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Carbón , un combustible fósil

Un combustible fósil es un combustible formado por procesos naturales , como la descomposición anaeróbica de organismos muertos enterrados , que contiene moléculas orgánicas originadas en la fotosíntesis antigua [1] que liberan energía en la combustión . [2] Estos organismos y los combustibles fósiles resultantes suelen tener una edad de millones de años y, a veces, más de 650 millones de años. [3] Los combustibles fósiles contienen altos porcentajes de carbono e incluyen petróleo , carbón y gas natural . [4]Los derivados comúnmente utilizados de los combustibles fósiles incluyen queroseno y propano . Los combustibles fósiles van desde volátiles materiales de bajo carbono -a-- hidrógeno ratios (como metano ), a los líquidos (como el petróleo), para materiales no volátiles compuestas de carbono casi puro, como antracita carbón. El metano se puede encontrar solo en los campos de hidrocarburos , asociado con el petróleo o en forma de clatratos de metano .

En 2018, las principales fuentes de energía primaria del mundo consistían en petróleo (34%), carbón (27%) y gas natural (24%), lo que representa una participación del 85% de los combustibles fósiles en el consumo de energía primaria en el mundo . Las fuentes no fósiles incluyeron la nuclear (4,4%), la hidroeléctrica (6,8%) y otras energías renovables (4,0%, incluidas la geotérmica , solar , mareomotriz , eólica , madera y residuos ). [5] La participación de las energías renovables (incluida la biomasa tradicional) en el consumo total de energía final del mundo fue del 18% en 2018. [6]En comparación con 2017, el consumo mundial de energía creció a una tasa del 2,9%, casi el doble de su promedio de 10 años de 1,5% anual, y el más rápido desde 2010. [7]

Aunque los combustibles fósiles se forman continuamente mediante procesos naturales, generalmente se clasifican como recursos no renovables porque tardan millones de años en formarse y las reservas viables conocidas se están agotando mucho más rápido de lo que se generan las nuevas. [8] [9]

La mayoría de las muertes por contaminación del aire se deben a los productos de la combustión de combustibles fósiles, se estima que cuesta más del 3% del PIB mundial, [10] y la eliminación de los combustibles fósiles salvaría 3,6 millones de vidas cada año. [11]

El uso de combustibles fósiles plantea serias preocupaciones ambientales . La quema de combustibles fósiles produce alrededor de 35 mil millones de toneladas (35 gigatoneladas ) de dióxido de carbono (CO 2 ) por año. [12] Los procesos naturales solo pueden absorber una pequeña parte de esa cantidad, por lo que hay un aumento neto de muchos miles de millones de toneladas de dióxido de carbono atmosférico por año. [13] El CO 2 es un gas de efecto invernadero que aumenta el forzamiento radiativo y contribuye al calentamiento global y la acidificación de los océanos . Un movimiento global hacia la generación de bajas emisiones de carbono.La energía renovable está en marcha para ayudar a reducir las emisiones globales de gases de efecto invernadero. Pero en 2019 los combustibles fósiles recibieron un subsidio de 320 mil millones de dólares.

Origen

Dado que los campos petroleros están ubicados solo en ciertos lugares de la tierra, [14] solo algunos países son independientes del petróleo; los otros países dependen de la capacidad de producción de petróleo de estos países

La teoría de que los combustibles fósiles se formaron a partir de restos fosilizados de plantas muertas por exposición al calor y la presión en la corteza terrestre durante millones de años fue introducida por primera vez por Andreas Libavius "en su Alchemia [Alchymia] de 1597" y más tarde por Mikhail Lomonosov "como temprano como en 1757 y ciertamente en 1763 ". [15] El primer uso del término "combustible fósil" se produce en el trabajo del químico alemán Caspar Neumann , en una traducción al inglés en 1759. [16] El Oxford English Dictionary señala que en la frase "combustible fósil" el adjetivo "fósil "significa" [o] obtenido excavando; encontrado enterrado en la tierra ",que data de al menos 1652, [17]antes de que el sustantivo en inglés "fósil" pasara a referirse principalmente a organismos muertos a principios del siglo XVIII. [18]

El fitoplancton y el zooplancton acuáticos que murieron y sedimentaron en grandes cantidades en condiciones anóxicas hace millones de años comenzaron a formar petróleo y gas natural como resultado de la descomposición anaeróbica . Con el paso del tiempo geológico, esta materia orgánica , mezclada con lodo , quedó enterrada bajo más capas pesadas de sedimento inorgánico. La alta temperatura y presión resultantes causaron que la materia orgánica se alterara químicamente , primero en un material ceroso conocido como kerógeno , que se encuentra en las lutitas bituminosas.y luego con más calor en hidrocarburos líquidos y gaseosos en un proceso conocido como catagénesis . A pesar de estas transformaciones impulsadas por el calor (que aumentan la densidad de energía en comparación con la materia orgánica típica mediante la eliminación de átomos de oxígeno), [2] la energía liberada en la combustión sigue siendo de origen fotosintético. [1]

Las plantas terrestres , por otro lado, tienden a formar carbón y metano. Muchos de los campos de carbón datan del período Carbonífero de la historia de la Tierra . Las plantas terrestres también forman kerógeno de tipo III , una fuente de gas natural .

Existe una amplia gama de compuestos orgánicos en cualquier combustible. La mezcla específica de hidrocarburos confiere al combustible sus propiedades características, tales como densidad, viscosidad, punto de ebullición, punto de fusión, etc. Algunos combustibles como el gas natural, por ejemplo, contienen sólo componentes gaseosos de muy bajo punto de ebullición. Otros, como la gasolina o el diésel, contienen componentes de punto de ebullición mucho más altos.

Importancia

Una refinería petroquímica en Grangemouth , Escocia , Reino Unido

Los combustibles fósiles son de gran importancia porque pueden quemarse ( oxidarse a dióxido de carbono y agua), produciendo cantidades significativas de energía por unidad de masa. El uso de carbón como combustible es anterior a la historia registrada. El carbón se utilizó para hacer funcionar hornos para la fundición de minerales metálicos . Si bien los hidrocarburos semisólidos de las filtraciones también se quemaron en la antigüedad, [19] se utilizaron principalmente para impermeabilizar y embalsamar . [20]

La explotación comercial del petróleo comenzó en el siglo XIX, en gran parte para reemplazar aceites de origen animal (especialmente aceite de ballena ) para su uso en lámparas de aceite . [21]

El gas natural , que alguna vez se quemó como un subproducto innecesario de la producción de petróleo, ahora se considera un recurso muy valioso. [22] Los depósitos de gas natural también son la principal fuente de helio .

El petróleo crudo pesado , que es mucho más viscoso que el crudo convencional, y las arenas bituminosas , donde el betún se encuentra mezclado con arena y arcilla, comenzaron a cobrar mayor importancia como fuentes de combustible fósil a principios de la década de 2000. [23] La pizarra bituminosa y materiales similares son rocas sedimentarias que contienen kerógeno , una mezcla compleja de compuestos orgánicos de alto peso molecular, que producen petróleo crudo sintético cuando se calientan ( pirolizan ). Con procesamiento adicional, pueden emplearse en lugar de otros combustibles fósiles establecidos. Más recientemente, se ha producido una desinversión de la explotación de dichos recursos debido a su altacosto del carbono en relación con las reservas de procesamiento más fácil. [24]

Antes de la segunda mitad del siglo XVIII, los molinos de viento y de agua proporcionaban la energía necesaria para la industria, como la molienda de harina , el aserrado de madera o el bombeo de agua, mientras que la quema de madera o turba proporcionaba calor doméstico. El uso a gran escala de combustibles fósiles, carbón al principio y petróleo después, en las máquinas de vapor permitió la Revolución Industrial . Al mismo tiempo, las luces de gas que utilizaban gas natural o gas de carbón estaban comenzando a ser de uso generalizado. La invención del motor de combustión interna y su uso en automóviles y camionesaumentó considerablemente la demanda de gasolina y gasóleo , ambos elaborados a partir de combustibles fósiles. Otras formas de transporte, ferrocarriles y aviones , también requieren combustibles fósiles. El otro uso importante de los combustibles fósiles es la generación de electricidad y como materia prima para la industria petroquímica . El alquitrán , un sobrante de la extracción de petróleo, se utiliza en la construcción de carreteras .

Reservas

Un pozo de petróleo en el Golfo de México

Los niveles de fuentes de energía primaria son las reservas en el suelo. Los flujos son la producción de combustibles fósiles a partir de estas reservas. Las fuentes de energía primaria más importantes son las fuentes de energía fósiles basadas en carbono .

Efectos ambientales

El Proyecto Global de Carbono muestra cómo las adiciones al CO
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desde 1880 han sido causadas por diferentes fuentes aumentando una tras otra.

El uso de combustibles fósiles fue fundamental para la revolución industrial y durante los últimos siglos ha contribuido a mejorar enormemente el nivel de vida en todo el planeta. Sin embargo, la quema de combustibles fósiles tiene una serie de externalidades negativas : impactos ambientales dañinos donde los efectos se extienden más allá de las personas que usan el combustible. Los efectos reales dependen del combustible en cuestión. Todos los combustibles fósiles emiten CO
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cuando se queman, acelerando así el cambio climático . La quema de carbón y, en menor medida, el petróleo y sus derivados, contribuyen a la formación de partículas atmosféricas , el smog y la lluvia ácida . [25] [26] [27]

Reconstrucción de la temperatura de la superficie global durante los últimos 2000 años utilizando datos indirectos de anillos de árboles, corales y núcleos de hielo en azul. [28] Los datos de observación directa están en rojo, y todos los datos muestran un promedio móvil de 5 años. [29]
En 2020, las energías renovables superaron a los combustibles fósiles como principal fuente de electricidad de la Unión Europea por primera vez. [30]

El cambio climático está impulsado en gran medida por la liberación de gases de efecto invernadero como el CO
2
, siendo la quema de combustibles fósiles la principal fuente de estas emisiones. Si bien el cambio climático puede tener efectos positivos en algunas partes del mundo, en otras partes ya está afectando negativamente a los ecosistemas . Esto incluye contribuir a la extinción de especies y reducir la capacidad de las personas para producir alimentos, lo que se suma al problema del hambre . Los aumentos continuos de las temperaturas globales conducirán a más efectos adversos tanto en los ecosistemas como en las personas, y la Organización Mundial de la Salud ha declarado que el cambio climático es la mayor amenaza para la salud humana en el siglo XXI. [31] [32] [33] [34]

La combustión de combustibles fósiles genera ácidos sulfúrico y nítrico , que caen a la Tierra en forma de lluvia ácida, impactando tanto las áreas naturales como el entorno construido. Los monumentos y esculturas hechos de mármol y piedra caliza son particularmente vulnerables, ya que los ácidos disuelven el carbonato de calcio .

Los combustibles fósiles también contienen materiales radiactivos, principalmente uranio y torio , que se liberan a la atmósfera. En 2000, alrededor de 12.000 toneladas de torio y 5.000 toneladas de uranio se liberaron en todo el mundo a partir de la quema de carbón. [35] Se estima que durante 1982, la quema de carbón en Estados Unidos liberó 155 veces más radiactividad a la atmósfera que el accidente de Three Mile Island . [36]

La quema de carbón también genera grandes cantidades de cenizas de fondo y cenizas volantes . Estos materiales se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones , utilizando, por ejemplo, aproximadamente el 40% de la producción estadounidense. [37]

Además de los efectos que resultan de la quema, la recolección, procesamiento y distribución de combustibles fósiles también tiene efectos ambientales. Los métodos de extracción de carbón , en particular la extracción en la cima de las montañas y la extracción a cielo abierto , tienen impactos ambientales negativos, y la extracción de petróleo en alta mar representa un peligro para los organismos acuáticos. Los pozos de combustibles fósiles pueden contribuir a la liberación de metano a través de emisiones fugitivas de gases . Las refinerías de petróleo también tienen impactos ambientales negativos, incluida la contaminación del aire y el agua. El transporte de carbón requiere el uso de locomotoras con motor diesel, mientras que el petróleo crudo normalmente se transporta en buques cisterna, lo que requiere la combustión de combustibles fósiles adicionales.

Han surgido diversos esfuerzos de mitigación para contrarrestar los efectos negativos de los combustibles fósiles. Esto incluye un movimiento para utilizar fuentes de energía alternativas, como la energía renovable . La regulación ambiental utiliza una variedad de enfoques para limitar estas emisiones, por ejemplo, reglas contra la liberación de productos de desecho como cenizas volantes a la atmósfera. Otros esfuerzos incluyen incentivos económicos, como mayores impuestos a los combustibles fósiles y subsidios para tecnologías de energía alternativa como paneles solares . [27]

En diciembre de 2020, las Naciones Unidas publicaron un informe que decía que a pesar de la necesidad de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, varios gobiernos están "duplicando" los combustibles fósiles, en algunos casos desviando más del 50% de sus fondos de estímulo de recuperación de Covid-19 a la producción de combustibles fósiles. en lugar de a la energía alternativa. El secretario general de la ONU, António Guterres, declaró que "la humanidad está librando una guerra contra la naturaleza. Esto es suicida. La naturaleza siempre contraataca, y ya lo hace con creciente fuerza y ​​furia". Guterres también dijo que todavía hay motivos para la esperanza, anticipando el plan de Joe Biden para que Estados Unidos se una a otros grandes emisores como China y la UE en la adopción de objetivos para alcanzar emisiones netas cero para 2050. [38] [39][40]

Enfermedad y muerte

Número hipotético de muertes globales que habrían resultado de la producción de energía si la producción mundial de energía se cubriera a través de una sola fuente, en 2014.

La contaminación ambiental de los combustibles fósiles afecta a los seres humanos porque las partículas y otra contaminación del aire de la combustión de combustibles fósiles causan enfermedades y la muerte cuando se inhalan. Estos efectos sobre la salud incluyen muerte prematura, enfermedad respiratoria aguda, asma agravada, bronquitis crónica y disminución de la función pulmonar. Los pobres, desnutridos, muy jóvenes y muy ancianos, y las personas con enfermedades respiratorias preexistentes y otros problemas de salud, corren un mayor riesgo. [41] El total de muertes por contaminación atmosférica mundial alcanza los 7 millones anuales. [42]

Si bien todas las fuentes de energía tienen efectos inherentemente adversos, los datos muestran que los combustibles fósiles causan los niveles más altos de emisiones de gases de efecto invernadero y son los más peligrosos para la salud humana. Por el contrario, las fuentes modernas de energía renovable parecen ser más seguras para la salud humana y más limpias. La tasa de mortalidad por accidentes y contaminación del aire en la UE es la siguiente por teravatio-hora: carbón (24,6 muertes), petróleo (18,4 muertes), gas natural (2,8 muertes), biomasa (4,6 muertes), energía hidroeléctrica (0,02 muertes), energía nuclear (0,07 muertes), eólica (0,04 muertes) y solar (0,02 muertes). Las emisiones de gases de efecto invernadero de cada fuente de energía son las siguientes medidas en toneladas: carbón (820 toneladas), petróleo (720 toneladas), gas natural (490 toneladas), biomasa (78-230 toneladas), energía hidroeléctrica (34 toneladas), energía nuclear. (3 toneladas), eólica (4 toneladas) y solar (5 toneladas). [43]Como muestran los datos, el carbón, el petróleo, el gas natural y la biomasa provocan tasas de mortalidad más altas y niveles más altos de emisiones de gases de efecto invernadero que la energía hidroeléctrica, nuclear, eólica y solar. Los científicos proponen que se han salvado 1,8 millones de vidas al reemplazar las fuentes de combustibles fósiles por energía nuclear. [44]

Reducir progresivamente

La eliminación de combustibles fósiles es la reducción gradual del uso de combustibles fósiles a cero.

Es parte de la transición de energía renovable en curso . Los esfuerzos actuales en la eliminación de combustibles fósiles implican reemplazar los combustibles fósiles con fuentes de energía sostenibles en sectores como el transporte y la calefacción . Las alternativas a los combustibles fósiles incluyen la electrificación , el hidrógeno y el biocombustible de aviación .
Inversión: las empresas, los gobiernos y los hogares invirtieron $ 501,3 mil millones en descarbonización en 2020, incluida la energía renovable (solar, eólica), vehículos eléctricos e infraestructura de carga asociada, almacenamiento de energía, sistemas de calefacción de bajo consumo, captura y almacenamiento de carbono e hidrógeno. [45]
Costo: con la implementación cada vez más generalizada de fuentes de energía renovable, los costos han disminuido, sobre todo para la energía generada por paneles solares. [46]
El costo nivelado de la energía (LCOE) es una medida del costo actual neto promedio de la generación de electricidad para una planta generadora durante su vida útil.

Industria

En 2014, los ingresos de la industria energética mundial fueron de aproximadamente 8 billones de dólares [47], con aproximadamente un 84% de combustibles fósiles, un 4% de energía nuclear y un 12% de renovables (incluida la hidroeléctrica). [48]

En 2014, había 1.469 empresas de petróleo y gas que cotizaban en las bolsas de valores de todo el mundo, con una capitalización de mercado combinada de 4,65 billones de dólares EE.UU. [49] En 2019, Saudi Aramco cotizó en la bolsa y alcanzó una valoración de 2 billones de dólares en su segundo día de cotización, [50] después de la oferta pública inicial más grande del mundo. [51]

Efectos económicos

Se ha estimado que la contaminación del aire por combustibles fósiles en 2018 costó US $ 2,9 billones, o el 3,3% del PIB mundial. [10]

Subvención

La Agencia Internacional de Energía estimó que los subsidios a los combustibles fósiles del gobierno mundial en 2019 fueron de $ 320 mil millones. [52]

Un informe de 2015 estudió 20 empresas de combustibles fósiles y descubrió que, si bien es altamente rentable, el costo económico oculto para la sociedad también era grande. [53] [54] El informe abarca el período 2008-2012 y señala que: "Para todas las empresas y todos los años, el costo económico para la sociedad de su CO
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emisiones fue mayor que su beneficio después de impuestos, con la única excepción de ExxonMobil en 2008. " [53] : 4 Las empresas de carbón puro obtienen resultados aún peores:" el costo económico para la sociedad excede los ingresos totales en todos los años, con este costo variando entre casi $ 2 y casi $ 9 por $ 1 de ingresos ". [53] : 5 En este caso, los ingresos totales incluyen" empleo, impuestos, compras de suministros y empleo indirecto ". [53] : 4

Los precios de los combustibles fósiles generalmente están por debajo de sus costos reales, o de sus "precios eficientes", cuando se tienen en cuenta las externalidades económicas , como los costos de la contaminación del aire y la destrucción del clima global. Los combustibles fósiles están subsidiados por $ 4,7 billones en 2015, lo que equivale al 6,3% del PIB mundial de 2015. y se estima que crecerán a 5,2 billones de dólares en 2017, lo que equivale al 6,5% del PIB mundial. Los cinco mayores subsidios en 2015 fueron los siguientes: China con $ 1.4 billones en subsidios a combustibles fósiles, Estados Unidos con $ 649 mil millones, Rusia con $ 551 mil millones, la Unión Europea con $ 289 mil millones e India con $ 209 mil millones. Si no hubiera habido subsidios para los combustibles fósiles, las emisiones globales de carbono se habrían reducido en aproximadamente un 28% en 2015, las muertes relacionadas con la contaminación del aire se habrían reducido en un 46% y los ingresos del gobierno se habrían incrementado en $ 2.8 billones o 3.8% del PIB. [55]


Ver también

  • El origen del petróleo abiogénico propone que el petróleo no es un combustible fósil
  • Biorremediación
  • Burbuja de carbono
  • Impacto medioambiental de la industria energética
  • Exterioridad
  • Día de los tontos fósiles
  • Beta de combustibles fósiles
  • Desinversión de combustibles fósiles
  • Perforación de combustibles fósiles
  • Exportadores de combustibles fósiles
  • Eliminación de combustibles fósiles
  • Lobby de combustibles fósiles
  • Emisiones fugitivas de gases
  • Fracturamiento hidráulico
  • Gas de petróleo licuado
  • Energía baja en carbono
  • Carbón pico
  • Gas pico
  • industria petrolera
  • Eliminación progresiva de los vehículos de combustibles fósiles
  • Desacoplamiento de recursos
  • Gas de esquisto
  • Esquisto bituminoso

Notas al pie

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Otras lecturas

  • Ross Barrett y Daniel Worden (eds.), Oil Culture. Minneapolis, MN: University of Minnesota Press, 2014.
  • Bob Johnson, Carbon Nation: Fossil Fuels in the Making of American Culture. Lawrence, KS: University Press de Kansas, 2014.

enlaces externos

  • Rastreador global de infraestructura fósil
  • Centro de Investigación sobre Energía y Aire Limpio