Fossile Brennstoffe sind seit mehr als einem Jahrhundert das Rückgrat der industriellen Revolution und des Wirtschaftswachstums auf der ganzen Welt. Derzeit sind fossile Brennstoffe die am häufigsten genutzte Energiequelle weltweit.
Es handelt sich um eine nicht erneuerbare Energiequelle, die aus verrotteten Tieren und Pflanzen gewonnen wird. Die Hauptnutzung fossiler Brennstoffe ist die Stromerzeugung. Sie werden aber auch zur Erzeugung mechanischer Energie genutzt (Autos, Wärmekraftmaschinen etc.).
Was sind fossile Brennstoffe?
Fossile Brennstoffe sind Energieressourcen, die aus der Versteinerung organischer Überreste entstehen. Sie bestehen aus einer Vielzahl von Stoffen und Gasen, die über Millionen von Jahren durch den teilweisen Zerfall tierischer und pflanzlicher Organismen entstanden sind. Dieser Prozess findet über lange Zeiträume in bestimmten Untergrundschichten statt.
Diese Materialien bestehen zum größten Teil aus Kohlenwasserstoffen, Molekülen aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen. Die Umwandlung von Tier- und Pflanzenresten in Kohle, Öl oder Erdgas hängt von den physikalisch-chemischen Prozessen ab, denen sie unterliegen.
Fossile Brennstoffe gelten als Primärenergieträger , da sie ohne zusätzliche Prozesse direkt gewonnen werden können. Darüber hinaus haben sie einen hohen Heizwert, was sie ideal für den Einsatz in thermoelektrischen Anlagen und in Geräten macht, die mit Wärmequellen betrieben werden.
Auswirkung auf die Umwelt
Trotz ihrer grundlegenden Rolle für die menschliche Entwicklung haben fossile Brennstoffe erhebliche Auswirkungen auf die Umwelt, darunter:
1. Treibhausgasemissionen
Durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe werden große Mengen Kohlendioxid (CO₂) und andere Treibhausgase in die Atmosphäre freigesetzt. Diese Gase speichern die Sonnenwärme und tragen zur globalen Erwärmung bei.
Der daraus resultierende Klimawandel hat zu extremen Wetterereignissen wie Dürren, Überschwemmungen und stärkeren Stürmen geführt.
2. Luftverschmutzung
Bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe werden Feinstaub und Luftschadstoffe freigesetzt, die die Luftqualität beeinträchtigen. Dies kann zu gesundheitlichen Problemen wie Atemwegs- und Herz-Kreislauf-Erkrankungen führen und zur Entstehung von Smog und zur Verschlechterung der Luftqualität in Städten beitragen.
3. Ölverschmutzungen
Ölförderung, -transport und -verarbeitung bergen das Risiko von Ölverschmutzungen, die zu katastrophalen Schäden an Meeres- und Küstenökosystemen führen können.
Zu den berüchtigtsten Beispielen zählen die Ölkatastrophe der Exxon Valdez in Alaska im Jahr 1989 und die Ölkatastrophe der Deepwater Horizon im Golf von Mexiko im Jahr 2010.
4. Zerstörung von Ökosystemen
Der Kohlebergbau und die Förderung von Erdöl und Erdgas führen häufig zur Verschlechterung und Zerstörung natürlicher Ökosysteme, darunter Wälder, Feuchtgebiete und aquatische Lebensräume.
Dies führt zum Verlust der Artenvielfalt und zur Unterbrechung der Ökosystemdienstleistungen.
Arten fossiler Brennstoffe
Es gibt drei Arten fossiler Brennstoffe:
1.- Erdöl (in flüssiger Form oder verflüssigtem Gas)
Erdöl ist ein Mineralöl, das in großen Taschen in den oberen Schichten der Erdkruste enthalten ist. Es hat eine flüssige Struktur, kann aber auch als verflüssigtes Gas vorkommen.
Öl durchläuft in einer Raffinerie einen Umwandlungsprozess. Nach der Raffinierung liefert es eine große Menge an Produkten, die als Energiequelle dienen. Unter den Erdölprodukten stechen Benzin, Diesel, Heizöl usw. hervor.
Die Sektoren, die am meisten vom Öl profitieren, sind die Automobilindustrie und Wärmekraftmaschinen. Sie können auch als Rohstoffe in der petrochemischen Industrie eingesetzt werden.
Die Energieeffizienz von Öl beträgt etwa 25,7 %.
2.- Kohlenstoff (fest)
Kohle oder Kohle ist ein schwarzes Sedimentgestein, sehr reich an Kohlenstoff und mit unterschiedlichen Mengen anderer Elemente, hauptsächlich Wasserstoff, Schwefel, Sauerstoff und Stickstoff.
Der größte Teil dieser nicht erneuerbaren Energiequelle entstand im Karbon (vor 359 bis 299 Millionen Jahren).
Die Energieeffizienz von Öl beträgt etwa 26,8 %.
3.- Erdgas
Erdgas ist im Hinblick auf Abfall und atmosphärische Emissionen die sauberste fossile Energie.
Der Heizwert von Erdgas variiert je nach Zusammensetzung stark. Die höchsten Werte liegen zwischen 8.500 und 10.200 Kilokalorien pro Kubikmeter Gas.
Mit einem Gesamtwirkungsgrad von 50,7 % ist es der effizienteste Brennstoff zur Stromgewinnung in Wärmekraftwerken. Wird Erdgas direkt genutzt, ohne es in Strom umzuwandeln, steigt der Wirkungsgrad auf 91,2 %.
Seine Lagerung ist billiger und einfacher als die von Kohle und Erdölprodukten.
Herkunft fossiler Brennstoffe
Fossile Brennstoffe entstehen durch einen langen Transformationsprozess, der sich über Millionen von Jahren erstreckt. Dieser Prozess resultiert aus der teilweisen Zersetzung organischer Stoffe und Pflanzenreste unter dem Einfluss hoher Drücke und Temperaturen, die von mehreren Sedimentschichten ausgeübt werden.
Dieser Versteinerungsprozess findet unter Abwesenheit von Sauerstoff statt, wodurch die Zersetzung durch Mikroorganismen verhindert wird und die organische Substanz in Form komplexerer organischer Moleküle erhalten bleibt. Diese Moleküle können verschiedene Aggregatzustände annehmen:
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Fest: Im Fall von Kohle.
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Flüssigkeit: Wie bei Öl.
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Gasförmig: Wie es in Erdgas vorkommt.
Die in diesen Molekülen gespeicherte Energie wird bei der Verwendung als Kraftstoffe freigesetzt und stellt so eine wertvolle Energiequelle dar.
Dieser Entstehungsprozess über Millionen von Jahren führt jedoch dazu, dass fossile Brennstoffe als nicht erneuerbare Ressourcen gelten. Seine Erschöpfung erfolgt deutlich schneller als seine Regenerationsfähigkeit, was Probleme im Hinblick auf die Nachhaltigkeit und die Suche nach alternativen Energiequellen aufwirft.