Fizica » Combustibil

Combustibilii sunt substante care reactioneaza din punct de vedere chimic cu o alta substanta pentru a produce caldura, sau care produca caldura prin procese nucleare. Termenul de combustibil este in general limitat la substantele care ard repede in aer sau oxigen, emanand cantitati mari de caldura. Combustibilii sunt folositi pentru incalzire, pentru producera energiei la motoare cu combustie interna si pentru o sursa directa de energie in cazul propulsarii rachetelor. In cazul in care combustibilul trebuie sa alimenteze un motor propriu ca la propulsarea rachetelor, un agent oxidant trebuie adaugat in combustibil. Reactiile chimice care au loc in timpul combustiei combustibililor obisnuiti implica combinatia oxigenului cu carbonul, hidrogenul sau sulful prezent in combustibili. In urma acestor reactii rezulta dioxidul de carbon, apa sau dioxidul de sulf. Alte substante prezente in continutul combustibililor nu contribuie la combustie; ele se evapora in timpul combustiei sub forma de vapori sau raman dupa combuatie in forma de cenusa.

Combustibil fosil
Combustibilii fosili sunt hidrocarburi, cărbune, petrol sau gaze naturale, formate din rămăşiţele fosilizate ale plantelor şi animalelor moarte. Teoria organică a formării hidrocarburilor din aceste resturi organice a fost emisă de către Mikhail Lomonosov în 1757. Există şi o teorie anorganică a formării ţiţeiului formulată în 1929 de chimistul român Ludovic Mrazek.
În vorbirea curentă, termenul „combustibil fosil” include şi resursele naturale cu conţinut de hidrocarburi, dar care nu provin din surse animale sau vegetale. Acestea sunt denumite mai corect combustibili minerali.
Combustibilii fosili au făcut posibilă dezvoltarea impresionantă a industriei din ultimele secole şi înlocuirea utilizării pe scară largă a lemnului şi turbei pentru încălzire.
„Combustibil fosil” este termenul folosit pentru depozite geologice subterane de materii organice formate din plante şi animale putrezite care s-au transformat în ţiţei, cărbune, sau gaze naturale, sub acţiunea căldurii şi a presiunii din scoarţa terestră, de-a lungul sutelor de milioane de ani. Pentru a genera electricitate, energia degajată de arderea combustibililor fosili este adesea folosită pentru a pune în mişcare o turbină. Generatoarele mai vechi foloseau adesea aburul obţinut prin arderea combustibililor pentru a pune în mişcare turbina, dar în generatoarele moderne, se folosesc direct gazele de ardere ale combustibililor.
În lumea modernă a secolelor 20 şi 21, setea de energie provenită din combustibili fosili, mai ales pentru benzină, provenită din petrol, este una din cauzele majore ale conflictelor globale şi regionale. S-a născut astfel o mişcare globală spre generarea de energie regenerabilă, pentru a ajuta la satisfacerea nevoilor crescânde de energie.
Arderea combustibililor fosili de către omenire este cea mai importantă sursă a emisiilor de dioxid de carbon, care este unul din gazele cauzatoare ale efectului de seră, care împiedică dispersarea radiaţiilor şi contribuie la încălzirea globală. Concentraţia de CO2 din atmosferă este în creştere, producând îngrijorare cu privire la gradul de reţinere a radiaţiei solare, care va avea ca rezultat creşterea temperaturii medii a suprafeţei terestre.
Doar o mică cantitate a combustibililor pe bază de hidrocarburi sunt biocombustibili, adică derivaţi din dioxidul de carbon din atmosferă, deci care nu contribuie, prin ardere, la creşterea cantităţii globale de dioxid de carbon.

Limite şi alternative
Principiul cererii şi ofertei sugerează că diminuarea rezervelor de hidrocarburi duce la creşterea preţurilor acestora. Ca rezultat, exploatarea surselor de energie alternativă, considerate ineficiente economic să devină eficiente. Benzina artificială şi alte surse de energie regenerabilă necesită tehnologii de producţie şi procesare mai scumpe decât exploatarea rezervelor convenţionale de petrol, dar pot deveni economic viabile în viitorul apropiat. Vezi Energiile viitorului.

Efecte asupra mediului
În Statele Unite, peste 90% din emisiile de gazele cu efect de seră provin din arderea combustibililor fosili.În plus, prin ardere se produc şi alţi poluanţi, ca oxizi de azot, dioxid de sulf, componente organice volatile şi metale grele.
Arderea combustibililor fosili generează acid sulfuric şi azotic, care cade pe Pământ ca ploaie acidă, având un impact atât asupra mediului natural cât şi asupra mediului artificial. Sculpturi şi monumente construite din marmură sunt în mod deosebit vulnerabile, deoarece acizii reacţionează cu carbonatul de calciu.
Combustibilii fosili conţin şi materiale radioactive, mai ales uraniu şi toriu, care este emanat în atmosferă. În anul 2000 au fost emise în atmosferă circa 12.000 de tone de toriu şi 5000 de tone de uraniu prin arderea cărbunelui. Se estimează că în cursul anului 1982, cărbunele ars în SUA a eliberat în atmosferă de 155 de ori mai multă radiaţie decât incidentul Three Mile Island. Arderea cărbunelor generează şi imense cantităţi de zgură şi funingine.
Exploatarea, procesarea şi distribuţia de combustibili fosili poate crea şi alte probleme mediului. Metodele de exploatarea cărbunelui, îndeosebi exploatarea în cariere de suprafaţă creează multe probleme, în timp ce forajele maritime sunt un pericol pentru organismele acvatice. Rafinăriile de petrol constituie reale ameninţări asupra mediului. Transportul cărbunelui necesită locomotive diesel, iar petrolul este transportat de către petroliere, toate acestea arzând combustibili fosili.
Reglementările de mediu încearcă o varietate de abordări, cum ar fi controlul cantităţilor de poluanţi şi a tehnologiei folosite, subvenţii economice sau programe voluntare pentru a limita aceste emisii.

Subvenţii pentru combustibili fosili
În termeni economici, poluarea provenită din combustibilii fosili este privită ca o externalitate negativă şi trebuie taxată. Acest lucru internalizează costul poluării şi face arderea acestor combustibili mai scumpă, reducând astfel utilizarea lor şi deci şi poluarea asociată cu aceştia. Cu toate că ţările europene impun taxe pe poluare, aceste taxe se întorc deseori ca subvenţii tocmai la industriile direct legate de combustibilii fosili, prin amânări şi scutiri de taxe.
Cu toate că taxarea este o variantă de reducere a utilizării acestora, încă nu s-a dovedit cu adevărat eficientă.