El término "combustibles fósiles" se usa mucho en estos días. La mayoría de las veces, surge en el contexto de problemas ambientales, cambio climático o la llamada "crisis energética". Además de ser una fuente importante de contaminación, la dependencia de la humanidad de los combustibles fósiles ha provocado un poco de ansiedad en las últimas décadas y ha alimentado la demanda de alternativas.
Pero, ¿qué son los combustibles fósiles? Si bien la mayoría de las personas tiende a pensar en la gasolina y el petróleo cuando escuchan estas palabras, en realidad se aplica a muchos tipos diferentes de fuentes de energía que se derivan de material orgánico descompuesto. Cómo la humanidad llegó a ser tan dependiente de ellos, y qué podemos mirar para reemplazarlos, son algunas de las mayores preocupaciones que enfrentamos hoy en día.
Definición:
Los combustibles fósiles se refieren a las fuentes de energía que se forman como resultado de la descomposición anaeróbica de la materia viva que contiene energía como resultado de la fotosíntesis antigua. Por lo general, estos organismos han estado muertos durante millones de años, y algunos se remontan hasta el Período Criogénico (hace unos 650 millones de años).
Los combustibles fósiles contienen altos porcentajes de carbono y energía almacenada en sus enlaces químicos. Pueden tomar la forma de petróleo, carbón, gas natural y otros compuestos de hidrocarburos combustibles. Mientras que el petróleo y el gas natural se forman por la descomposición de los organismos, el carbón y el metano son el resultado de la descomposición de las plantas terrestres.
En el caso de los primeros, se cree que grandes cantidades de fitoplancton y zooplancton se asentaron en el fondo de mares o lagos hace millones de años. En el transcurso de muchos millones de años, esta materia orgánica se mezcló con lodo y fue enterrada bajo capas pesadas de sedimento. El calor y la presión resultantes causaron que la materia orgánica se alterara químicamente, formando finalmente compuestos de carbono.
En el caso de este último, la fuente era materia vegetal muerta que estaba cubierta de sedimento durante el período Carbonífero, es decir, el final del período Devónico hasta el comienzo del período Pérmico (hace unos 300 y 350 millones de años). Con el tiempo, estos depósitos se solidificaron o se volvieron gaseosos, creando campos de carbón, metano y gases naturales.
Usos modernos:
El carbón se ha utilizado desde la antigüedad como combustible, a menudo en hornos para fundir minerales metálicos. El petróleo sin procesar y sin refinar también se ha quemado durante siglos en lámparas por el bien de la iluminación, y se utilizaron hidrocarburos semisólidos (como el alquitrán) para la impermeabilización (principalmente en el fondo de barcos y muelles) y para embalsamar.
El uso generalizado de los combustibles fósiles como fuentes de energía comenzó durante la Revolución Industrial (siglos XVIII-XIX), donde el carbón y el petróleo comenzaron a reemplazar las fuentes animales (es decir, el aceite de ballena) para impulsar las máquinas de vapor. En el momento de la Segunda Revolución Industrial (ca. 1870-1914), el petróleo y el carbón comenzaron a usarse para alimentar generadores eléctricos.
La invención del motor de combustión interna (es decir, automóviles) aumentó exponencialmente la demanda de petróleo, al igual que el desarrollo de aviones. La industria petroquímica surgió simultáneamente, con el petróleo utilizado para fabricar productos que van desde plásticos hasta materias primas. Además, el alquitrán (un producto sobrante de la extracción de petróleo) se utilizó ampliamente en la construcción de carreteras y autopistas.
Los combustibles fósiles se volvieron centrales para la fabricación, la industria y el transporte modernos debido a cómo producen cantidades significativas de energía por unidad de masa. A partir de 2015, de acuerdo con la Agencia Internacional de Energía (AIE), las necesidades energéticas del mundo siguen siendo abastecidas principalmente por fuentes como el carbón (41.3%) y el gas natural (21.7%), aunque el petróleo se ha reducido a solo 4.4%.
La industria de los combustibles fósiles también representa una parte importante de la economía mundial. En 2014, el consumo mundial de carbón superó los 3,8 mil millones de toneladas métricas, y representó US $ 46 mil millones en ingresos solo en los Estados Unidos. En 2012, la producción mundial de petróleo y gas alcanzó más de 75 millones de barriles por día, mientras que los ingresos globales generados por la industria alcanzaron alrededor de US $ 1.247 billones.
La industria de los combustibles fósiles también goza de una gran cantidad de protección e incentivos gubernamentales en todo el mundo. Un informe de 2014 de la AIE indicó que la industria de los combustibles fósiles recauda $ 550 mil millones al año en subsidios del gobierno global. Sin embargo, un estudio de 2015 del Fondo Monetario Internacional (FMI) indicó que el costo real de estos subsidios para los gobiernos de todo el mundo es de alrededor de US $ 5,3 billones (o 6,5% del PIB mundial).
Efectos ambientales:
La conexión entre los combustibles fósiles y la contaminación del aire en las naciones industrializadas y las principales ciudades ha sido evidente desde la Revolución Industrial. Los contaminantes generados por la quema de carbón y petróleo incluyen dióxido de carbono, monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno, dióxido de azufre, compuestos orgánicos volátiles y metales pesados, todos los cuales se han relacionado con enfermedades respiratorias y un mayor riesgo de enfermedad.
La quema de combustibles fósiles por los humanos también es la mayor fuente de emisiones de dióxido de carbono (alrededor del 90%) en todo el mundo, que es uno de los principales gases de efecto invernadero que permite que tenga lugar el forzamiento radiativo (también conocido como el efecto invernadero) y contribuye a calentamiento global.
En 2013, la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica anunció que los niveles de CO² en la atmósfera superior alcanzaron las 400 partes por millón (ppm) por primera vez desde que comenzaron las mediciones en el siglo XIX. Basado en la tasa actual a la que crecen las emisiones, la NASA estima que los niveles de carbono podrían alcanzar entre 550 y 800 ppm en el próximo siglo.
Si el primer escenario es el caso, la NASA anticipa un aumento de 2.5 ° C (4.5 ° F) en las temperaturas globales promedio, lo que sería sostenible. Sin embargo, si este último escenario fuera el caso, las temperaturas globales aumentarán en un promedio de 4.5 ° C (8 ° F), lo que haría la vida insostenible para muchas partes del planeta. Por esta razón, se buscan alternativas para el desarrollo y la adopción comercial generalizada.
Alternativas:
Debido a los efectos a largo plazo del uso de combustibles fósiles, los científicos e investigadores han estado desarrollando alternativas durante más de un siglo. Estos incluyen conceptos como la energía hidroeléctrica, que existe desde fines del siglo XIX, donde el agua que cae se usa para hacer girar turbinas y generar electricidad.
Desde la segunda mitad del siglo XX, la energía nuclear también se ha considerado como una alternativa al carbón y al petróleo. Aquí, los reactores de fisión lenta (que dependen del uranio o la desintegración radiactiva de otros elementos pesados) se utilizan para calentar agua, que a su vez genera vapor para hacer girar las turbinas.
Desde mediados del siglo II, se han propuesto varios métodos más que van desde lo simple hasta lo altamente sofisticado. Estos incluyen la energía eólica, donde los cambios en el flujo de aire empujan las turbinas; energía solar, donde las células fotovoltaicas convierten la energía del sol (y a veces calor) en electricidad; energía geotérmica, que depende del vapor extraído de la corteza terrestre para hacer girar las turbinas; y el poder de las mareas, donde los cambios en las mareas empujan las turbinas.
Los combustibles alternativos también se derivan de fuentes biológicas, donde se utilizan fuentes vegetales y biológicas para reemplazar la gasolina. El hidrógeno también se está desarrollando como fuente de energía, desde celdas de combustible de hidrógeno hasta agua que se utiliza para alimentar motores de combustión interna y eléctricos. El poder de fusión también se está desarrollando, donde los átomos de hidrógeno se fusionan dentro de los reactores para generar energía limpia y abundante.
A mediados del siglo XXI, se espera que los combustibles fósiles se hayan vuelto obsoletos, o al menos hayan disminuido significativamente en términos de su uso. Pero desde un punto de vista histórico, se han asociado con las explosiones más grandes y prolongadas en el crecimiento humano. Queda por ver si la humanidad sobrevivirá a los efectos a largo plazo de este crecimiento, que ha incluido una intensa cantidad de combustibles fósiles y emisiones de gases de efecto invernadero.
Hemos escrito muchos artículos sobre combustibles fósiles para la revista Space. ¿Qué es un efecto invernadero mejorado? ¿Gases en la atmósfera, qué causa la contaminación del aire? ¿Qué pasa si lo quemamos todo? ¿Qué es la energía alternativa? Y "El cambio climático ahora es más seguro que nunca", dice un nuevo informe
Si desea obtener más información sobre los combustibles fósiles, consulte el Observatorio de la Tierra de la NASA. Y aquí hay un enlace al artículo de la NASA sobre la protección de nuestra atmósfera.
Astronomy Cast también tiene algunos episodios que son relevantes para el tema. Aquí está el Episodio 51: Tierra y el Episodio 308: Cambio climático.
Fuentes:
- Wikipedia-Combustible fósil
- Sciencedaily - combustible fósil
- Departamento de Energía - Combustibles fósiles
