Wikijunior:Energiebronnen/Fossiele brandstoffen

Inleiding

Aardolie, aardgas en steenkool worden fossiele brandstoffen genoemd. Fossiele brandstoffen bevatten chemische energie, dat wil zeggen dat bij een omzetting van deze stoffen energie vrijkomt, in dit geval warmte. Vandaar de naam brandstof. De warmte kan meteen het eindproduct zijn. Denk aan een cv-ketel die de warmte levert voor een woonhuis.

Warmte kan ook een tussenproduct zijn. Dat zie je bijvoorbeeld in een standaard elektriciteitscentrale. In zo'n centrale wordt aardgas of steenkool verbrand. (In een kerncentrale leveren kernreacties warmte.) Met de vrijkomende warmte wordt water verhit. Er ontstaat stoom met een temperatuur van 500°C en een zeer hoge druk. De stoom laat de schoepen van een stoomturbine ronddraaien. Aan de as van de turbine is een generator gekoppeld die beweging omzet in elektriciteit. Deze elektrische energie kan aan het elektriciteitsnet geleverd worden voor een heel gebied of plaatselijk gebruikt worden. Die elektrische energie is het eindproduct.

Steenkool

Steenkool is ontstaan uit resten van dieren of planten die zijn bedekt met schalie, klei of zandsteen. Deze resten werden flink samengeperst door de druk van bovenliggende lagen en leverden na miljoenen jaren steenkool. Maar niet al de steenkool is even goed. Hoe dieper het gewonnen is, hoe beter de kool van kwaliteit is. De diepste steenkool heeft namelijk grote druk doorstaan en is dus meer geconcentreerd dan de kolen die niet zo diep liggen. De beste steenkool heet antraciet. Dat bestaat bijna alleen uit pure koolstof, dat wordt gebruikt als brandstof voor het huishouden.

Aardolie

De samenstelling varieert, maar het is meestal een mengsel van koolwaterstoffen (verbindingen van alleen koolstof en waterstof). Net als steenkool is aardolie in miljoenen jaren ontstaan uit onvolledig vergane planten- en dieren resten die onder dikke lagen van gesteente kwamen te liggen. Als dit is gewonnen, gaat het naar raffinaderijen. Daar wordt het gescheiden in zogenaamde fracties (delen). De verschillende koolwaterstoffen worden uit het mengsel gehaald, door het te destilleren. Daar wordt de aardolie verhit en verdampt. De dampen worden door een soort toren geleid en worden daar weer vloeibaar. Zo kunnen er de verschillende aardolieproducten van worden gemaakt, waaronder benzine en diesel. Er wordt veel olie gewonnen in China, Irak, Libië, Mexico, Nigeria, Rusland, Saoedi-Arabië, Venezuela, de Verenigde Arabische Emiraten en de Verenigde Staten. De grootste aardolie-velden vind je in het Midden-Oosten.

Aardgas

Aardgas ontstaat ook in de aarde en kan door boring met pijpen gewonnen worden. Aardgas bestaat vooral uit een mengsel van koolwaterstoffen, hoofdzakelijk methaan, dat heel explosief is. De samenstelling van aardgas varieert van plaats tot plaats en er kan kooldioxide, stikstof, waterstof, koolmonoxide en helium in zitten.

Aardgas wordt vaak op dezelfde plaats gewonnen als aardolie, maar het komt ook voor in bijvoorbeeld zand. Aardgas wordt over de hele wereld gewonnen, vooral in Rusland en de Verenigde Staten van Amerika. In 1959 werd er in Slochteren (Groningen) een groot aardgasveld ontdekt. Ook onder de Noordzee is aardgas gevonden. Inmiddels zijn bijna alle huishoudens in Nederland op het aardgasnet aangesloten.

Problemen

Hoe belangrijk fossiele brandstoffen ook zijn, ze hebben nadelen. Als ze worden verbrand, komen er behalve energie ook ongewenste bijproducten bij. Grote delen van de aarde raken daardoor vervuild. Bovendien zorgen de verbrandingsproducten die in de lucht terechtkomen ervoor dat de aarde langzaam opwarmt. Veel milieudeskundigen zien de opwarming van de aarde als de ernstigste bedreiging van de wereld.

Fossiele brandstoffen produceren bij de verbranding zogenaamde koolstofgassen, het belangrijkste hiervan is koolstofdioxide. Deze gassen zorgen ervoor dat de atmosfeer rond de aarde meer warmte vasthoudt. Je moet weten dat zonlicht op het aardoppervlak wordt omgezet in onder meer warmte. De lucht wordt dus van onderaf opgewarmd. Warme lucht stijgt op en een deel van de warmte ontsnapt op den duur weer in de ruimte. Broeikasgassen als methaan en kooldioxide kaatsen echter een deel van de warmtestraling terug naar de aarde, waardoor er minder overtollige warmte kan ontsnappen. Zo gaat de temperatuur aan het aardoppervlak omhoog.

Dit milieuprobleem wordt nog verergerd door de verwoesting van tropisch regenwoud. Planten en bomen nemen koolstofdioxide op en zetten het om in zuurstof. Hoe minder bomen er zijn, hoe minder koolstofdioxide er wordt opgenomen. In de laatste honderd jaar is de gemiddelde temperatuur van de lucht aan het aardoppervlak gestegen met ongeveer een halve graad. Sommige deskundigen denken dat het in het midden van de 21ste eeuw de aarde 1,5 graad warmer zal zijn dan nu. Andere vrezen dat het nog wel eens veel meer zou kunnen zijn. Dit is een probleem, want een wereldwijde temperatuurstijging van enkele graden Celsius kan grote gevolgen hebben voor het klimaat en de leefbaarheid van de aarde. Deskundigen voorspellen grotere droogte in veel delen van de wereld. Ook zijn er aanwijzingen dat op de Noord- en Zuidpool veel ijs zal gaan smelten. Het water dat dan vrijkomt, zorgt voor een stijging van de zeespiegel. Een hogere zeespiegel is een regelrechte bedreiging voor laaggelegen gebieden.

Er zijn andere nadelige bijeffecten van fossiele brandstoffen. In rook uit energiecentrales en fabrieksschoorstenen zit zwavel, een element dat het vocht in de lucht vervuild. Dit vervuilde vocht komt als neerslag weer op de aarde. We noemen het dan zure regen. Zure regen is een bedreiging voor de plantengroei op aarde en het leven in zee. Ook tast het steen en beton van gebouwen en standbeelden aan. De gevolgen van zure regen werden in de jaren zestig van de vorig eeuw voor het eerst ontdekt in Scandinavië. Eind jaren negentig was het probleem in Zweden zo ernstig dat in 20.000 van de 200.000 meren die het land heeft, geen vis meer leefde. In Canada wordt de winstgevende industrie voor ahornsiroop bedreigd door de schade die zure regen aan de ahorns (boomsoort) aanricht.

Er zijn dus veel dringende redenen om energiebronnen te gaan gebruiken die geen schade toebrengen aan het milieu. Dergelijke 'groene' energiebronnen zijn de zon (zonne-energie) en de wind. Ook zogenaamde biobrandstoffen staan in de belangstelling (dit zijn afvalstoffen die kunnen worden verbrand om energie te produceren). De meeste deskundingen menen dat we afstevenen op een ramp die zijn weerga niet kent. De aarde zou alleen nog gered kunnen worden door zo snel mogelijk over te gaan op 'groene' energiebronnen. Ook deskundigen die dit standpunt niet delen, zijn het erover eens dat de mensheid niet eeuwig verder kan gaan met het gebruik van fossiele brandstoffen. Nieuwe energiebronnen zijn in ieders ogen dus dringend nodig.