الفحم
يعتبر الفحم أحد المصادر الأساسية للطاقة غير المتجددة. وهي صخرة رسوبية ذات لون أسود أو بني داكن ولها طاقة مخزنة يمكن استغلالها عند حرقها. يتكون الفحم في الغالب من نسبة عالية جدًا من الكربون والهيدروكربونات، وهي مركبات تحتوي بالكامل على مزيج من الهيدروجين والكربون. ينقسم الفحم إلى أربعة أنواع رئيسية: بناءً على خصائصه ونسبة الكربون الموجودة فيه، وهي:
- ليجنيش.
- الفحم شبه البيتوميني.
- القار.
- أنثراسايت.
طريقة التشكيل
يتكون الفحم من خلال الآلية التالية:
- دفن النباتات الميتة في البيئات المستنقعية.
- تتعرض هذه النباتات لضغوط ودرجات حرارة عالية.
- وتستغرق هذه المواد العضوية المدفونة وقتا طويلا لتتحول إلى فحم ذو كثافة كربونية عالية.
الاستخدامات
تتنوع استخدامات الفحم، ومن أبرزها ما يلي:
- توليد الطاقة الكهربائية.
- صناعات متنوعة مثل إنتاج الصلب والأسمنت وألياف الكربون والأدوية والقطران والوقود الصناعي.
- التدفئة سواء للاستخدامات المنزلية أو التجارية.
الغاز الطبيعي
يتم تصنيف الغاز الطبيعي كمصدر للوقود الأحفوري. الغاز الطبيعي هو غاز عديم اللون والرائحة، ويتكون بشكل رئيسي من غاز الميثان، وهو مركب من ذرة كربون واحدة وأربع ذرات هيدروجين (CH4). وبالإضافة إلى الميثان، يحتوي الغاز الطبيعي على بعض السوائل والغازات الهيدروكربونية مثل ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء.
طريقة التشكيل
ويتكون الغاز الطبيعي وفق الآلية الموضحة أدناه:
- تراكم بقايا النباتات والحيوانات الميتة تحت الطبقات العميقة من سطح الأرض أو قاع المحيطات.
- وعلى مدى ملايين السنين تتعرض هذه المواد لضغوط ودرجات حرارة عالية، بالإضافة إلى اختلاطها بالرمال والطين، مما يؤدي إلى تحولها إلى مواد غنية بالهيدروكربونات.
- ونتيجة لزيادة الضغط ودرجة الحرارة، تتحول هذه المواد الغنية بالهيدروكربونات إلى الحالة الغازية بين طبقات الأرض.
الاستخدامات
للغاز الطبيعي العديد من الاستخدامات، ومن أبرزها:
- توليد الطاقة الكهربائية من خلال استخدام التوربينات التي تعتمد على مشتقات الغاز الطبيعي.
- التدفئة داخل المنازل.
- إنتاج المواد الكيميائية والأسمدة.
- تشغيل معدات وأجهزة التبريد.
زيت
النفط، المعروف أيضًا باسم البترول، هو أحد الأنواع المهمة من الوقود الأحفوري. يتكون من مادة سائلة تستخرج من الأرض، وتتكون بشكل رئيسي من مواد عضوية مثل الكربون والهيدروجين. يمكن أن يختلف تركيب النفط الخام حسب عمق الأرض التي يستخرج منه والظروف التي ساهمت في تكوينه. يعتبر النفط أحد أهم مصادر الطاقة في العالم.
طريقة التشكيل
يتكون الزيت وفق الآلية التالية:
- ترسيب العوالق البحرية المجهرية الميتة في قاع المحيط.
- تراكم المواد العضوية بكميات كبيرة في بيئة خالية من الأكسجين.
- وتتبعها فترة زمنية طويلة تزداد خلالها معدلات الدفن، ويصاحبها ارتفاع في درجة الحرارة والضغط.
- فهو يحول النفايات العضوية إلى سائل سميك داكن يعرف بالنفط الخام.
الاستخدامات
هناك العديد من استخدامات الزيت، إليك أبرزها:
- إنتاج جميع أنواع الوقود مثل البنزين والديزل والديزل للسيارات والتدفئة وتوليد الكهرباء.
- صناعة البلاستيك بمختلف أنواعه.
- إنتاج القماش، حيث أن معظم الألياف المستخدمة في صناعة الملابس تعتمد على الزيت.
- إنتاج مستحضرات التجميل ومواد التنظيف مثل الصابون ومعجون الأسنان والشامبو.
الصخر الزيتي
ويصنف النفط الصخري على أنه نوع من الصخور الرسوبية الغنية بمادة الكيروجين، وهو الجزء الذي يتفكك عند تسخينه ويطلق مركبات هيدروكربونية. نظرًا لتركيبته الشبيهة بالشمع، يمكن استخدام الصخر الزيتي كبديل فعال لكل من الغاز الطبيعي والنفط الخام، ويعتبر أيضًا أحد أنواع الوقود الأحفوري المهمة.
طريقة التشكيل
ويتكون الصخر الزيتي على النحو التالي:
- يتم دفن بقايا الطحالب والنباتات الميتة وحبوب اللقاح في البيئات البحرية أو المناطق الرطبة.
- وتزداد نسبة الدفن مع ارتفاع درجة الحرارة والضغط المؤثر على هذه المواد العضوية.
- يتم تحويل المواد العضوية إلى الكيروجين الذي يشكل الصخور الزيتية.
الاستخدامات
للصخر الزيتي العديد من الاستخدامات، أهمها:
- إنتاج كميات مختلفة من الوقود بعد تكريره لاستخدامه في التدفئة والمركبات.
- إنتاج الأسمنت .
- الصناعات الكيماوية مثل إنتاج الأمونيا والكبريت وبعض المنتجات الأخرى.
الرمال النفطية
ويطلق على الرمال الزيتية أيضًا الرمال الزيتية والنفط الثقيل، وهي عبارة عن خليط من الماء والطين والرمل، بالإضافة إلى مادة كثيفة تعرف باسم البيتومين، وهو مركب هيدروكربوني منتشر على سطح الأرض، خاصة في كندا و ألبرتا.
طريقة التشكيل
تتشكل الرمال الزيتية وفق الآلية التالية:
- دفن الكائنات البحرية الميتة في قاع المحيطات.
- تتعرض هذه المواد العضوية لدرجات حرارة وضغط عاليين.
- وتتحول هذه المواد إلى مادة زيتية.
- وتتبخر المركبات الهيدروكربونية الموجودة في المادة البترولية، تاركة وراءها البيتومين والرمل، مما يؤدي إلى تكوين الرمال النفطية على مدى ملايين السنين.
الاستخدامات
هناك العديد من الاستخدامات للرمال الزيتية، ومن أبرزها:
- إنتاج الوقود بأشكاله المختلفة.
- يتم استخدامه كمواد رابطة في أسفلت الطرق.
- يتم استخدامه في مواد العزل المائي للمباني.
قطران
قطران الفحم هو مادة سوداء سميكة تنتج من عملية تقطير الفحم، مما يجعله منتجًا ثانويًا. ويتكون بشكل رئيسي من الكربون والغاز، وهو أحد أهم أشكال الوقود الصلب.
طريقة التشكيل
ويتكون القطران وفق الآلية التالية:
- يتسرب النفط الخام إلى سطح الأرض من خلال الشقوق الموجودة في القشرة الأرضية.
- يتبخر الجزء الخفيف، تاركًا وراءه مادة القطران الثقيلة.
الاستخدامات
هناك العديد من استخدامات القطران، ومن أبرزها ما يلي:
- كمادة رابطة في صناعة المنتجات الأسفلتية وطلاءات الرصف والأسقف.
- صناعة المواد الكيميائية ومنتجات القطران.
- تحضير المستحضرات العلاجية للأمراض الجلدية مثل الصدفية والأكزيما.
- إنتاج الحديد والمبيدات والدهانات والأصباغ.
خاتمة
هناك أنواع عديدة من الوقود الأحفوري منتشرة حول العالم. الفحم هو مورد غير متجدد، مثل النفط والغاز الطبيعي والقطران والرمال النفطية. وجميعها كما ذكرنا يحتاج إلى ملايين السنين لتكوينها، مما يجعلها عرضة للاستنزاف، خاصة في ظل استخدامها في العديد من الصناعات الحيوية والأساسية.