Atualmente, o termo "combustíveis fósseis" é usado bastante. Mais frequentemente, surge no contexto de questões ambientais, mudanças climáticas ou a chamada "crise energética". Além de ser uma importante fonte de poluição, a dependência da humanidade de combustíveis fósseis levou a um pouco de ansiedade nas últimas décadas e alimentou demandas por alternativas.
Mas o que são combustíveis fósseis? Enquanto a maioria das pessoas tende a pensar em gasolina e óleo ao ouvir essas palavras, na verdade ela se aplica a muitos tipos diferentes de fontes de energia derivadas de material orgânico decomposto. Como a humanidade se tornou tão dependente deles, e o que podemos procurar para substituí-los, são algumas das maiores preocupações que enfrentamos hoje.
Definição:
Combustíveis fósseis se referem a fontes de energia formadas como resultado da decomposição anaeróbica da matéria viva que contém energia como resultado da fotossíntese antiga. Normalmente, esses organismos estão mortos há milhões de anos, alguns dos quais remontam ao período criogênico (cerca de 650 milhões de anos atrás).
Os combustíveis fósseis contêm altas porcentagens de carbono e energia armazenada em suas ligações químicas. Eles podem assumir a forma de petróleo, carvão, gás natural e outros compostos combustíveis de hidrocarbonetos. Enquanto o petróleo e o gás natural são formados pela decomposição de organismos, o carvão e o metano são os resultados da decomposição de plantas terrestres.
No primeiro caso, acredita-se que grandes quantidades de fitoplâncton e zooplâncton tenham se estabelecido no fundo de mares ou lagos milhões de anos atrás. Ao longo de muitos milhões de anos, essa matéria orgânica se misturou à lama e foi enterrada sob pesadas camadas de sedimentos. O calor e a pressão resultantes fizeram com que a matéria orgânica se alterasse quimicamente, formando eventualmente compostos de carbono.
No caso deste último, a fonte era matéria vegetal morta que foi coberta de sedimentos durante o período carbonífero - ou seja, o final do período devoniano até o início do período permiano (cerca de 300 e 350 milhões de anos atrás). Com o tempo, esses depósitos solidificaram ou se tornaram gasosos, criando campos de carvão, metano e gases naturais.
Usos modernos:
O carvão tem sido usado desde os tempos antigos como combustível, geralmente em fornos para derreter minérios metálicos. O óleo não processado e o refinado também foram queimados durante séculos em lâmpadas para fins de iluminação, e hidrocarbonetos semi-sólidos (como o alcatrão) foram usados para impermeabilização (principalmente no fundo de barcos e docas) e para embalsamamento.
O uso generalizado de combustíveis fósseis como fontes de energia começou durante a Revolução Industrial (século 18 a 19), onde o carvão e o petróleo começaram a substituir as fontes animais (ou seja, o óleo de baleia) para alimentar os motores a vapor. Na época da Segunda Revolução Industrial (ca. 1870-1914), óleo e carvão começaram a ser usados para alimentar geradores elétricos.
A invenção do motor de combustão interna (isto é, automóveis) aumentou a demanda por óleo exponencialmente, assim como o desenvolvimento de aeronaves. A indústria petroquímica surgiu simultaneamente, com o petróleo sendo usado para fabricar produtos que variam de plásticos a matérias-primas. Além disso, o alcatrão (um produto restante da extração de petróleo) tornou-se amplamente utilizado na construção de estradas e rodovias.
Os combustíveis fósseis tornaram-se centrais para a manufatura, indústria e transporte modernos, devido à maneira como produzem quantidades significativas de energia por unidade de massa. A partir de 2015, segundo a Agência Internacional de Energia (AIE), as necessidades mundiais de energia ainda são supridas predominantemente por fontes como carvão (41,3%) e gás natural (21,7%), embora o petróleo tenha caído para apenas 4,4%.
A indústria de combustíveis fósseis também responde por uma parcela importante da economia global. Em 2014, o consumo global de carvão excedeu 3,8 bilhões de toneladas e representou uma receita de US $ 46 bilhões somente nos EUA. Em 2012, a produção global de petróleo e gás atingiu mais de 75 milhões de barris por dia, enquanto a receita global gerada pela indústria atingiu cerca de US $ 1,247 trilhão.
A indústria de combustíveis fósseis também goza de muita proteção e incentivos governamentais em todo o mundo. Um relatório de 2014 da AIE indicou que a indústria de combustíveis fósseis recebe US $ 550 bilhões por ano em subsídios governamentais globais. No entanto, um estudo de 2015 do Fundo Monetário Internacional (FMI) indicou que o custo real desses subsídios aos governos em todo o mundo é de cerca de US $ 5,3 trilhões (ou 6,5% do PIB global).
Efeitos ambientais:
A conexão entre combustíveis fósseis e poluição do ar nos países industrializados e nas grandes cidades é evidente desde a Revolução Industrial. Os poluentes gerados pela queima de carvão e petróleo incluem dióxido de carbono, monóxido de carbono, óxidos de nitrogênio, dióxido de enxofre, compostos orgânicos voláteis e metais pesados, os quais têm sido associados a doenças respiratórias e aumento dos riscos de doenças.
A queima de combustíveis fósseis por seres humanos também é a maior fonte de emissões de dióxido de carbono (cerca de 90%) em todo o mundo, que é um dos principais gases de efeito estufa que permite o forçamento radiativo (também conhecido como Efeito Estufa) e contribui para aquecimento global.
Em 2013, a Administração Nacional Oceânica e Atmosférica anunciou que os níveis de CO² na atmosfera superior atingiam 400 partes por milhão (ppm) pela primeira vez desde que as medições começaram no século XIX. Com base na taxa atual em que as emissões estão crescendo, a NASA estima que os níveis de carbono possam atingir entre 550 e 800 ppm no próximo século.
Se o primeiro cenário for o caso, a NASA prevê um aumento de 2,5 ° C (4,5 ° F) nas temperaturas médias globais, o que seria sustentável. No entanto, se este último cenário for o caso, as temperaturas globais subirão em média 4,5 ° C (8 ° F), o que tornaria a vida insustentável para muitas partes do planeta. Por esse motivo, estão sendo buscadas alternativas para o desenvolvimento e ampla adoção comercial.
Alternativas:
Devido aos efeitos a longo prazo do uso de combustíveis fósseis, cientistas e pesquisadores vêm desenvolvendo alternativas há mais de um século. Isso inclui conceitos como energia hidrelétrica - que existe desde o final do século 19 - onde a água em queda é usada para girar turbinas e gerar eletricidade.
Desde a segunda metade do século XX, a energia nuclear também tem sido vista como uma alternativa ao carvão e ao petróleo. Aqui, os reatores de fissão lenta (que dependem do urânio ou do decaimento radioativo de outros elementos pesados) são usados para aquecer a água, que por sua vez gera vapor para girar as turbinas.
Desde meados do século XX, vários outros métodos foram propostos, desde o simples ao altamente sofisticado. Isso inclui energia eólica, onde as mudanças no fluxo de ar empurram as turbinas; energia solar, onde células fotovoltaicas convertem a energia do Sol (e às vezes calor) em eletricidade; energia geotérmica, que depende do vapor extraído da crosta terrestre para girar as turbinas; e energia das marés, onde as mudanças nas marés empurram as turbinas.
Os combustíveis alternativos também estão sendo derivados de fontes biológicas, onde fontes vegetais e biológicas são usadas para substituir a gasolina. O hidrogênio também está sendo desenvolvido como fonte de energia, variando de células a combustível de hidrogênio a água sendo usada para alimentar motores de combustão interna e elétricos. O poder de fusão também está sendo desenvolvido, onde átomos de hidrogênio são fundidos dentro de reatores para gerar energia limpa e abundante.
Em meados do século XXI, espera-se que os combustíveis fósseis tenham se tornado obsoletos ou pelo menos tenham diminuído significativamente em termos de uso. Mas, do ponto de vista histórico, eles foram associados às maiores e mais prolongadas explosões no crescimento humano. Ainda não se sabe se a humanidade sobreviverá aos efeitos a longo prazo desse crescimento - que incluiu uma quantidade intensa de queima de combustíveis fósseis e emissões de gases de efeito estufa.
Escrevemos muitos artigos sobre combustíveis fósseis para a Space Magazine. Aqui está o que é um efeito de estufa aprimorado ?, Gases na atmosfera, o que causa a poluição do ar ?, E se queimarmos tudo ?, O que é energia alternativa? E "A mudança climática está agora mais certa do que nunca", diz o novo relatório
Se você quiser obter mais informações sobre combustíveis fósseis, consulte o Observatório da Terra da NASA. E aqui está um link para o artigo da NASA sobre como proteger nossa atmosfera.
Astronomy Cast também possui alguns episódios relevantes para o assunto. Aqui está o episódio 51: Terra e o episódio 308: mudança climática.
Fontes:
- Wikipedia - Combustível fóssil
- Sciencedaily - fossil_fuel
- Departamento de Energia - Combustíveis Fósseis
