Herkes tarafından merak edilen fosil yakıt konusunu mercek altına aldığımız bu yazımızda birçok soruya yanıt aradık. Fosil yakıtlar nedir? Fosil yakıtlar nelerdir? Bu yakıtlar nasıl ortaya çıktı? Kullanım alanları nelerdir? gibi birçok sorunun yanıtını bu araştırmamızda bulacaksınız. Konuya fosil yakıtın tanımıyla başlamaya ne dersiniz?
Fosil yakıtlar, milyonlarca yıl toprağa gömülü kalarak fosilleşen bitki ve hayvan kalıntılarından oluşan bileşik karışımlardır. Tamamı hidrokarbon olan bu fosil yakıtllar; karbon (C) ve hidrojen(H) olmak üzere sadece iki elementten oluşan bileşiklerdir.
Kökenleri nedeniyle yüksek karbon içeriğine sahip olan fosil yakıtlar, yenilenemez (oluşmaları on milyonlarca yıl gerektirir) enerji kaynağıdır. Bu da arzlarının sınırlı olduğu ve sonunda tükeneceği anlamına gelir. Milyonlarca yıl önce bitki ve hayvanların parçalanmasıyla oluşan fosillere bu nedenle fosil yakıtlar denir.
Bu fosillerden fosil yakıtların (petrol, doğal gaz veya kömür) yaratılması, fosil türüne, ısı miktarına ve basınç miktarına göre belirlenir. Kömür, petrol veya doğal gazın yanması sonucu ortaya çıkan enerjiye ise “fosil enerjisi” denir.
Yenilenemez enerji kaynaklarının büyük bir bölümü nükleer enerjiden ve fosil yakıtlarından elde edilir.
Fosil enerjinin üç ana kaynağı vardır: Kömür, petrol ve doğal gaz. Aynı zamanda bunlar yenilenemez enerji kaynaklarıdır. Bu kaynaklar, alışılmış formda olmayan ve ulaşılması zor tortularda bulunan geleneksel olmayan fosil yakıtların aksine konvansiyonel olarak adlandırılır (şeyl gazı, petrol kumları, petrol şeylleri vb.).
Diğer yandan nükleer enerji de yenilenemeyen enerji kaynakları arasında yer akmaktadır. O nedenle bu yazımızda nükleer enerjiye de değineceğiz. Öncelikle bu üç ana fosil yakıt kaynağının oluşumuna kısaca göz atalım.
Milyonlarca yıl önce, bataklıklarda yetişen bitkiler öldüğünde çürüdüler ve bataklıkların dibine gömülerek burada katmanlar oluşturdular. Bu katmanların üzerinde biriken su ve toprak, binlerce yıllık basınç ve yüksek sıcaklıklar, çürüyen bitkilerin oksijeni çürüyen katmanlardan dışarı iten kimyasal ve fiziksel değişikliklere uğramasına neden oldu. Bitkiler oksijen yokluğunda çürümeye devam ederken kömür oluştu.
Turba: Az miktarda karbonizasyondan geçen kısmen çürümüş bitki örtüsünün bir birikimi olan turba, kömür değildir ancak doğru koşullar altında sonucunda kömüre dönüşebilir. Diğer yandan turba, orijinal bitkilerinin içerdiği enerjiyi içerdiğinden, hala kömür “ailesinin” bir parçası olarak kabul edilir. Ayrıca yüksek miktarda uçucu madde, metan ve cıva gibi yakıldığında çevreye zararlı gazlar içerir.
Linyit: Kömürün en düşük derecesi olan linyit kömürü, turba olma noktasını geçmiş olsa da düşük miktarda enerji içerir. Karbon içeriği yaklaşık %25-35’tir. Ufalanan kahverengi bir kaya olan linyit, diğer kömür türlerinden daha fazla nem tutar. Bu madenciliği, depolamayı ve nakliyeyi pahalı ve tehlikeli hale getirir. Çoğu linyit kömürü, çıkarıldığı yere çok yakın olan elektrik santrallerinde kullanılır.
Almanya ve Yunanistan’da linyit, kömürden üretilen elektriğin %25-50’sini sağlarken; ABD’de linyit yatakları çoğunlukla Kuzey Dakota ve Teksas eyaletlerinde elektrik üretir.
Alt-Bitümlü Kömür: Yaklaşık 100 milyon yaşında olan alt-bitümlü kömür, linyitten daha fazla (yaklaşık %35-45) karbon içerir. Dünyanın birçok yerinde alt bitümlü kömür, linyitle birlikte “kahverengi kömür” olarak kabul edilir. Linyit gibi alt bitümlü kömür de esas olarak elektrik üretmek için yakıt olarak kullanılır.
ABD’deki çoğu alt bitümlü kömür, Wyoming eyaletinde çıkarılır ve ülkede üretilen tüm kömürün yaklaşık %47’sini oluşturur. ABD dışında Çin, alt bitümlü kömürün lider üreticisidir.
Bitümlü Kömür: Adını petrolde de bulunan bitüm adı verilen yapışkan, katran benzeri maddeden alan bitümlü kömür, daha fazla ısı ve basınç altında oluşur. 100 milyon ila 300 milyon yaşında olan bitümlü kömür, yaklaşık %45-86 karbon içerir.
Bitümlü kömür üç ana türe ayrılır: demircilik kömürü, kanal kömürü ve koklaşabilir taş kömürü. Elektrik üretmek için kullanılan bitümlü kömür, demir ve çelik yapımı için de önemli bir yakıt ve ham maddedir.
Bitümlü kömür, ABD’nde enerji için kullanılan tüm kömürün neredeyse yarısını oluşturuyor. Diğer yandan Rusya ve Kolombiya gibi ülkeler de enerji ve endüstriyel yakıt için bitümlü kömürü kullanıyor.
Antrasit: Kömürün en yüksek derecesi olan antrasit, %97’ye kadar en fazla karbon miktarına sahip. Bu nedenle en çok enerjiyi içerir. Diğer kömür türlerinden daha sert, daha yoğun ve daha parlaktır. Antrasit yüksek kaliteli bir kömür olduğu için çok az kurumla temiz bir şekilde yanar. Diğer kömürlerden daha pahalı olan antrasit, santrallerde nadiren kullanılırken; daha çok soba ve ocaklarda kullanılır. Ayrıca su filtreleme sistemlerinde de kullanılan antrasit, kumdan daha küçük gözeneklere sahiptir. Bu, suyu içme, sanitasyon ve endüstri için daha güvenli hale getirir .
Antrasit kömür üretiminin neredeyse dörtte üçünü oluşturan antrasit madenciliğine hakim olan Çin’in dışında Rusya, Ukrayna, Vietnam ve ABD de antrasit madenciliği yapan ülkeler arasındadır.
Grafit: Karbonizasyon işleminin son aşaması olan grafit bir karbon allotropudur. Yani, tıpkı elmas gibi sadece karbon atomlarından oluşan bir maddedir. Elektriği iyi ileten grafit, lityum iyon pillerde yaygın olarak kullanılır.
Çin, Hindistan ve Brezilya dünyanın önde gelen grafit üreticileridir.
Fosil yakıtlar arasında yer alan Petrol, denizin dibinde biriken yüksek basınç ve sıcaklıklara maruz kalan bitki ve hayvan mikroorganizmalarının on milyonlarca yıllık yavaş dönüşümünün bir sonucu oluştu.
Organik maddenin petrole dönüşümü, kerojen adı verilen bir ara maddeden geçerek on milyonlarca yılda gerçekleşir.
Petrolün çoğu yer altı rezervuarlarından dışarı pompalanır ancak şeyl ve katranlı kumlara gömülü olarak da bulunabilir. Çıkarıldıktan sonra petrol, benzin, propan, gazyağı ve jet yakıtı gibi kullanılabilir yakıtlara ve ayrıca plastik ve boya gibi ürünlere dönüştürülmek üzere tanker, tren, kamyon veya boru hattı aracılığıyla rafinerilere taşınır.
Daha ağır ham petroller, özellikle katranlı kumlardan ve şistten kırılma yoluyla çıkarılanlar, geleneksel petrole kıyasla daha fazla emisyona ve çevresel bozulmaya neden olan enerji yoğun yöntemlerin kullanılmasını gerektirir. Yeraltı rezervuarlarından gelen geleneksel petrol tükendikçe, daha fazla petrol üreticisi katranlı kumlar ve petrol şistleri gibi geleneksel olmayan kaynaklara yöneliyor.
Petrol, günlük hayatımızda önemli bir ürün olan benzini yapmak için kullanılıyor. Ayrıca lastikler, buzdolapları, can yelekleri ve anestezikler de dahil olmak üzere binlerce farklı öğenin bir parçası olarak işleniyor.
Birçok farklı bileşik içeren doğal gazın ana bileşeni bir karbon (C) atomu ve dört hidrojenden oluşan metandır (CH 4). Metan, karbondioksitten 20 kat daha güçlü bir sera gazıdır.
Doğal gaz, en temiz yanan fosil yakıt olarak kabul edilir.
Sıvılaştırılmış Doğal Gaz (Liquefied Natural Gas / LNG) ise sıvı hale dönüştürülmüş doğal gaz anlamına gelen LNG’ye gaz atmosfer basıncında yaklaşık -160 °C sıcaklığa soğutulduğunda ulaşılır. LNG, sözde “kriyojenik” bir sıvıdır (-150 ° C’nin altında bir sıcaklığa sahip sıvı).
Günümüzde modern teknoloji, birçok kullanım alanı bulunan doğal gazın kullanım alanlarının genişlemesine olanak sağladı.
Elektrik üretimi: Doğal gazın birincil kullanımı elektrik enerjisi üretmektir. Doğal gaz, ülkenin elektriğinin yüzde 25’inden fazlasının kaynağıdır.
Isıtma: Doğal gazdan üretilen ısı, bir elektrikli pompa tarafından üretilen ısıdan daha sıcaktır. O nedenle doğal gaz günümüzde yemek pişirmek için ısı, sıcak su ve yakıt sağlamak için kullanır.
Kojenerasyon ve Trijenerasyon: Elektrik enerjisi ve ısıtma, kojenerasyonun teknolojik süreci aracılığıyla veya daha basit bir ifadeyle, ısı ve gücün birleştirilmesi yoluyla aynı anda kullanılabilir. Trijenerasyon, elektrik, ısıtma ve soğutmanın birleşimidir. Her iki süreç de enerji verimliliğini yüzde 75 ila 80 oranında artırabilir.
Ulaşım: Ulaşımda kullanılan doğal gaz, havaya salınan zararlı emisyonları azaltarak sis kirliliğini azaltır.
İmalat – Çelik ve kâğıt üretimi, endüstriyel uygulamalar için proses buharı üretmek için doğal gaz kullanır. Doğal gaz ayrıca plastikler, gübreler, sentetik elyaflar, kozmetikler ve ilaçlara dahil edilen petrokimyasallar için de kullanılır.
Nükleer enerji, cevheri dünyanın toprağında bulunan bölünebilir bir yakıta, uranyuma bağlıdır. Bu enerji türü bir nükleer reaktör içinde kontrollü bir ortamda gerçekleştirilen belirli belirli kimyasal element türlerinin (uranyum 235) fisyonuyla elde edilir. Fisyon sırasında tetiklenen reaksiyondan elde edilen enerji, deiyonize suyu ısıtır ve elektrik üreten bir türbini çalıştıran basınçlı buhara dönüştürür. Yakıtların ağırlığını ağırlıkla karşılaştırırsak, nükleer, eş değer hacimde bir kömürün yakılmasının üreteceğinden 3 milyon kat daha fazla elektrik üretir.
Avrupa’da, ülkeye bağlı olarak, üretilen toplam enerjide nükleer gücün payı %0 ila %80 arasında değişebilir
Nükleer yakıt olarak kullanılan Uranyum 235, uranyum cevherinde bulunan nadir bir izotoptur (tüm uranyum yataklarının yaklaşık %0,7’sini temsil eder). Şu anda kullanılmakta olduğu oranda, rezervler yüz yıldan az sürecektir. Bu nedenle nükleer yakıt yenilenemez bir enerji kaynağı olarak kabul edilebilir.
KAYNAK
https://www.larousse.fr/encyclopedie/divers/%C3%A9nergie_fossile/53118
https://www.eia.gov/energyexplained/natural-gas/use-of-natural-gas.php
https://ocean.si.edu/conservation/gulf-oil-spill/what-are-fossil-fuels
https://www.planete-energies.com/fr/medias/decryptages/les-energies-fossiles
https://www.gsi.ie/en-ie/education/earth-resources/Pages/Fossil-fuels.aspx
https://www.eia.gov/kids/energy-sources/coal/
http://naturalgassolution.org/natural-gas-used/
https://www.nationalgeographic.org/encyclopedia/fossil-fuels/
https://www.ufip.fr/petrole/petrole-et-energie/le-petrole-en-bref