب النباتية والحيوانية التي تتحول لمواد عضوية لا تتعرض للأكسجين، ثم تتحول لصخر زيتي يفرز مادة الكيروجين، التي تتحول للغاز الطبيعي بعد تعرضها لدرجات حرارة تتراوح ما بين 60- 190 درجة مئوية.
الفحم Coal
: ينقسم الفحم المستخدم لتوليد البخار، الحرارة والكهرباء، لثلاثة أنواع وهم، الليجينت Lignite الفحم البني، أنثراسيت Anthracite الفحم الصلب، بيتومين Bituminous أي الفحم القاري، النوع الأول يحتوي على تركيز قليل من عنصر الكربون ونسب مرتفعة من الهيدروجين والأكسجين، الثاني هو أشد الأنواع لإنه يحتوي على نسب عالية من الكربون، أما الثالث هو النوع المعتدل من الفحم، يتكون الفحم نتيجة لترسب بقايا الغابات الكثيفة وتعرضها للرطوبة الشديدة والضغط والحرارة.
النفط Petroleum
: يُطلق عليه الذهب الأسود، مشتقات النفط هي البترول، البنزين، شمع البرافين وزيت التشحيم والديزل، وهو نتاج لبقايا الحيوانات البحرية والنباتات وترسبهم في طبقات الطين والرمل، وبفضل الضغط الشديد ودرجات الحرارة المرتفعة، يتكون وقود النفط الذي يعتبر الثروة الطبيعية للكثير من الدول.
مزايا الو
قود الأحفوري
- توليد الكهرباء بكميات كبيرة في مكان واحد.
- الدخول في العديد من الصناعات كما إنه ليس مرتفع التكلفة.
- سهولة النقل والتخزين خلال الأنابيب مثل الغاز الطبيعي والنفط.
- يدخل في تكوين البنية التحتية.
سلبيات الوقود الاحفوري
- مصدر طاقة غير متجدد بسهولة وقابل للنفاذ.
- احتوائه على عناصر ومكونات ضارة لها تداعيات خطيرة على البيئة والصحة.
- نسب الكربون العالية والمسببة للكوارث الطبيعية المهددة لكوكب الأرض. [3]
استخدامات الوقود الأحفوري
- استخدامات الغاز الطبيعي.
- استخدامات الفحم.
- استخدامات النفط.
لا يعتبر الوقود الأحفوري بأنواعه من مصادر الطاقة المتجددة، لإنه يستغرق سنوات وفترات زمنية طويلة للغاية من أجل التكوين، لذلك هو من الثروات الطبيعية التي يجب الحفاظ عليها، لإنه مصدر غير متجدد للطاقة، أو بمعنى أصح يستغرق تشكيله وتجدده مرة أخرى آلاف السنوات، ومن استخدامات الوقود الأحفوري ما يأتي:
استخدامات الغاز الطبيعي
: صنع أجهزة التكييف والتبريد وسخانات المياه، وسائل التدفئة المختلفة بالإضافة إلى أجهزة الطهي ويستخدم في سبك المعادن والصلب والألومنيوم بجانب صناعة الأصباغ والأسمدة والدهانات.
استخدامات الفحم
: يدخل الفحم بأنواعه الثلاثة وهم Lignite، Bituminous وAnthracite في تصنيع الصابون، البلاستيك وأيضاً صناعة الصلب، الأسمنت، الورق، الأسبرين والأدوية.
استخدامات النفط
: تصنيع وقود السيارات، الطائرات، المبيدات، الأسمدة، البلاستيك، الأدوية والشمع ومواد التشحيم.
نسبة الكربون في أنواع الفحم الثلاثة
-
الليجينت Lignite الفحم البني :
نسبة الكربون 65- 70%، والمواد المتطايرة: 53- 63%. -
أنثراسيت الفحم الصلب Anthracite :
نسبة الكربون 86- 92% والمواد المتطايرة: 3- 14%. -
بيتومين Bituminous أي الفحم القاري : ن
سبة الكربون 76- 86% والمواد المتطايرة: 14- 46%. [4]
تأثير الوقود الأحفوري على البيئة
- ارتفاع نسبة البصمة الكربونية والغازات الدفيئة وحدوث ظاهرة الاحتباس الحراري وقلة معدلات الأكسجين.
- انتشار الأمراض الصدرية، نتيجة لارتفاع نسبة ثاني أكسيد الكبريت، الناجمة عن احتراق الوقود مثل مرض الرئة السوداء.
- حدوث ظاهرة المطار الحمضية، المهددة لحياة الكائنات الحية ليس الإنسان فقط ولكن النباتات والحيوانات ايضاً.
- احتراق الوقود الأحفوري يرفع درجات الحرارة بشكل خطير يؤدي لذوبان نسبة كبيرة من الجليد وارتفاع مستوى سطح البحر عن المعدل الطبيعي، وبالفعل أكدت الدراسات زيادة مستوى سطح البحر بمقدار 9 بوصات حتى وقتنا الحالي.
- تلوث مياه الشرب بنفايات الوقود مثل الرصاص والزرنيخ والكلور.
- تزايد حدوث الكوارث الطبيعية مثل الفيضانات والعواصف وحرائق الغابات والأعاصير ودخول العالم في مرحلة جفاف.
- تهديد حياة الكائنات البحرية مثل الأسماك والشعاب المرجانية. [5]
بدائل الوقود الأحفوري
- الطاقة الشمسية.
- الطاقة الكهرومائية.
- الوقود الحيوي.
- طاقة الرياح.
الطاقة الشمسية
: تعتبر الطاقة الشمسية أبرز بديل لأشكال الوقود الأحفوري المختلفة، وبالفعل يتم توليد الطاقة الكهربائية لاستخدامات التدفئة والإضاءة عن طريق الألواح الشمسية، وفي المستقبل القريب سوف يتم استخدام الطاقة الشمسية في الشركات والمنازل لأغراض المختلفة.
الطاقة الكهرومائية
: بالرغم من إنها ليست مصدر طاقة مضمونة، لإنها تعتمد على مصادر المياه مثل البحار والأنهار، التي تتأثر ايضاً بالظروف المناخية وعوامل الجفاف، لذلك لا يمكن الاعتماد على الماء لإنتاج الطاقة الكهرومائية لفترات طويلة ولكنها مصدر جيد للطاقة النظيفة والمتجددة.
الوقود الحيوي
: ينتج الوقود الحيوي عن طريق تفاعلات كيميائية مثل عملية التخمير، التي تحدث داخل خلايا النبات، هذا النوع من الوقود بدأ أن ينضب بعد انتشار استخدام مشتقات الوقود الأخرى مثل البنزين والديزل.
طاقة الرياح
: عن طريق التوربينات وطواحين الهواء، يتم توليد الطاقة الكهربائية ويمكن تطوير العملية بعد ذلك، لإنتاج سنوياً ستة ملايين كيلو واط في الساعة، أي ما يكفي لإمداد أكثر من 1500 منزل بالكهرباء، ومع زيادة قوة سرعة الرياح تزداد كمية الطاقة الكهربائية المتولدة منها. [6]
طرق تقليل استخدام الوقود الاحفوري
- استخدام الطاقة الشمسية في الأغراض المنزلية والتصنيع بدلاً من الفحم.
- الاعتماد على الأرضيات المعدنية او الخشبية أو الفخارية بدلاً من الأنواع المصنوعة من الفحم، وهو أحد أنواع الوقود.
- عدم الاعتماد على الأسبرين في تسكين الالام، لإن الفحم هو المكون الأساسي له واللجوء إلى المكونات والعلاجات الطبيعة أو الدوائية التي لا يدخل الفحم في تصنيعها.
- تجنب استخدام النايلون الذي يتكون من مشتقات البترول ويدخل في صناعته الكثير من الأشياء مثل الملابس وخاصة المصنوعة من البوليستر، يمكن استبدال هذه الملابس بأخرى مصنوعة من عناصر وألياف طبيعة.
- الاتجاه لوسائل الاتصالات والمقابلات الافتراضية عبر الأنترنت، وبالتالي خفض الرحلات الجوية بالطائرات المعتمدة على الوقود الأحفوري بشتى أشكاله.
- الاعتماد على حبر الصويا المستخرج من فول الصويا في صنع الطابعات والأحبار وغيرها من الأمور التي تعتمد بشكل أساسي على البترول.
- ترشيد استخدام الاجهزة الكهربائية مثل التلفاز، الأجهزة المنزلية والإلكترونية والتي تتطلب طاقة كهربائية كبيرة مصدرها الوقود.
- استخدام الأكياس القماشية بديلاً للورقية أو البلاستيكية والتي يدخل في تصنيعها مشتقات الوقود المختلفة. [7]