4.2: Combustibles fósiles
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Combustibles fósiles es el término que se le da a las fuentes de energía con un alto contenido de hidrocarburos (ver Capítulo 1 para una revisión de las moléculas de hidrocarburos) que se encuentran en la corteza terrestre que se formaron en el pasado geológico y pueden ser quemadas para liberar su energía. Se formaron a partir de plantas y animales prehistóricos que vivieron hace cientos de millones de años (hace 100 — 500 millones de años). Cuando estos antiguos organismos vivos murieron, fueron rápidamente enterrados y sometidos a una inmensa presión de los materiales terrestres superpuestos, incluidas capas de barro, roca, arena y, a veces, cuerpos de agua superficiales como océanos y lagos.
Durante los millones de años que pasaron, las plantas y animales muertos se descompusieron lentamente en condiciones anaeróbicas (muy bajas o nulas de oxígeno) y su energía química se concentró. Los compuestos orgánicos que una vez conformaron los tejidos de estos organismos se cambiaron químicamente bajo altas presiones y temperaturas. Si bien algunos combustibles fósiles pueden estar en proceso de formación hoy en día, la cantidad de tiempo requerida para que se formen cantidades utilizables se mide en millones de años, por lo que estos combustibles nunca estarán disponibles para nosotros. Por lo tanto, para todos los fines prácticos consideramos que los combustibles fósiles son finitos y no renovables.
4.2.1: Tipos y Formación de Combustibles Fósiles
Hay tres tipos principales de combustibles fósiles —gas natural, petróleo y carbón— y el tipo específico formado depende de la combinación de materia orgánica que estuvo presente, cuánto tiempo estuvo enterrada y qué condiciones de temperatura y presión existían cuando se descomponían. El petróleo y el gas natural fueron creados a partir de organismos que vivían en el agua y fueron enterrados bajo sedimentos oceánicos o fluviales. Mucho después de que los grandes mares y ríos prehistóricos desaparecieron, el calor, la presión y las bacterias se combinaron para comprimir y transformar el material orgánico bajo capas de limo o roca de esquisto (Figura\(\PageIndex{1}\)). En la mayoría de las áreas, primero se formó un líquido espeso llamado petróleo, pero en regiones más profundas y calientes subterráneas, el proceso de transformación continuó hasta que se formó el gas natural. Con el tiempo, parte de este petróleo y gas natural comenzaron a abrirse camino hacia arriba a través de la corteza terrestre hasta que se encontraron con formaciones rocosas llamadas “caprocks” que son lo suficientemente densas como para evitar que se filtren a la superficie. Es de debajo de estos caprocks que hoy se obtiene la mayor parte del petróleo y el gas natural.
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El carbón es un combustible fósil que se formó a partir de los restos de árboles, helechos y otras plantas que vivieron hace 300 a 400 millones de años (Figura\(\PageIndex{2}\)). En algunas zonas, como porciones de lo que hoy es el este de Estados Unidos, el carbón se formó a partir de pantanos cubiertos por agua de mar. El agua de mar contenía una gran cantidad de azufre, y a medida que los mares se secaban, el azufre quedó atrás en el carbón. Los científicos están trabajando en formas de sacar el azufre del carbón porque cuando el carbón se quema, el azufre se libera a la atmósfera como contaminante del aire (ver Capítulo 6). Algunos depósitos de carbón, sin embargo, se formaron a partir de pantanos de agua dulce que tenían muy poco azufre en ellos. Estos yacimientos de carbón, ubicados en gran parte en la parte occidental de Estados Unidos, tienen mucho menos azufre en ellos.
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4.2.2: Consumo
Históricamente, la prosperidad humana se ha correlacionado directamente con el uso de energía. La salud y vitalidad de las sociedades mundiales depende críticamente de la energía, la mayor parte de la cual proviene de los combustibles fósiles (Figura\(\PageIndex{3}\)). Los recursos energéticos, sin embargo, están distribuidos de manera desigual en todo el mundo, al igual que las tasas de consumo. Las regiones desarrolladas generalmente consumen mucha más energía que las regiones en desarrollo. Por ejemplo, Estados Unidos tiene sólo alrededor del 5% de la población mundial pero constituye más del 20% del consumo mundial de energía. Además, los países en desarrollo dedican una mayor proporción del consumo de energía a actividades de subsistencia como cultivar y preparar alimentos y calentar hogares. Las naciones industrializadas dependen más de los equipos y la tecnología mecanizados y, por lo tanto, una mayor proporción de su consumo de energía se destina al transporte y la industria.
Los combustibles fósiles pueden ser utilizados sin ser convertidos o transformados en otra forma de energía, esto se conoce como consumo de energía primaria. En su forma primaria, los combustibles fósiles se pueden utilizar para el transporte, la calefacción y la cocción, o para generar electricidad. El uso de la electricidad es una forma de consumo secundario de energía. Transformar la energía de combustibles fósiles en electricidad permite un transporte más fácil a largas distancias y su aplicación a una variedad de usos. Adicionalmente, hay cuatro grandes sectores que consumen energía: 1) El sector industrial que incluye instalaciones y equipos utilizados para la manufactura, la agricultura, la minería y la construcción; 2) El sector del transporte incluye vehículos que transportan personas o mercancías incluyendo automóviles, camiones, autobuses, motocicletas, trenes, aviones, embarcaciones, barcazas y barcos; 3) El sector residencial consta de casas y departamentos; 4) El sector comercial incluye oficinas, centros comerciales, tiendas, escuelas, hospitales, hoteles, almacenes, restaurantes, lugares de culto, y más. Cada uno de estos sectores también consume electricidad producida por el sector eléctrico.
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