Zdroje uhľovodíkov sú uhlie, ropa a zemný plyn. Nazývame ich fosílne palivá, pretože vznikli zo zvyškov odumretých zvierat a rastlín.
Ako vznikajú fosílne palivá?
Keď rastliny a živočíchy zahynú, úplne sa rozložia. Počas tohto procesu zlúčeniny uhlíka, vodíka a kyslíka v rozkladajúcom sa materiáli reagujú so vzdušným kyslíkom. Produktami sú oxid uhličitý a voda. Niekedy rastliny a živočíchy nemôžu reagovať s kyslíkom, keď uhynú. V takomto prípade sa zlúčeniny uhlíka v rozkladajúcom sa materiáli premieňajú na energeticky bohaté látky ako uhlie a ropu. Pred 300 miliónmi rokov bola Zem pokrytá lesmi a moriami, ktoré boli plné drobných organizmov. Keď niektorá z týchto živých bytostí uhynula, bola prikrytá bahnom a chránená pred oxidáciou. Počas miliónov rokov boli tieto nánosy baktériami premenené a stlačené vrstvami zeme a mora nad nimi. Uhlie vzniklo hlavne z rastlín, ktoré rástli na zemi.Ropa a zemný plyn vznikli predovšetkým z rastlín a zvierat, ktoré žili v mori.
Vznik uhlia
Vo všetkých druhoch uhlia sa nachádzajú odtlačky a zvyšky rastlín. Pred miliónmi rokov klesli veľké časti zemského povrchu pod hladinu mora.
Zaplavené a bahnom pokryté rastliny a kmene stromov nemohli spráchnivieť tak ako na vzduchu. Po tisícročia ich stláčali vrstvy hornín, ktoré ležali na nich.
Počas dlhotrvajúceho chemického procesu - zuhoľnatenia , sa pôsobením tlaku a tepla zeme premenilo devo na rôzne druhy uhlia.
Čím je vyšší stupeň zuhoľnatenia, tým je v jednotlivých druhoch vyšší obsah uhlíka. Pôsobením väčšieho tlaku a vyššej teploty na rašelinu a hnedé uhlie vznikli ložiská čierneho uhlia. Najhodnotnejšia uhlie, antracit, vzniklo zuhoľnatením rastlinného materiálu pri veľmi vysokej teplote vo veľkej hĺbke. Fosílie v uhlí zobrazujú rastliny,z ktorých uhlie vzniklo
Získavanie fosílnych palív
Tieto obrázky ukazujú, ako sa získava uhlie dolovaním, zatiaľčo ropa a zemný plyn vŕtaním:
Banská šachta je potopená cez vrstvy zeme a skál k uhoľnej žile, a tak môže byť uhlie vykopané. Uhlie sa ťaží všade na svete. Je to najrozšírenejší zdroj paliva, aký máme, ale výsledok ťažby uhlia často ničí krajinu. Najprv sa vybuduje vrtná veža. Môže byť na pevnine, na morskom dne alebo ukotvená k morskému dnu. Dlhé vrty sa potom používajú na vŕtanie cez vrstvy skál k zemnému plynu a rope. Tlak plynu tlačí ropu cez trubice k povrchu.
Fosílne palivá - zdroje energie. (Osobitne uhlie)
Dlhý čas bolo uhlie najvýznamnejším zdrojom energie. V súčasnosti sú hlavné zdroje energie ropa a zemný plyn. Rôzne druhy uhlia sa odlišujú svojou výhrevnosťou. Čím je vyšší obsah uhlíka, tým väčšia je výhrevnosť paliva. Veľmi výhrevné čierne uhlie sa používa väčšinou priamo ako palivo v elektrárňach a na vykurovanie. Preprava uhlia je drahá, preto je výhodné využívať málo výhrevné hnedé uhlie najmä v elektrárňach priamo v mieste ťažby (napr. Handlová, Nováky). Malá časť hnedého uhlia sa odvodňuje a pôsobením tlaku sa spolu s dechtom upravuje na brikety.
Znečisťovanie životného prostredia
Uhlie obsahuje 2 až 6 % zlúčenín síry, čo súvisí s rastlinným pôvodom uhlia. Počas spaľovania uhlia sa tieto zlúčeniny oxidujú na oxid síričitý, ktorý sa ako škodlivina dostáva do ovzdušia. Odsírenie uhlia je technicky veľmi náročné a drahé. Výhodnejšie je znižovanie oxidu síričitého v odpadových plynoch; odsírením priamo v spaľovacích zariadeniach. Pridávaním vápenca (vháňaním priamo do spaľovacieho priestoru) sa dosiahne zlúčenie vápnika a oxidu síričitého na síran vápenatý, sadru. Zo spaľovacieho zariadenia sa odstraňuje spolu s popolom. Spaľovanie uhlia týmto spôsobom nepoškodzuje životné prostredie a umožňuje optimálne využitie enrgie, ktorú uhlie obsahuje. V súčasnosti sa viac používa odsírenie spalných plynov.
Aj ropa a zemný plyn obsahujú zlúčeniny síry. Asi 85 % svetových zásob ropy pozostáva z druhov s vysokým obsahom zlúčenín síry. Veľká časť ropných produktov sa spaľuje, teda do ovzdušia sa spolu so spalnými produktami dostáva aj oxid síričitý. Elektrárne, ktoré sú vykurované mazutom a nemajú vybudované odsírovacie zariadenie, vypúšťajú denne do vzduchu
niekoľko sto ton oxidu síričitého. Čiastočným odsírením ropných destilátov sa znižuje obsah oxidu síričitého v
spalných plynoch a zlepšuje sa aj kvalita produktov z ropy.
Na čo používame uhlie?
Spaľovanie uhlia je plytvanie veľmi cennou surovinou. Počas premeny uhlia na koks vzniká mnoho dôležitých základných látok pre chemický priemysel. Koks sa získava zohrievaním čierneho uhlia nad teplotu 1 000 °C bez prístupu vzduchu. Využíva sa ako palivo, ale najväčší význam má využitie koksu v metalurgii (redukčný prostriedok na výrobu surového železa).
Počas koksovania uhlia sa uvoľňuje veľké množstvo horúcich plynov. Počas ich ochladzovania kondenzuje najprv čiernouhoľný decht. Obsahuje viac ako 300 dôležitých zlúčenín (napr. benzén, naftalén). Jednotlivé zložky možno oddeliť frakčnou destiláciou. Z destilačných produktov čiernouhoľného dechtu pripravujú chemici mnoho užitočných látok (farbivá, syntetický kaučuk, lieky atď.). Mnohé z týchto látok sa získavajú aj z ropy. Po ďalšom spracovaní čiernouhoľného dechtu zostáva zvyšok, ktorý sa používa ako asfalt.
Nekondenzujúce zložky plynu nazývame koksárenský plyn (svietiplyn). Obsahuje najmä vodík, metán, etén a oxid uhoľnatý. Po oddelení amoniaku a zlúčenín síry ho možno použiť ako palivo, pretože je veľmi výhrevný. Pred zavedením zemného plynu sa svietiplyn používal na svietenie aj v domácnostiach.
Zachovanie fosílnych palív
Fosílne palivá sú sústredené zdroje chemickej energie. Keď horia, časť ich chemickej energie sa uvoľňuje ako teplo. Už 150 rokov sa priemyselné krajiny spoliehajú na fosílne palivá ako energiu. Nesmierne množstvo uhlia, ropy a zemného plynu sa používalo na kúrenie, dopravu a výrobu elektriny. Veľké množstvá fosílnych palív sa stále používajú na tieto účely, ale ich zásoby nemôžu trvať večne. Zemské zásoby uhlia, ropy a zemného plynu sú obmedzené, nakoniec sa vyčerpajú. Ako dlho ešte vydržia svetové rezervy fosílnych palív? Uhlie ešte asi na 300 rokov, ropa 60 a zemný plyn na 50 rokov.
Hoci je uhlia pomerne hojne, ropa a zemný plyn sa možno vyčerpajú ešte počas nášho života. Je však dôležité zachovať fosílne palivá a vyvarovať sa mrhaniu energiou. Naša snaha zachovať fosílne palivá vedie ku:
- ekonomickejšiemu a efektívnejšiemu využívaniu palív
- vymysleniu a výrobe špeciálnych palív pre niektoré účely
- hľadaniu alternatívnych zdrojov energie ku fosílnym palivám
- používaniu lepších materiálov a lepších metód na ich izolovanie
