Ископаемое топливо — это углеродосодержащие или углеводородсодержащие материалы, такие как уголь, нефть и природный газ, образовавшиеся естественным путем в земной коре из останков доисторических организмов (животных, растений и планктонов). процесс, происходящий внутри геологических формаций. Резервуары таких сложных смесей можно извлекать и сжигать в качестве топлива для потребления человеком, чтобы обеспечить тепло для непосредственного использования (например, для приготовления пищи или отопления), для питания тепловых двигателей (таких как паровые двигатели или двигатели внутреннего сгорания), которые могут приводить в движение транспортные средства, или для выработки электроэнергии с помощью паротурбинных генераторов.
Некоторые виды ископаемого топлива дополнительно перерабатываются в производные, такие как керосин, бензин и дизельное топливо.
Происхождение ископаемого топлива связано с анаэробным разложением захороненных мертвых организмов, содержащих органические молекулы, образовавшиеся в результате фотосинтетической фиксации углерода. Переход от этих материалов к ископаемому топливу с высоким содержанием углерода обычно требует геологического процесса, продолжающегося миллионы лет. Из-за длительного времени, которое требуется природе для их образования, ископаемое топливо считается невозобновляемым ресурсом.
В 2022 году более 80% потребления первичной энергии в мире и более 60% электроэнергии приходилось на ископаемое топливо. Масштабное сжигание ископаемого топлива наносит серьезный ущерб окружающей среде. Более 70% выбросов парниковых газов в результате деятельности человека в 2022 году составили CO2 от их сжигания. Естественные процессы на Земле, в основном поглощение океаном, могут удалить лишь небольшую часть этого CO2. Таким образом, наблюдается чистый прирост выбросов углекислого газа в атмосферу на многие миллиарды тонн в год. Хотя утечки метана значительны,: 52 сжигание ископаемого топлива является основным источником выбросов парниковых газов, вызывающих глобальные потепление и закисление океана. Кроме того, большинство смертей от загрязнения воздуха происходит из-за частиц ископаемого топлива и вредных газов. По оценкам, это обходится более чем в 3% мирового валового внутреннего продукта и что поэтапный отказ от ископаемого топлива будет спасать миллионы жизней каждый год.
Осознание климатического кризиса, загрязнения и других негативных последствий, вызванных ископаемым топливом, привело к широкомасштабному переходу политики и активистскому движению, направленному на прекращение его использования в пользу устойчивой энергетики. Поскольку отрасль ископаемого топлива настолько сильно интегрирована в мировую экономику и в значительной степени субсидируется, ожидается, что этот переход будет иметь значительные экономические последствия. Многие заинтересованные стороны утверждают, что это изменение должно быть справедливым переходом и создать политику, которая решает общественные проблемы, созданные бесполезными активами отрасли ископаемого топлива.
Международная политика в форме целей устойчивого развития Организации Объединенных Наций в отношении доступной и экологически чистой энергии и мер по борьбе с изменением климата, а также Парижского климатического соглашения призвана облегчить этот переход на глобальном уровне. В 2021 году Международное энергетическое агентство пришло к выводу, что никакие новые проекты по добыче ископаемого топлива не могут быть открыты, если мировая экономика и общество хотят избежать наихудших последствий изменения климата и достичь международных целей по смягчению последствий изменения климата.
Теория о том, что ископаемое топливо образовалось из окаменелых останков мертвых растений под воздействием тепла и давления в земной коре на протяжении миллионов лет, была впервые представлена Андреасом Либавиусом «в его «Алхимии [Алхимии]» 1597 года», а затем Михаилом Ломоносовым «еще 1757 г. и, конечно, к 1763 г.». Первое использование термина «ископаемое топливо» встречается в работе немецкого химика Каспара Ноймана в английском переводе 1759 года. Оксфордский словарь английского языка отмечает, что во фразе «ископаемое топливо» присутствует прилагательное « «ископаемое» означает «[о] добытое путем раскопок; найдено захороненным в земле», что датируется как минимум 1652 годом, до того, как английское существительное «ископаемое» стало относиться в первую очередь к давно умершим организмам в начале 18 века.
Водный фитопланктон и зоопланктон, погибшие и отложившиеся в больших количествах в бескислородных условиях миллионы лет назад, начали образовывать нефть и природный газ в результате анаэробного разложения. С течением геологического времени это органическое вещество, смешанное с грязью, оказалось погребенным под дальнейшими тяжелыми слоями неорганических отложений. Возникшие в результате высокие температура и давление привели к химическому преобразованию органического вещества сначала в восковой материал, известный как кероген, который содержится в горючих сланцах, а затем при большем нагревании в жидкие и газообразные углеводороды в процессе, известном как катагенез. Несмотря на эти тепловые преобразования, энергия, выделяющаяся при сгорании, по-прежнему имеет фотосинтетическое происхождение.
Наземные растения имели тенденцию образовывать уголь и метан. Многие угольные месторождения относятся к каменноугольному периоду истории Земли. Наземные растения также образуют кероген III типа, источник природного газа. Хотя ископаемое топливо постоянно образуется в результате естественных процессов, оно классифицируется как невозобновляемые ресурсы, поскольку для его формирования требуются миллионы лет, а известные жизнеспособные запасы истощаются гораздо быстрее, чем создаются новые.
Ископаемое топливо имело важное значение для развития человечества, поскольку его можно легко сжигать в открытой атмосфере для получения тепла. Использование торфа в качестве бытового топлива появилось еще до письменной истории. Уголь сжигали в некоторых ранних печах для выплавки металлической руды, а полутвердые углеводороды из нефтяных просачиваний также сжигали в древние времена, их в основном использовали для гидроизоляции и бальзамирования.
Коммерческая добыча нефти началась в XIX веке.
Природный газ, когда-то сжигавшийся как ненужный побочный продукт добычи нефти, теперь считается очень ценным ресурсом. Месторождения природного газа также являются основным источником гелия.
Тяжелая сырая нефть, которая гораздо более вязкая, чем обычная сырая нефть, и нефтеносные пески, в которых битум находится в смеси с песком и глиной, начали становиться более важными источниками ископаемого топлива в начале 2000-х годов. Горючие сланцы и подобные им материалы представляют собой осадочные породы, содержащие кероген — сложную смесь высокомолекулярных органических соединений, которые при нагревании (пиролизе) дают синтетическую сырую нефть. При дополнительной переработке их можно использовать вместо других традиционных видов ископаемого топлива. В 2010-х и 2020-х годах произошел отказ от инвестиций в эксплуатацию таких ресурсов из-за их высокой стоимости углерода по сравнению с более легко перерабатываемыми запасами.
До второй половины XVIII века ветряные и водяные мельницы обеспечивали энергию, необходимую для таких работ, как помол муки, распиловка древесины или перекачка воды, а сжигание древесины или торфа обеспечивало бытовое отопление. Широкомасштабное использование ископаемого топлива, сначала угля, а затем нефти, в паровых двигателях привело к промышленной революции. В то же время широкое распространение получили газовые фонари, работающие на природном или угольном газе. Изобретение двигателя внутреннего сгорания и его использование в автомобилях и грузовиках значительно увеличили спрос на бензин и дизельное топливо, получаемые из ископаемого топлива. Другие виды транспорта, железные дороги и самолеты, также требуют ископаемого топлива. Другим основным применением ископаемого топлива является производство электроэнергии и сырье для нефтехимической промышленности. Деготь, остаток добычи нефти, используется при строительстве дорог.
Энергия для Зеленой революции была предоставлена ископаемым топливом в виде удобрений (природный газ), пестицидов (нефть) и орошения на углеводородном топливе. Разработка синтетических азотных удобрений значительно поддержала рост населения мира; было подсчитано, что почти половина населения Земли в настоящее время питается за счет использования синтетических азотных удобрений. По словам главы агентства по ценам на удобрения, «50% продовольствия в мире зависит от удобрений».
Сжигание ископаемого топлива имеет ряд негативных внешних последствий — вредное воздействие на окружающую среду, последствия которого выходят за рамки людей, использующих топливо. Эти эффекты варьируются в зависимости от топлива. Все виды ископаемого топлива при сгорании выделяют CO2, тем самым ускоряя изменение климата. Сжигание угля и, в меньшей степени, нефти и ее производных способствует образованию твердых частиц в атмосфере, смога и кислотных дождей.
Изменение климата во многом вызвано выбросами парниковых газов, таких как CO2, а основным источником является сжигание ископаемого топлива. этих выбросов. В большинстве частей мира изменение климата оказывает негативное воздействие на экосистемы. Это включает в себя содействие исчезновению видов и снижению способности людей производить продукты питания, что усугубляет проблему мирового голода. Продолжающееся повышение глобальной температуры приведет к дальнейшим негативным последствиям как для экосистем, так и для людей; Всемирная организация здравоохранения заявила, что изменение климата представляет собой величайшую угрозу здоровью человека в 21 веке.
При сжигании ископаемого топлива образуются серная и азотная кислоты, которые выпадают на Землю в виде кислотных дождей, воздействуя как на природные территории, так и на искусственную среду. Памятники и скульптуры из мрамора и известняка особенно уязвимы, поскольку кислоты растворяют карбонат кальция.
Ископаемое топливо также содержит радиоактивные материалы, главным образом уран и торий, которые выбрасываются в атмосферу. В 2000 году в результате сжигания угля во всем мире было выброшено около 12 000 тонн тория и 5 000 тонн урана. По оценкам, в 1982 году в результате сжигания угля в США в атмосферу было выброшено в 155 раз больше радиоактивности, чем в результате аварии на Три-Майл-Айленде.
При сжигании угля также образуется большое количество зольного остатка и летучей золы. Эти материалы используются в самых разных сферах (см. «Повторное использование летучей золы»), на их долю, например, приходится около 40% производства в США.
Помимо последствий сжигания, сбор, переработка и распространение ископаемого топлива также оказывают воздействие на окружающую среду. Методы добычи угля, особенно удаление горных вершин и открытая добыча, оказывают негативное воздействие на окружающую среду, а бурение нефти на море представляет опасность для водных организмов. Скважины, добывающие ископаемое топливо, могут способствовать выбросу метана через неорганизованные выбросы газа. Нефтеперерабатывающие заводы также оказывают негативное воздействие на окружающую среду, включая загрязнение воздуха и воды. Уголь иногда перевозят дизельными локомотивами, а сырую нефть обычно перевозят танкерами, что требует сжигания дополнительного ископаемого топлива.
Возникло множество мер по смягчению последствий для противодействия негативным эффектам ископаемого топлива. Это включает движение за использование альтернативных источников энергии, таких как возобновляемые источники энергии. Экологическое регулирование использует различные подходы для ограничения этих выбросов; например, правила против выброса отходов, таких как летучая зола, в атмосферу.
В декабре 2020 года Организация Объединенных Наций опубликовала доклад, в котором говорилось, что, несмотря на необходимость сокращения выбросов парниковых газов, различные правительства «удваивают» ископаемое топливо, в некоторых случаях направляя более 50% своего финансирования стимулирования восстановления после COVID-19 на производство ископаемого топлива, а не на альтернативную энергетику. Генеральный секретарь ООН Антониу Гутерриш заявил, что «Человечество ведет войну с природой. Это самоубийственно. Природа всегда наносит ответный удар — и она уже делает это с растущей силой и яростью». Он также заявил, что все еще есть основания для надежды, предвосхищая план США присоединиться к другим крупным источникам выбросов, таким как Китай и ЕС, в принятии целей по достижению чистых нулевых выбросов к 2050 году.
Загрязнение окружающей среды ископаемым топливом влияет на людей, поскольку твердые частицы и другие загрязнения воздуха в результате сжигания ископаемого топлива вызывают болезни и смерть при вдыхании. Эти последствия для здоровья включают преждевременную смерть, острые респираторные заболевания, обострение астмы, хронический бронхит и снижение функции легких. Бедные, недоедающие, очень молодые и очень старые, а также люди с уже существующими респираторными заболеваниями и другими нарушениями здоровья подвергаются большему риску. Глобальная смертность от загрязнения воздуха из-за ископаемого топлива оценивается в более чем 8 миллионов человек (2018 г., почти каждая пятая смертность в мире), в 10,2 миллиона (2019 г.) и 5,13 миллиона дополнительных смертей из-за загрязнения окружающего воздуха в результате использования ископаемого топлива (2023 г.).
Хотя все источники энергии по своей природе оказывают неблагоприятное воздействие, данные показывают, что ископаемое топливо вызывает самые высокие уровни выбросов парниковых газов и является наиболее опасным для здоровья человека. Напротив, современные возобновляемые источники энергии кажутся более безопасными для здоровья человека и более чистыми. Уровень смертности от несчастных случаев и загрязнения воздуха в ЕС следующий на тераватт-час (ТВтч):
Как показывают данные, уголь, нефть, природный газ и биомасса вызывают более высокий уровень смертности и более высокие уровни выбросов парниковых газов, чем гидроэнергетика, атомная энергия, ветер и солнечная энергия. Ученые предполагают, что 1,8 миллиона жизней были спасены за счет замены источников ископаемого топлива ядерной энергией.
В 2019 году компания Saudi Aramco была включена в листинг и на второй день торгов после крупнейшего в мире первичного публичного размещения акций достигла оценки в 2 триллиона долларов США.
По оценкам, загрязнение воздуха от ископаемого топлива в 2018 году обошлось в 2,9 триллиона долларов США, или 3,3% мирового валового внутреннего продукта (ВВП).
