16.1: जीवाश्म ईंधन और संरचना के प्रकार
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जीवाश्म ईंधन पौधों और सूक्ष्मजीवों के कार्बनिक पदार्थों से बनने वाली ऊर्जा के गैर-नवीकरणीय स्रोत हैं जो लाखों साल पहले रहते थे। यह ऊर्जा मूल रूप से पौधों, शैवाल और प्रकाश संश्लेषक बैक्टीरिया जैसे जीवित जीवों द्वारा प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से प्राप्त की गई थी। कभी-कभी इसे जीवाश्म सौर ऊर्जा के रूप में जाना जाता है क्योंकि अतीत में सूर्य की ऊर्जा जीवाश्म ईंधन के भीतर रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित हो गई है। जैसा कि फूड चेन और फूड वेब्स एंड मैटर में चर्चा की गई है, जैविक अणु रासायनिक ऊर्जा को संग्रहीत करते हैं, जो तब निकलता है जब इन अणुओं में उच्च ऊर्जा (कम स्थिर) बंधन टूट जाते हैं, जिससे कम ऊर्जा (अधिक स्थिर) बांड बनते हैं। जीवाश्म ईंधन गैर-नवीकरणीय हैं क्योंकि उनके गठन में लाखों साल लगे। इसके अलावा, प्राचीन वातावरण में उच्च उत्पादकता ने अधिक जीवाश्म ईंधन संचय की अनुमति दी, जिसका अर्थ है कि अब उपलब्ध जीवाश्म ईंधन भंडार को भविष्य में लाखों वर्षों तक पुनर्जीवित नहीं किया जा सकता है।
जीवाश्म ईंधन मुख्य रूप से हाइड्रोकार्बन (सिर्फ कार्बन और हाइड्रोजन के अणु) से बने होते हैं, लेकिन इनमें नाइट्रोजन, सल्फर, ऑक्सीजन और अन्य तत्व भी कम मात्रा में होते हैं। जीवाश्म ईंधन (कोयला, तेल, या प्राकृतिक गैस) के प्रकार के आधार पर सटीक रासायनिक संरचनाएं भिन्न होती हैं। कोयले के अणु तेल और प्राकृतिक गैस की तुलना में बड़े होते हैं। इस प्रकार कोयला कमरे के तापमान पर ठोस होता है, तेल तरल होता है, और प्राकृतिक गैस गैसीय चरण में होती है। विशेष रूप से, कोयला एक काले या गहरे भूरे रंग का ठोस जीवाश्म ईंधन है जो प्राचीन दलदल वनस्पति से बनने वाली चट्टान की परतों में कोयला सीम के रूप में पाया जाता है। तेल और प्राकृतिक गैस दोनों भूमिगत पाए जाने वाले जीवाश्म ईंधन हैं जो समुद्री सूक्ष्मजीवों से बनते हैं। तेल (पेट्रोलियम) एक तरल जीवाश्म ईंधन है और इसमें विभिन्न प्रकार के हाइड्रोकार्बन होते हैं जबकि प्राकृतिक गैस एक गैसीय जीवाश्म ईंधन है जिसमें ज्यादातर मीथेन और अन्य छोटे हाइड्रोकार्बन होते हैं।
कोयला
कोयला जीवाश्म दलदलों का उत्पाद है, हालांकि कुछ पुराने कोयला भंडार जो स्थलीय पौधों से पहले होते हैं, उन्हें अल्गल बिल्डअप से आने का अनुमान है। कोयले का निर्माण तब किया गया था जब पौधे की सामग्री को लंबे समय तक ऑक्सीजन-खराब परिस्थितियों में दफन, गर्म और संकुचित किया जाता है (आंकड़ा\(\PageIndex{a}\))। लाखों साल पहले, महाद्वीप अलग-अलग जलवायु वाले अलग-अलग स्थानों पर थे, और दलदल जैसी वनस्पतियों ने कई क्षेत्रों को कवर किया था। जब वनस्पति मर गई, तो ऑक्सीजन-खराब स्थितियों के कारण यह पूरी तरह से विघटित नहीं हो सका। इसके बजाय, इसने पीट (जैविक सामग्री में उच्च भूरे रंग का पदार्थ) का निर्माण किया। लाखों वर्षों के उच्च दबाव और तापमान के बाद पीट को दफनाया गया और कोयला बनाया गया। दबाव तलछट के भार के साथ-साथ महाद्वीपीय टकरावों से भी था।
गुणवत्ता (आंकड़ा\(\PageIndex{b}\)) में कई अलग-अलग प्रकार के कोयले होते हैं। कोयला बनने के दौरान जितनी अधिक ऊष्मा और दबाव से गुजरता है, उसका ईंधन मूल्य उतना ही अधिक होता है और कोयला उतना ही वांछनीय होता है। कोयले के विभिन्न चरणों में तब्दील होने वाले दलदल का सामान्य क्रम इस प्रकार है:
दलदल → पीट → लिग्नाइट → सबबिटुमिनस कोयला → बिटुमिनस कोयला → एन्थ्रेसिटिक कोयला → ग्रेफाइट
विशेष रूप से, पीट लिथिफिकेशन नामक प्रक्रिया के माध्यम से ठोस चट्टान बनाने के लिए कॉम्पैक्ट करता है, जिससे लिग्नाइट (भूरा कोयला, कोयले का कम गुणवत्ता वाला रूप) का उत्पादन होता है। बढ़ती गर्मी और दबाव के साथ, लिग्नाइट सबबिटुमिनस कोयले और बिटुमिनस कोयले में बदल जाता है। लिग्नाइट, सबबिटुमिनस कोयला, और बिटुमिनस कोयले को तलछट चट्टान माना जाता है क्योंकि वे संकुचित तलछट से बनते हैं। बहुत अधिक गर्मी और दबाव में, बिटुमिनस कोयला एन्थ्रेसाइट में बदल जाता है, जो एक उच्च श्रेणी का कोयला है जो सबसे अधिक वांछनीय कोयला है क्योंकि यह उच्चतम ऊर्जा उत्पादन (आंकड़ा\(\PageIndex{c}\)) प्रदान करता है। एन्थ्रेसाइट को एक मेटामॉरफिक चट्टान माना जाता है क्योंकि इसे संकुचित किया गया है और इस हद तक रूपांतरित किया गया है कि यह कोयले के अन्य रूपों की तुलना में सघन है और इसमें अब तलछट की शीट जैसी परतें नहीं हैं। और भी अधिक गर्मी और दबाव से उन सभी घटकों को बाहर निकाल दिया जाता है जो आसानी से वाष्पित हो जाते हैं और शुद्ध कार्बन छोड़ते हैं, एन्थ्रेसाइट ग्रेफाइट में बदल सकता है।
तेल और गैस
प्राचीन समुद्री सूक्ष्मजीव (प्लैंकटन) से बनने वाली तेल और प्राकृतिक गैस। जब प्लैंकटन की मृत्यु हो गई, तो उन्हें तलछट में दफनाया गया। कोयले की तरह, ऑक्सीजन-खराब स्थितियां सीमित अपघटन करती हैं। जैसे-जैसे तलछट जमा होती रही, मृत जीवों को और दफनाया गया। लाखों वर्षों में उच्च तापमान और दबाव ने अंततः इन मृत जीवों से तेल और प्राकृतिक गैस का उत्पादन किया।
चूँकि मूल रूप से प्लैंकटन को फँसाने वाले तलछट से चट्टान बनती है, इसलिए बढ़ते दबाव और तापमान के कारण स्रोत चट्टान से तेल और गैस बाहर निकल जाते हैं, और रॉक कॉलम में एक अलग रॉक यूनिट की ओर पलायन करते हैं। यदि चट्टान छिद्रपूर्ण और पारगम्य चट्टान है, तो वह चट्टान तेल और गैस के लिए एक जलाशय के रूप में कार्य कर सकती है। पेट्रोलियम आमतौर पर पृथ्वी की सतह से एक से दो मील (1.6 — 3.2 किमी) नीचे पाया जाता है, चाहे वह जमीन पर हो या महासागर।
जाल एक उपसतह भूगर्भिक संरचना और एक अभेद्य परत का एक संयोजन है जो तेल और गैस की गति को रोकने में मदद करता है और इसे बाद में मानव निष्कर्षण के लिए केंद्रित करता है। जाल द्रव जीवाश्म ईंधन को एक कॉन्फ़िगरेशन में पूल करते हैं जिसमें निष्कर्षण लाभदायक होने की अधिक संभावना होती है, और ऐसे जीवाश्म ईंधन को पारंपरिक तेल और प्राकृतिक गैस (आंकड़ा\(\PageIndex{e}\)) कहा जाता है। जाल (अपरंपरागत तेल और प्राकृतिक गैस) के बाहर तेल या गैस निकालना कम कुशल और अधिक महंगा होता है; कभी-कभी यह आर्थिक रूप से बिल्कुल भी व्यवहार्य नहीं होता है (लाभ नहीं देता है)। अपरंपरागत जीवाश्म ईंधन के उदाहरणों में तेल शेल, तंग तेल और गैस, टार सैंड्स (तेल की रेत), और कोयले से बने मीथेन शामिल हैं।
आयल शेल
आयल शेल एक सुक्ष्म तलछटी चट्टान है जिसमें कभी-कभी केरोजेन होता है, एक ठोस पदार्थ जिससे पेट्रोलियम उत्पाद अंततः निर्मित हो सकते हैं। जीवाश्म ईंधन निकालने के लिए, सामग्री को खनन और गर्म करना पड़ता है, जो महंगा होता है और आमतौर पर इसका पर्यावरण पर नकारात्मक प्रभाव पड़ता है।
तंग तेल और प्राकृतिक गैस
तंग तेल और प्राकृतिक गैस भी शेल रॉक, ठीक-ठाक तलछट चट्टानों में फंस जाती हैं, जिनमें अपेक्षाकृत उच्च छिद्र और कम पारगम्यता होती है। वे तेल के शेल से भिन्न होते हैं कि उन्हें हाइड्रोलिक फ्रैक्चरिंग (फ्रैकिंग) नामक प्रक्रिया के माध्यम से निकाला जा सकता है।
इसी तरह, फ्रैकिंग का उपयोग तंग रेत से प्राकृतिक गैस निकालने के लिए किया जा सकता है, जो कम पारगम्यता के साथ गैस-बेयरिंग, ठीक-ठीक सैंडस्टोन या कार्बोनेट (कार्बोनेट युक्त खनिजों से बनी चट्टानें, सीओ 3 2 -) हैं।
टार सैंड्स
टार सैंड्स, या ऑयल सैंडस्टोन, सैंडस्टोन होते हैं जिनमें पेट्रोलियम उत्पाद होते हैं जो अत्यधिक चिपचिपे (जैसे टार) होते हैं, और इस प्रकार, पारंपरिक तेल (आकृति\(\PageIndex{f}\)) के विपरीत, इसे ड्रिल नहीं किया जा सकता है और जमीन से बाहर पंप नहीं किया जा सकता है। विचाराधीन जीवाश्म ईंधन बिटुमेन है, जिसे केवल रिकवरी की बहुत कम दरों पर तरल पदार्थ के रूप में पंप किया जा सकता है और केवल तभी जब गर्म किया जाता है या सॉल्वैंट्स के साथ मिलाया जाता है। इस प्रकार, बाद में प्रसंस्करण के लिए टार सैंड्स के भाप और विलायक या खनन के इंजेक्शन का उपयोग रेत से टार निकालने के लिए किया जा सकता है। (खनन, प्रसंस्करण और बिजली उत्पादन में कोयले के संबंध में स्ट्रिप माइनिंग के बारे में संबंधित जानकारी देखें।) अल्बर्टा, कनाडा को दुनिया में टार सैंड्स का सबसे बड़ा भंडार माना जाता है।
कोलबेड मीथेन
कोयले के जमाव (कोयले से बने मीथेन) से जुड़ी कुछ प्राकृतिक गैस भी पाई जाती है, जिसमें कोयला निर्माण के दौरान उत्पादित मीथेन होता है।
गुण
निम्नलिखित स्रोतों से मेलिसा हा द्वारा संशोधित:
- मैथ्यू आर फिशर द्वारा पर्यावरण जीवविज्ञान से ऊर्जा उपयोग और गैर-नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों की चुनौतियां और प्रभाव (CC-BY के तहत लाइसेंस प्राप्त)
- क्रिस जॉनसन एट अल द्वारा भूविज्ञान का एक परिचय से जीवाश्म ईंधन। (CC-BY-NC-SA के तहत लाइसेंस प्राप्त)
- शेल गैस 101। फॉसिल एनर्जी का कार्यालय। अमेरिकी ऊर्जा विभाग। 01-12-2021 को एक्सेस किया गया। (सार्वजनिक डोमेन)
- अपरंपरागत प्राकृतिक गैस उत्पादन की प्रक्रिया। 2021। संयुक्त राज्य पर्यावरण संरक्षण एजेंसी। 01-12-2021 को एक्सेस किया गया। (सार्वजनिक डोमेन)