16.4: השלכות של דלקים מאובנים
- Page ID
- 209322
יתרונות השימוש בדלקים מאובנים
העולם תלוי במידה רבה בדלקים מאובנים, והתשתיות והטכנולוגיות הקיימות מקלות על המשך השימוש בהן. יתרון בשימוש בפחם לחשמל הוא בכך שהוא בשפע וזול, במיוחד בארצות הברית, שיש לה עתודות פחם גדולות יותר מכל מדינה אחרת. יתר על כן, כריית פחם היא מקור למשרות והכנסות ממס. היתרון הכלכלי של הפחם הולך ופוחת, ככל שטכנולוגיות הקשורות למקורות אנרגיה מתחדשים, כמו שמש ורוח, הופכות ליעילות וזולות יותר. מינהל המידע לאנרגיה בארה"ב השווה את עלות החשמל המפולסת (LCOE) לטכנולוגיות שיתחילו להשתמש בהן בשנת 2023, ועלות החשמל המופק מפחם עלתה על עלות מקורות מתחדשים רבים (איור). \(\PageIndex{a}\) ה- LCOE מהווה את עלויות הבנייה והתפעול של תחנות כוח, פאנלים סולאריים, טורבינות רוח וכו '.

נפט וגז טבעי ממשיכים לענות על צרכי האנרגיה העולמיים. למרות הרחבות בשימוש באנרגיה מתחדשת, אין כיום מספיק מקור אנרגיה חלופי להחלפת נפט וגז טבעי. (שילוב של מקורות מתחדשים שונים עשוי להיות אפשרי בעתיד.) בעוד שארצות הברית אכן מסתמכת על נפט מיובא, היא ממשיכה לייצר מעט נפט וגז טבעי (בעיקר באמצעות פריקינג), מה שמחזק את עצמאות האנרגיה האמריקאית. כלכלה מקומית וממלכתית באזורים עשירים בנפט ובשמורות טבע תלויה בהמשך מיצוי הדלקים המאובנים הללו.
בעוד שכל נזקי הדלקים המאובנים גורמים במידה מסוימת של נזק סביבתי, גז טבעי הוא דלק מאובנים מועדף לייצור חשמל כאשר בוחנים את השפעותיו הסביבתיות. כאשר הוא נשרף, פחם פולט כמעט כפול מפחמן דו חמצני שעושה גז טבעי. בנוסף, הרבה פחות תחמוצות חנקן וגופרית דו חמצנית (שניהם מזהמי אוויר) נפלטים משריפת גז טבעי. הוא גם אינו מייצר אפר כפי שעושה פחם (ראה להלן).
השפעות בריאותיות וסביבתיות
ההשפעות השליליות של השימוש בדלק מאובנים מתחילות במיצוי המשאב. דלקים מאובנים ממוקמים לעתים קרובות הרחק מהמקום שבו הם מנוצלים ולכן הם צריכים להיות מועברים על ידי צינור, מכליות, רכבת או משאיות. כל אלה מציגים את הפוטנציאל לתאונות, דליפה ושפכים. השפעות שליליות נוספות קשורות לעיבוד, ייצור חשמל וסילוק הפסולת הנוצרת.
כריית פחם ושימוש
כריית פני השטח של פחם משבשת מערכות אקולוגיות מקומיות מעל מרבצי הפחם כאשר עומס יתר מוסר כדי לגשת אליהן (איור\(\PageIndex{b}\)). בהסרת פסגת ההר, כמות גדולה של עומס יתר נזרק על בתי גידול סמוכים, מה שגורם להרס נוסף (איור\(\PageIndex{c}\)). הסרת פסגת ההר השפיעה על אזורים נרחבים בהרי האפלצ'ים במערב וירג'יניה וקנטקי. אובדן בתי גידול מכריית פחם מקטין את המגוון הביולוגי, וכתוצאה מכך אובדן שירותי המערכת האקולוגית. כריית פני השטח והתת-קרקעית חושפת סלעים העלולים להכיל מזהמים, כגון מתכות כבדות או סולפטים, אותם הם שוטפים לנחלים או לגופי מים אחרים. זה לא רק פוגע בחיי המים, אלא גם משבש את מחזור התזונה. אחת ההשפעות הסביבתיות הגדולות ביותר של כרייה תת קרקעית עשויה להיות גז המתאן שיש לפרוק אותו ממכרות כדי להפוך את המכרות למקום עבודה בטוח. גז מתאן הוא גז חממה חזק ותורם לשינויי אקלים. לבסוף, תהליך הכרייה דוחס בסופו של דבר אדמה. זה בשילוב עם אובדן עצים, שמאטים את זרימת הנגר ומקדמים הסתננות, מגדילים את הסיכון להצפות.


כורי פחם מתמודדים עם סכנות בריאותיות כמו פיצוצים, קריסת מוקשים וחשיפה לאדים רעילים. מחלת ריאות שחורה היא מצב נשימתי המאופיין בשיעול וקוצר נשימה המופיע אצל כורים החשופים לאבק פחם רב מדי. תושבים ליד מוקשים מסתכנים גם בחשיפה לאבק פחם ורעלים תת קרקעיים בעקבות פיצוצים. כתוצאה מחשיפה לרעלים, מומים מולדים ובעיות בריאות אחרות נפוצים בקרב תושבים ליד מוקשים.
פחם נחשב למקור האנרגיה "הכי מלוכלך" מכיוון שהבעירה שלו גורמת לזיהום האוויר הרב ביותר. תחנות כוח פחם פולטות מגוון מזהמי אוויר כולל דו תחמוצת הגופרית, תחמוצת החנקן ומתכות כבדות. דו תחמוצת הגופרית ותחמוצת החנקן הם מקורות לגשם חומצי (שקיעת חומצה), ערפיח ובעיות בריאותיות. מתכות כבדות גורמות לבעיות נוירולוגיות והתפתחותיות בבני אדם ובעלי חיים אחרים. שריפת פחם פולטת חומר חלקיקי וכמויות גבוהות יותר של פחמן דו חמצני ליחידת אנרגיה מאשר השימוש בנפט או בגז טבעי. פחמן דו חמצני הוא גז החממה הנפלט בתדירות הגבוהה ביותר וגורם לשינויי אקלים. בשנת 2018, ייצור החשמל היה אחראי 27% מפליטת גזי החממה בארצות הברית, וחלק גדול מזה נפלט מתחנות כוח פחם. הובלת פחם מסתמכת בדרך כלל על דלקים מאובנים, ומשחררת זיהום נוסף.
אפר (כולל אפר זבוב ואפר תחתון) הוא שאריות הנוצרות כאשר נשרפים פחם בתחנות כוח. בעבר שוחרר אפר זבוב לאוויר דרך ערימת העשן, שם הוא יתרום לזיהום אוויר של חלקיקים. החוקים דורשים כעת שחלק גדול מאפר הזבוב חייב להילכד כעת על ידי מכשירי בקרת זיהום, כמו מקרצפים. בארצות הברית, אפר זבוב מאוחסן בדרך כלל בתחנות כוח פחם או מונח במזבלות. אפר מאחסון או מטמנות יכול לשפוך או לדלוף למי תהום, וכתוצאה מכך לזיהום מים.
הפקת נפט וגז טבעי קונבנציונלית
חקר וקידוח נפט משפיל את בתי הגידול של היבשה והאוקיינוס. ביבשה יש צורך בתשתיות נרחבות כמו רשתות כבישים, צינורות תחבורה ודיור לעובדים לתמיכה בפעולת קידוח בקנה מידה מלא. אלה יכולים לזהם אדמה ומים, לפצל בתי גידול ולהפריע לחיות בר. הפקת נפט וגז טבעי מסוכנת גם לעובדים, שיש להם שכיחות גבוהה של סרטן ומחלות לב.
שפיכות נפט הנגרמות על ידי אדם בנהרות ובאוקיינוסים פוגעות במערכות אקולוגיות. מנקודת מבט כלכלית, דליפות נפט משבשות את ענף הדייג והתיירות. שפיכות נפט בים בדרך כלל מזיקות הרבה יותר מאלו ביבשה, מכיוון שהן יכולות להתפשט לאורך מאות קילומטרים ימיים בחלקת שמן דקה שיכולה לכסות חופים בציפוי דק של שמן. זה יכול להרוג ציפורי ים, יונקים, רכיכות ואורגניזמים אחרים שהוא מצפה. דליפות נפט ביבשה ניתנות להכלה בקלות רבה יותר אם ניתן לדחפור במהירות סכר אדמה מאולתר סביב אתר הדליפה לפני שרוב הנפט בורח, ובעלי חיים יבשתיים יכולים להימנע מהנפט ביתר קלות.
דליפת נפט יכולה לנבוע מתאונות סופר-טנקר כמו אקסון ולדז בשנת 1989, ששפכה 10 מיליון ליטרים של נפט למערכת האקולוגית העשירה של אלסקה החופית והרגה מספר עצום של בעלי חיים. דליפת הנפט הימית הגדולה ביותר החלה באפריל 2010 כאשר פיצוץ גז טבעי בבאר נפט 65 ק"מ מהחוף של לואיזיאנה התרחש על אסדת הנפט Deepwater Horizon. היא הרגה 11 עובדים וזרמה במשך 3 חודשים בשנת 2010, ושחררה כ -200 מיליון ליטרים של נפט (איור\(\PageIndex{d}\)). חיות בר, מערכות אקולוגיות ופרנסתם של אנשים הושפעו לרעה. הרבה כסף וכמויות אדירות של אנרגיה הוצאו על מאמצי ניקוי מיידיים. ההשפעות ארוכות הטווח עדיין אינן ידועות. הוועדה הלאומית לשפיכת הנפט של Deepwater Horizon וקידוחי Offshore הוקמה כדי ללמוד מה השתבש. דליפת הנפט הגרועה ביותר התרחשה אי פעם במהלך מלחמת המפרץ הפרסי בשנת 1991, כאשר עיראק זרקה בכוונה כ -200 מיליון ליטרים של נפט בחוף כווית והציתה יותר מ -700 שריפות בארות נפט ששחררו ענני עשן עצומים וגשם חומצי במשך למעלה מתשעה חודשים.

במהלך דליפת נפט על מים, שמן צף אל פני השטח מכיוון שהוא פחות צפוף ממים, והפחמימנים הקלים ביותר מתאדים, ומקטינים את גודל הדליפה אך מזהמים את האוויר. לאחר מכן, חיידקים מתחילים לפרק את השמן שנותר, בתהליך שיכול לארוך שנים רבות. לאחר מספר חודשים עשויים להישאר רק כ -15% מהנפח המקורי, אך הוא נמצא בגושי אספלט עבים, צורה המזיקה במיוחד לציפורים, דגים ורכיכות. פעולות הניקוי יכולות לכלול מגוון רכיבים, אך לכל אחד מהם יש את התהליכים והחסרונות שלו. רחפן שולח שואב שמן מעל פני המים, אך אלה יעילים רק לשפכים קטנים. שריפה מבוקרת פועלת רק בשלבים מוקדמים לפני שהחלק הקל והמצית מתאדה, אך זה גם מזהם את האוויר. חומרי פיזור הם חומרי ניקוי המפרקים שמן כדי להאיץ את פירוקו, אך חלק מהמפיצים עשויים להיות רעילים למערכת האקולוגית. Bioremediation מתייחס להוספת מיקרואורגניזמים המתמחים בשמן מתפרק במהירות, אך הדבר עלול לשבש את המערכת האקולוגית הטבעית.
מיצוי לא שגרתי של נפט וגז טבעי
פריקינג גורם לנזק סביבתי יותר מאשר מיצוי קונבנציונאלי. השימוש הניכר במים (איור\(\PageIndex{e}\)) עשוי להשפיע על זמינות המים לשימושים אחרים באזורים מסוימים, וזה יכול להשפיע על בתי גידול מימיים. למעשה, fracking צורכת יותר מים מאשר שימוש באנרגיה גרעינית, פחם, או נפט וגז טבעי קונבנציונאלי. אם מנוהל בצורה לא נכונה, נוזל שבר הידראולי יכול להשתחרר על ידי נזילות, נזילות או מסלולי חשיפה שונים אחרים המזהמים קרקע ומי תהום (איור). \(\PageIndex{f}\) זרימת נוזל שבירה - הנוזל שנשאב מהבאר ומופרד מנפט וגז - מכיל לא רק את התוספים הכימיים המשמשים בתהליך הקידוח אלא מכיל גם מתכות כבדות, חומרים רדיואקטיביים (המשחררים קרינה), תרכובות אורגניות נדיפות, בנזן (מסרטן), טולואן, אתילבנזה, קסילן ומזהמי אוויר רעילים אחרים. תרכובות אורגניות נדיפות (VOCs) יכולות להגיב עם האטמוספירה ליצירת אוזון בגובה פני הקרקע, הקשור למחלות נשימה. טולין עלולה לגרום לסחרחורת, בלבול, כאבי ראש והפלות. אתילבנזן הוא מסרטן אפשרי הגורם גם לסחרחורת, גירוי בעיניים ואובדן שמיעה. קסילן גורם גם לסחרחורת וכאבי ראש ויתרה מכך יכול להיות קטלני בריכוזים גבוהים. במקרים מסוימים, מים מזוהמים אלה נשלחים למפעלי טיפול במים שאינם מצוידים להתמודד עם חלק מסוגי הזיהום הללו. לבסוף, הזרקת שפכים לסילוק יכולה אפילו לגרום לרעידות אדמה.


מקורות לא שגרתיים אחרים של דלקים מאובנים יכולים גם הם לפגוע בסביבה. כריית שטח של חולות זפת או פצלי שמן מחייבת הסרת כל הצמחייה ומשאירה מזהמים מאחור, וגורמת לאובדן בתי גידול (איור\(\PageIndex{g}\)).

תחבורה, בתי זיקוק ושריפה
גז טבעי משתחרר לאטמוספירה ממכרות פחם, בארות נפט וגז, ומכלי אחסון גז טבעי, צינורות ומפעלי עיבוד. דליפות אלה הן המקור לכ -25% מסך פליטת המתאן בארה"ב, מה שמתורגם לשלושה אחוזים מכלל פליטת גזי החממה בארה"ב, התורמים לשינויי האקלים. כאשר גז טבעי מופק אך לא ניתן ללכוד ולהעביר אותו כלכלית, הוא "מתלקח" או נשרף באתרי באר, מה שהופך אותו לפחמן דו חמצני. זה נחשב לבטוח וטוב יותר משחרור מתאן לאטמוספירה מכיוון שפחמן דו חמצני הוא גז חממה פחות חזק מאשר מתאן. עם זאת, כאשר גז טבעי עם ריכוזים גבוהים של הגז הרעיל מימן גופרתי מתלקח, הוא מייצר פחמן דו חמצני, פחמן חד חמצני, דו תחמוצת הגופרית, תחמוצות חנקן ותרכובות רבות אחרות (ראה זיהום אוויר לפרטים נוספים).
דליפות מתרחשות גם כאשר אנו משתמשים בפטרוכימיה ביבשה. לדוגמה, בנזין לפעמים מטפטף על הקרקע כאשר אנשים ממלאים את מיכלי הגז שלהם, כאשר שמן מנוע נזרק לאחר החלפת שמן, או כאשר דלק בורח ממיכל אחסון דולף. כשיורד גשם, הפטרוכימיקלים שנשפכו נשטפים לתוך המרזב ובסופו של דבר זורמים לנהרות ולאוקיינוס. דרך נוספת בה שמן נכנס לפעמים למים היא כאשר דלק דולף מסירות מנוע ומגלשי סקי. כאשר מתרחשת נזילה במיכל אחסון או בצינור, פטרוכימיה יכולה גם להיכנס לאדמה, ויש לנקות את האדמה. כדי למנוע דליפות מכלי אחסון תת קרקעיים, כל הטנקים הקבורים אמורים להיות מוחלפים על ידי טנקים עם בטנה כפולה.
זיקוק נפט פולט מגוון רעלים והוא המקור הגדול ביותר לבנזן (איור\(\PageIndex{g}\)). כתוצאה מכך, לתושבים המתגוררים בסמוך לבתי זיקוק לנפט יש שכיחות גבוהה של סרטן, אסטמה ומומים מולדים. כאשר נשרפים פטרוכימיקלים כמו בנזין או דיזל, הם משחררים מגוון מזהמי אוויר, כולל פחמן דו חמצני (גורם לשינויי אקלים), דו תחמוצת הגופרית, תחמוצות החנקן, תרכובות אורגניות נדיפות (VOCs), חלקיקים ועופרת (ראה זיהום אוויר לפרטים נוספים). הובלת נפט בספינה או בתא המטען דורשת גם אנרגיה בצורה של דלקים מאובנים, ומייצרת יותר מזהמים. בהשוואה לנפט ופחם, שריפת גז טבעי משחררת הכי מעט מזהמים וגזי חממה.

פתרונות
טיוב יכול למתן את נזקי בית הגידול הנובעים מכרייה או מיצוי דלקים מאובנים. זה כרוך בשיקום הקרקע במידה מסוימת לאחר השלמת הכרייה או החילוץ. זה יכול לכלול החזרת אדמה עקורה וכיסוי באדמה עליונה, המגנה על אורגניזמים מפני מתכות כבדות, חומרים רדיואקטיביים ורעלים תת קרקעיים אחרים. בנוסף, חומצות, שנוצרות לעתים קרובות משטיפת סולפטים מסלעים תת קרקעיים, עשויות להיות מנוטרלות. לאחר מכן שותלים צמחייה, וזרימת המים אם היא מופרעת משוחזרת מעט. כמובן שלא ניתן לשחזר את הטופוגרפיה המורכבת, רשת הנחלים והצמחייה הבוגרת (כגון עצים גדולים ביער) שאולי היו קיימים לפני הכרייה, אך טיוב מקל על מינים מקומיים להתחיל מחדש את האזור.
טכנולוגיות פחם נקיות יכולות להגביל את זיהום האוויר המשתחרר בעת שריפת פחם. חלק מהטכנולוגיות הללו מסלקות רעלים מפחם לפני שריפתו ואילו אחרות לוכדות רעלים שמשתחררים בזמן שריפת פחם. לדוגמה, משפשפי עשן בתחנות כוח מנקים את דו תחמוצת הגופרית, תחמוצת החנקן, החלקיקים והכספית מהעשן לפני שהוא משתחרר. לכידת פחמן וקיבוע כרוך בלכידת פחמן דו חמצני המשתחרר ואחסונו, אך הוא דורש 25-40% יותר אנרגיה, ומפחית את יעילות הפחם (איור). \(\PageIndex{h}\) בתהליך זה, עשן מתחנת כוח פחם מועבר דרך ממס כדי ללכוד פחמן דו חמצני, אך גזי פסולת אחרים עדיין משתחררים בעשן. לאחר מכן מופרד פחמן דו חמצני מהממס. חלקם יכולים לשמש בתעשייה (כגון למשקאות מוגזים או להתאוששות שלישונית של נפט), והשאר מורד (מאוחסן) מתחת לאדמה. שימו לב שטכנולוגיות פחם נקיות יכולות להפחית את תרומת הפחם לשינויי האקלים ולהפחית את כמות הרעלים המשתחררים, אך היא אינה מונעת באופן מלא זיהום אוויר שנוצר מפחם (איור\(\PageIndex{i}\)).


מכיוון שדלקים מאובנים אינם ניתנים לחידוש, הרזרבות בסופו של דבר יתדלדלו, והעולם יצטרך להסתמך באופן מלא על מקורות אנרגיה אחרים. אלה המודאגים מההשלכות הסביבתיות והבריאותיות של דלקים מאובנים דוגלים בביצוע המעבר הזה בהקדם האפשרי. הסיבה לכך היא שהטכנולוגיות והפרקטיקות שנדונו לעיל אינן מונעות לחלוטין מדלקים מאובנים לגרום לנזק סביבתי ולגרום לסכנות בריאותיות לעובדים ולציבור הרחב. שני הפרקים הבאים דנים באנרגיה גרעינית ובאנרגיה מתחדשת, שהם חלופות לדלקים מאובנים. מכיוון שגם לחלופות אלה יש חסרונות, גם חיסכון באנרגיה (שימוש יעיל יותר באנרגיה והגבלת שימוש מיותר באנרגיה) הוא קריטי.
ייחוס
שונה על ידי מליסה הא מהמקורות הבאים:
- אתגרים והשפעות של שימוש באנרגיה, מקורות אנרגיה שאינם מתחדשים וזיהום מים מביולוגיה סביבתית מאת מתיו ר 'פישר (מורשה תחת CC-BY)
- דלקים מאובנים מתוך מבוא לגיאולוגיה מאת Johnson et al. (מורשה תחת CC-BY-NC-SA)
- פרק 4: אנרגיה לא מתחדשת ממבוא למדעי הסביבה: מהדורה שנייה (2018) מדעי הביולוגיה ספרי לימוד פתוחים מאת זנדר, קרלין; מנוילוב, קאלינה; מוטיטי, סמואל; מוטיטי, כריסטין; VanDeVoort, אליסון; ובנט, דונה (מורשה תחת CC-BY-NC-SA).