Ископаемое топливо

Уголь, нефть, газ

Ископаемое топливо (фоссильное топливо, англ. fossil fuel) — название полезных ископаемых, содержащих углеводородсодержащий материал, которые используются человечеством как источник энергии.

Как сейчас обычно считается, ископаемое топливо образуется естественным образом в земной коре из останков погибших растений и животных, тем не менее, существуют и абиогенные гипотезы образования нефти.

Так как на образование горючих полезных ископаемых требуются миллионы лет, а известные жизнеспособные запасы истощаются гораздо быстрее, чем создаются новые, их принято считать не возобновляемыми ресурсами.

Ископаемое топливо включает уголь, горючие сланцы, нефть, битумы, битуминозные пески, природный газ и т. д. Основные ископаемые топлива: нефть, природный газ и уголь относятся к каустобиолитам.

На начало XXI века, ископаемое топливо является основным источником энергии для человечества.

При сжигании ископаемого угля, нефти и газа в окружающую среду поступает углекислый газ, который еще называют парниковым газом. Повышение его концентрации в атмосфере по распространенным теориям способствует ускорению процессов глобального потепления (существует и мнение скептиков, утверждающих, что деятельность человека не оказывает существенного влияния на изменение климата).

Виды ископаемого топлива

Ископаемые органические топлива делятся по агрегатному состоянию на твердые, жидкие и газообразные.

Твердое топливо

Каменный уголь

Ископаемым твердым топливом (твердым горючим полезным ископаемым) называются естественные твердые горючие вещества органического происхождения, образовавшиеся из остатков отмерших растений и планктонов в результате бактериального воздействия. В земной коре твердые горючие ископаемые находятся в виде осадочных пород-каустобиолитов.

Твердые ископаемые топлива в свою очередь делятся на:

• Сапропелиты — продукты преобразования низших растений на дне болот или водоемов. К этой группе относятся богхеды, горючие сланцы.

• Гумолиты — группа ископаемых углей, образовавшихся из высших растений. К таким топливам относят угли и торф.

В состав твердого горючего ископаемого входят, главным образом, углеводы, лигнин, белки и липиды, их процентное содержание соответствует содержанию данных структур в материале, преобразованием которого является рассматриваемое топливо.

Жидкое и газообразное топливо

Элементный состав нефти

Нефть — жидкое горючее полезное ископаемое. Представляет собой вязкую маслянистую жидкость — сложную смесь органических соединений, в основном углеводородов нафтенового, ароматического или парафинового классов.

Химический состав нефти, как и ее физические свойства (такие как плотность, вязкость, газосодержание, теплота сгорания и другие) зависят от месторождения и типа добываемой нефти. В среднем, процентное содержание углерода колеблется в пределах 70−80 %, водорода — 10−14 %, азота, кислорода и серы — 5−8 %.

Природный газ — бесцветная газовая смесь, образовавшаяся в недрах Земли при бескислородном разложении органических веществ. В основном состоит из метана и его гомологов.Природные газы делятся на три группы:

• Газы, добываемые из чисто газовых месторождений — наиболее легкие, состоят из метана на 90 % и более.
• Газы, добываемые из газоконденсатных месторождений — содержат 80−90 % метана.
• Газы, добываемые вместе с нефтью из нефтяных месторождений — состоят из 30−70 % метана, так же называются попутными нефтяными газами.

Отдельно можно выделить попутный угольный газ или метан угольных пластов, который присутствует на угольных месторождениях, но обычно его специализированная добыча экономически нецелесообразна, в России извлекается до 30 % от всего выделяющегося попутного угольного метана.

Все природные газы представляют собой смеси парафиновых углеводородов с азотом, сероводородом и углекислым газом.

Образование ископаемого топлива

Откуда взялись полезные ископаемые? // ПостНаука [3:21]

Источником ископаемого топлива является анаэробное разложение захороненных организмов оказавшихся без доступа кислорода, содержащих органические молекулы, образованные в результате фотосинтеза. Преобразование этих материалов в высокоуглеродистое ископаемое топливо обычно происходящего в результате различных геологических процессов, длящихся миллионы лет. Теория о том, что ископаемое топливо образовалось из окаменевших останков растений под воздействием тепла и давления в земной коре в течение миллионов лет, была впервые представлена ​​Андреасом Либавиусом в его учебнике Алхимия («Алхимия») — 1597 года, а затем Михаилом Ломоносовым. Первое использование термина англ. fossil fuel, в переводе «ископаемое топливо» встречается в работе немецкого химика Каспара Неймана в 1759 году. Оксфордский словарь английского языка отмечает, что во фразе «ископаемое топливо» прилагательное «fossil (ископаемое)» означает англ. [o]btained by digging; found buried in the earth" что можно перевести как «полученный при раскопках, найденный закопанным в земле».

Образование угля

Угольная масса формируется в условиях, когда гниющий растительный материал накапливается быстрее, чем происходит его бактериальное разложение.

Идеальная обстановка для этого создаётся в болотах, где стоячая вода, обеднённая кислородом и обогащенная органическими кислотами, препятствует жизнедеятельности бактерий разрушающих погибшие растения. Так возникает торф — исходный материал для образования угля. Если затем происходит его захоронение под наносами, то торфяная масса под воздействием давления и температуры, теряя воду и газы, преобразуется в угольные пласты.

В древних торфяных болотах, начиная с девонского периода (примерно 400 млн лет назад), накапливалось органическое вещество, из которого формировались ископаемые угли. Большинство промышленных месторождений каменного угля относится к этому периоду, хотя известны и более молодые месторождения.

На первой стадии процесса углеобразования торф превращается в бурый уголь с содержанием углерода 65-70 % (масс.). Углерод в углях находится в составе различных органических соединений, часть из которых при нагревании переходит в состав летучих веществ (летучий углерод), а часть остаётся в коксовом остатке (нелетучий углерод). Здесь и далее, если прямо не указано, о каком углероде идёт речь, имеется в виду их сумма (общий углерод).

Бурый уголь залегает на глубине примерно 1 км и содержит до 43 % (масс.) влаги и до 50 % (масс.) летучих веществ. При дальнейшем опускании на глубину до 3 км, из бурого угля образуется каменный уголь. Угли, которые к нашему времени стали каменными, начали образовываться в палеозое, преимущественно в каменноугольном периоде, примерно 300—350 млн лет назад из остатков древовидных папоротников, хвощей и плаунов, произраставших в то время в огромных количествах, а также первых голосеменных растений. Содержание углерода в каменном угле, в зависимости от его сорта, составляет от 75 до 95 % (масс.), они содержат до 12 % (масс.) влаги и до 32 % (масс.) летучих веществ.

Самый древний из ископаемых углей — антрацит — образуется из каменного угля при дальнейшем повышении температуры и давления на глубине до 6 км. Он содержит около 95 % (масс.) углерода, и имеет наиболее высокую степень «углефикации».

Образование нефти и природного газа

Вопрос об образовании нефти и газа имеет много мнений но из них можно выделить две основных точки зрения — органическойи неорганической. Органическая парадигма генезиса нефти и газа, господствующая в научном сообществе геологов-нефтяников и геохимиков, является основой проведения поисковых работ и интерпретации результатов бассейнового моделирования всех регионов и акваторий, недра которых содержат нефть и газ. Эта парадигма, в отличие от существующих, нередко противоречивых схем неорганического, глубинного образования нефти и газа, построена просто, логично и понятна даже человеку, не обладающему глубокими знаниями геологии и геохимии. Кроме того, научный авторитет создателей парадигмы настолько велик, что ее постулаты остались неизменными на протяжении почти 90 лет, со времени выхода в свет работ И. М. Губкина и А. И. Леворсена.

Основатели и последователи органической парадигмы не использовали данные, явления и процессы субатомного, атомного и молекулярного уровней, определяющие образование и преобразование молекул углеводородов. Образование нефти как совокупности молекул углеводородов происходит именно на уровнях, где действуют законы квантовой механики. К проблеме генезиса нефти непосредственное отношение имеют сложность и неопределенность как феномены физики, математики, которые также всесторонне исследуются в последние десятилетия. Без их учета объяснить генезис нефти как сложной природной системы в рамках любой гипотезы невозможно.

Нефть обычно рассматривается как совокупность различных углеводородов. Для исследования генезиса, возраста и углеводородного состава нефти важно учитывать, что нефть — это сложная самоорганизующаяся природная система. Она состоит из частей, которыми являются молекулы, образованные только атомами углерода и водорода. По характеру соединения и взаимодействия их валентных электронных орбиталей они подразделяются на углеводороды парафинового, нафтенового и ароматического типов, которые являются обязательной частью этой системы.

В настоящее время доминирует представление, что исходное вещество для образования нефти и газа являются остатки организмов биосферы. По мнению И. М. Губкина (1932), образование нефти началось с разложения жиров в биогенном иле до его погребения. Позднее А. И. Леворсен, Б. П. Тиссо и Д. Х. Вельте исходной считали биомассу бактерий, фито и зоопланктона и высших растений, главным образом водорослей. Многочисленные по следователи органической парадигмы не изменили эту точку зрения. Количество нефти в недрах лимитируется количеством исходного органического вещества, которое биосфера могла аккумулировать в водных бассейнах, поэтому запасы нефти конечны.

Постулат о биосферной природе исходного вещества противоречит законам развития биосферы. Ее самодостаточность — неоспоримый факт. В. И. Вернадский, а позднее и другие экологи доказали, что развитие всех компонентов биосферы складывается из двух противоположных процессов: образования живого вещества из элементов окружающей среды и разложения органических веществ и их перехода в простейшие минеральные. Биологический круговорот значительно более замкнут, чем абиотический. За его пределы выводится лишь 0,2 % ежегодного объема продуктов жизнедеятельности животных и растений. Биосферного материала, углерод которого мог бы накапливаться в осадке и образовать газонефтематеринское органическое вещество, в природе нет.

Биосферный материал не может быть исходным веществом для образования нефти в силу и другого неоспоримого факта. Совокупная масса всей морской и наземной органики (белки, углеводы, жиры живых организмов, целлюлоза и лигнин растений), произведенная биосферой на площади распространения и за время формирования любой газонефтематеринской свиты, на порядки меньше установленного количества нефти, газа, оставшихся в свите этого возраста. Это видно при сравнении запасов нефти и газа Ромашкинского месторождения на Русской платформе, месторождений Западной Сибири — Самотлор и Уренгой, Северной Африки — Хасси Р’Мель и Хасси Мессауд, Саудовской Аравии — Гхавар и др.

Анализируя источник исходного вещества, необходимо опираться на очевидный факт: нефть на 95 %, а газ практически на 100 % состоят только из атомов углерода и водорода, формирующих молекулы чистых углеводородов, которые не найдены ни в одном живом организме. Следовательно, вопрос об исходном веществе — это вопрос о появлении этих атомов. Вычислено, что источником всех атомов, формирующих нефть и горные породы, является плазменное вещество внутренних оболочек Земли.

Исходное вещество нефти и газа — это атомы углерода и водорода, образующиеся из плазмы мантии при ее декомпрессии. Взаимодействие их электронных орбиталей, создающих простейшие молекулы, требует высоких температур и давлений, характерных для верхней мантии. Органика биосферы не может быть исходным веществом для нефти, поскольку органические остатки сухопутных и морских биоценозов всех видов и уровней на 99,8 % используются самой биосферой.

Самыми распространенными представлениями о механизме образования нефти являются превращение липидов и лигнина в кероген и эндотермическая химическая реакция — катагенез, или процесс медленного нагревания керогена. Н. А. Кудрявцев доказал, что такой процесс нереализуем в силу законов термодинамики. По современным представлениям, создание сложной природной системы не может совершаться с поглощением тепла, ибо оно ведет к дезинтеграции, увеличению термодинамического беспорядка и энтропии. Из хаоса молекул холодного морского осадка с остатками органических веществ создать сложную природную систему нефти медленным нагреванием в принципе невозможно. Все стадии превращения морского осадка в горную породу в результате гипергенеза, диагенеза и катагенеза создают не сложную природную систему, а карбонатную, песчаную и иную осадочную породу. Она состоит из комбинации нескольких основных химических элементов (Ca, Si, Fe, O, Al, C и др.) и не является сложной системой.

Сомнение в реализации катагенеза возникает при сравнении двух процессов, в которые вовлечена одна и та же система — катагенез и крекинг. Катагенез — образование нефти, а крекинг — ее разрушение. Если процессы создания системы и ее разрушения эндотермические, то есть протекают с поглощением тепла, то один из них, в силу законов термодинамики, нереализуем. Если в одном направлении реакция экзотермическая, то в обратном она будет эндотермической. Крекинг эндотермический — доказанный процесс разрушения и дезинтеграции нефти, а катагенез керогена умозрительный, обоснованный геохимически, но с точки зрения геологии и термодинамикине обоснован. Независимо от природы исходного вещества и механизма его преобразования, образование нефти — это экзотермический процесс, сопровождающийся выделением тепла, то есть энергии, необходимой для процесса создания углеводородных молекул.

Для образования молекул чистых углеводородов, из которых на 98 % состоит нефть, необходимо разорвать химическую связь С — О в сложных органических молекулах липидов и лигнина. Однако энергии даже заключительных стадий катагенеза для этого недостаточно. Доказано, что каталитические взаимодействия молекул углеводородов друг с другом и кристаллами пород геологической среды происходят при температуре не менее 200 °С. Как показали исследования химиков, основной механизм преобразования простых молекул углеводородов в сложные, существующий в недрах, происходит при их взаимодействии с геологической средой при высоких температурах. Процесс реализуется в среде как консолидированных, так и неконсолидированных пород.

В первом случае простая газообразная молекула углеводорода размером меньше, чем межатомное пространство кристалла, на больших глубинах «продавливается» сквозь «молекулярные сита» внутрь кристалла алюмосиликатов. Происходит взаимодействие внутри кристалла — между атомами катализатора, выступающего в роли донора электронов, и молекулой углеводорода, являющейся их акцептором. На глубине с меньшими давлениями и температурой из кристалла выходит новая, более сложная молекула углеводорода. Во втором случае взаимодействие углеводородной молекулы и кристаллов породы геологической среды реализуется на контакте флюид — порода в дезинтегрированных средах, которыми являются контакты блоков фундамента, разломы и коры выветривания. Эти процессы атомного уровня рассчитаны и теоретически смоделированы многими исследователями.

Преобразование исходного вещества в углеводород — это взаимодействие молекул углеводорода между собой и кристаллами минералов геологической среды. Эти процессы изучены и смоделированы. Взаимодействие определяется термодинамикой, структурой и фазовым состоянием геологической среды. Этот процесс происходит при миграции молекул только в условиях термодинамического градиента. Стадии катагенеза органических веществ — это предполагаемый геохимический процесс, в природе он не наблюдался и его параметры никем не документировались.

Добыча

Добыча горючих полезных ископаемых производится открытым и подземным методом. Для добычи угля можно применять и открытый и закрытый метод добычи, для нефти и газа — только закрытый.

Способы добычи угля

Уголь — осадочная горная порода из группы каустобиолитов, преимущественно состоящая из углерода. Применяют два способа добычи угля:

1. Шахтный — применяется при добыче угля с больших глубин и имеет неоспоримое преимущество перед открытыми методами разработки угля, так как уголь на большой глубине более качественный и практически не содержит примесей. Однако этот способ, как и все закрытые методы добычи, дороже и опаснее открытого.
2. Угольный разрез — к такому способу прибегают в случае, когда уголь залегает на небольших глубинах. Является экономически выгодным методом, так как дешевле подземного в 2-3 раза.
3. Гидравлический — вид разработки угля подземным способом, при котором выемка и транспортировка породы осуществляется с помощью потоков жидкости. Наименее распространенный способ добычи.

Способы добычи нефти

Нефтяной насос в Гленпуле, штат Оклахома

Комплекс, оборудованный для добычи нефти и попутных нефтяных продуктов на нефтяном месторождении называется нефтяным промыслом. Применяются три способа добычи нефти:

1. Фонтанный — жидкость и газ поднимаются на поверхность под действием пластовой энергии. Применяется, когда пластовое давление велико и используется на начальном этапе разработки месторождений.
2. Газлифтный — жидкость поднимается за счет нагнетаемого газа. Для закачки газа в скважину сооружаются специальные компрессорные станции.
3. Насосный — подъем жидкости осуществляется за счет спускаемых в скважину насосов.

См. также: Современная добыча ископаемого топлива в России.

Ископаемое топливо как источник энергии

На данный момент времени, ископаемое топливо является основным источником энергии для человечества. Согласно отчету Международного энергетического агентства (МЭА), за 2022 год одного угля, как источника энергии, было сожжено 8,3 млрд тонн Ископаемое топливо применяется для приготовления пищи, отопления, является источником энергии для двигателей (например, двигателей внутреннего сгорания в автомобилях) или для выработки электроэнергии (например, тепловые электростанции). Некоторые ископаемые виды топлива перерабатываются в производные, к примеру нефть из которой получают керосин, бензин, дизельное топливо и другие жидкие топлива.

При сжигании всех видов ископаемого топлива выделяется большое количество энергии, за счет высокой удельной теплоты сгорания угля, торфа, нефти и метана. Согласно приведенной ниже таблице можно сделать вывод, что при сжигании одного килограмма нефти выделяется тепла, то есть энергии, как минимум, в 5,3 раз больше, чем при сжигании одного килограмма сухих дров (не учитывая КПД физических и химических процессов), следовательно, нефть является более энергонасыщенным соединением, а значит и более выгодным топливом, чем дерево.

Удельная теплота сгорания некоторых видов топлива

Вещество	q, Дж/кг $\cdot 10^{6}$	Вещество	q, Дж/кг$\cdot 10^{6}$
Дрова сухие	8,4-11	Древесный уголь	31,5-34,4
Торф	8,1-16,3	Природный газ	41-49
Каменный уголь	27	Нефть	43,5-46
Антрацит	26,8-34,8	Бурый уголь	13-25

Но ископаемые топливные ресурсы используют не только как источник энергии. Уголь применяют в металлургической и химической промышленности как сырье для производства, как фильтр для питьевых и сточных вод. Из нефти получают не только разные виды топлива (например мазут или керосин), она также является сырьем для получения пластмасс, используется в химической, косметической и строительной промышленности.

Ископаемое топливо играет важную роль в развитии человечества, поскольку его можно легко сжечь для получения тепла. Использование торфа в качестве бытового топлива появилось еще дописьменной истории. Уголь сжигался в некоторых ранних печах для выплавки металлической руды, в то время как полутвердые углеводороды из нефти выходящей на поверхность также сжигались в древние времена, они в основном использовались для гидроизоляции и бальзамирования.

Коммерческая эксплуатация нефти началась в 19 веке.

Природный газ, который когда-то сжигался как ненужный побочный продукт, теперь считается очень ценным ресурсом.

Тяжелая сырая нефть, которая намного более вязкая, чем обычная сырая нефть, и нефтеносные пески, где битум находится в смеси с песком и глиной, стали приобретать все большее значение в качестве источников ископаемого топлива в начале 2000-х годов. Горючие сланцы и аналогичные материалы представляют собой осадочные породы, содержащие кероген, сложную смесь высокомолекулярных органических соединений, которые при нагревании (пиролизе) дают синтетическую сырую нефть. При дополнительной переработке их можно использовать вместо других известных видов ископаемого топлива. В течение 2010-х и 2020-х годов произошел вывод инвестиций из эксплуатации таких ресурсов из-за их высокой стоимость углерода по сравнению с более легко перерабатываемыми запасами.

До второй половины 18 века ветряные и водяные мельницы давали энергию, необходимую для таких работ, как помол муки, распиловка древесины или перекачка воды, а сжигание древесины или торфа обеспечивало тепло для дома. Широкомасштабное использование ископаемого топлива, сначала угля, а затем нефтепродуктов, в паровых двигателях привело к промышленной революции. В то же время широкое распространение получили газовые фонари, работающие на природном или угольном газе. Изобретение двигателя внутреннего сгорания и его использование в автомобилях и грузовиках значительно увеличило спрос на бензин и дизельное топливо, оба сделаны из ископаемого топлива, нефти. Другие виды транспорта, железные дороги и самолеты, также нуждаются в ископаемом топливе. Другое важное применение ископаемого топлива — производство электроэнергии. Битум, остаток добычи нефти, используется при строительстве дорог .

Запасы

Доказанные запасы нефти

Доказанные запасы нефти в мире, вместе с газоконденсатными жидкостями на начало 2020 года, по данным экспертов «ВНИИЗарубежгеологии», оценивались в 234,1 млрд тонн.

Наибольший прирост запасов (+871,59 млн т) произошел в Североамериканском регионе, главным образом за счет увеличения доли запасов сланцевой нефти в США. В Канаде запасы выросли на 233 млн т, а в Мексике снизились

(-263,0 млн т). В целом на Северную Америку пришлось 13,7 % мировых запасов нефти.

В Южной и Центральной Америке запасы выросли в Аргентине (+51 млн т) и в Бразилии (+27,2 млн т), но значительно снизились в Эквадоре (-169,7 млн т), а также в Перу (-12,4 млн т). В остальных странах они практически не изменились. На этот регион к началу 2020 года приходилось 19,1 % мировых запасов. В запасы Южной и Центральной Америки не вошли данные по Гайане, где начиная с 2015 года открыто более 10 нефтя­ных месторождений.

В Европейском регионе, на долю которого в началу 2020 года приходилось 0,8 % мировых запасов, значительных изменений по сравнению с прошлым годом не произошло. Здесь лидерство сохраняет Норвегия с запасами 1082,6 млн тонн.

В странах СНГ прирост доказанных запасов нефти составил 135,5 млн тонн. Его обеспечила Россия. Доля этого региона в мировых запасах в 2019 году составляла 8,5 %.

В большинстве стран Африки запасы не претерпели изменений по отношению к предыдущему году. Однако произошло сокращение в Нигерии (-64,9 млн т), Египте (-35 млн т), Анголе (-30,2 млн т), в Республике Конго (-7,8 млн тонн). На Африканский континент к началу 2020 года приходилось 7 % мировых запасов нефти.

На Ближнем и Среднем Востоке запасы нефти существенно снизились в Ираке (-297,5 млн т). В остальных странах они практически не изменились. На этот регион приходится почти половина доказанных запасов нефти в мире (48,3 %).

За последнее время значительно увеличились запасы в Саудовской Аравии. Это было обусловлено тем, что в 2017 году в официальные данные страна включила запасы углеводородных жидкостей, получаемых из природного газа, что позволило увеличить доказанные запасы более чем на 4,5 млрд тонн.

В Азиатско-Тихоокеанском регионе доказанные запасы нефти к началу 2020 года по сравнению с предыдущим годом уменьшились на 217,8 млн тонн. Это снижение обусловлено сокращением запасов в Австралии (-179,9 млн т) и Индонезии (-92,7 млн т). Доля стран АТР в запасах мира составила 2,6 %.

Таким образом, первое место в распределении доказанных запасов нефти по регионам мира, по состоянию на начало 2020 года, занял Ближний и Средний Восток (113 млрд т, или 48,3 % мировых запасов). Последующие места принадлежат Южной и Центральной Америке (44,7 млрд т, или 19,1 %), Северной Америке (32,1 млрд т, или 13,7 %), странам

СНГ (19,8 млрд т, или 8,5 %), Африке (16,5 млрд т, или 7 %), АТР (6,1 млрд т, или 2,6 %) и Европе (1,9 млрд т, или 0,8 %).

Среди отдельных стран по запасам лидирует Венесуэла и Саудовская Аравия. На их долю приходится 35 % общемировых.

Распределение запасов нефти по регионам, %

1. Ближний и Средний Восток — 48
2. Южная и Центральная Америка — 19
3. Северная Америка — 14
4. Страны СНГ — 8
5. Африка — 7
6. АТР — 3
7. Европа — 1

Доказанные запасы газа

Мировые доказанные запасы газа на начало 2020 года, по данным экспертов «ВНИИЗарубежгеологии», составили 209 трлн кубометров. По сравнению с предыдущим годом они увеличились на 3,4 трлн м³, или 1,7 %.

Среди регионов первое место по запасам газа принадлежит Ближнему и Среднему Востоку. На его долю пришлось 38,7 % мировых запасов. Среди стран этого региона запасы по сравнению с предыдущим годом увеличились в Саудовской Аравии на 354 млрд м³ и в Израиле — на 51,2 млрд кубометров.

Второе место занимают страны СНГ с долей в мировых запасах 32,4 %. Среди них значительно выросли запасы в Туркменистане и Азербайджане, главным образом за счет доразведки уже выявленных морских месторождений Галкыныш и Шах-Дениз.

На третьем месте находятся страны Африканского региона, доля которого в мировых запасах составила 8,8 %. По сравнению с предыдущим годом рост запасов незначителен (+39 млрд м³).

На четвертом месте находится Северная Америка (7,9 % от общемировых). В этом регионе произошло резкое увеличение запасов в США на 807 млрд м³, обусловленное главным образом разведкой сланцевых плев. В Канаде и Мексике продолжилось снижение.

Далее располагается Азиатско-Тихоокеанский регион с долей 7,2 %. В АТР значительное снижение запасов отмечено в Индонезии и Пакистане. Рост произошел в Китае, что связано с разведкой глубокозалегающих залежей в Сычуанском бассейне.

Шестое место с долей в мировых запасах 3,6 % занимает Южная и Центральная Америка, где они снизились на 55 млрд м³, главным образом за счет Перу. Небольшой рост запасов произошел в Тринидаде и Тобаго.

В Европейском регионе, где доля в мировых запасах газа составляет 1,5 %, произошло снижение на 596 млрд м³, вызванное сокращением в Нидерландах и Норвегии. В остальных странах изменения в запасах были незначительны.

Среди отдельных стран по запасам природного газа лидируют Россия, Иран и Катар. На их долю приходится почти 51,7 % мировых запасов.

Распределение запасов газа по регионам, %

1. Ближний и Средний Восток — 38,7
2. Страны СНГ — 32,4
3. Африка — 8,8
4. Северная Америка — 7,8
5. АТР — 7,2
6. Южная и Центральная Америка — 3,6
7. Европа — 1,5

Доказанные запасы угля

В 2021 году Федеральное автономное научное учреждение «Восточный центр государственного планирования» представило отчёт, согласно которому мировые доказанные запасы угля оценивались в 1074 млрд тонн.

Почти 76 % планетарных запасов концентрируется при этом в 5 странах — США, России, Австралии, Китае и Индии.

По данным BP, «Би-Пи», на конец 2019 года доказанные запасы угля для топ-5 были такими:

1. США — около 250 млрд тонн,
2. Россия — 162 млрд тонн,
3. Австралия — 149 млрд тонн,
4. Китай — 141,5 млрд тонн,
5. Индия — порядка 106 млрд тонн.

В первую десятку помимо названных стран также входят Индонезия, Германия, Украина, Польша и Казахстан.

Если добыча угля в этих странах и дальше будет идти в прежнем ритме, запасы Китая истощатся менее чем за 40 лет, в то время как те же США «продержатся» ещё 5 веков.

Из этих данных становится понятно, что именно Китай в настоящий момент добывает уголь интенсивней всего: в 2019 году на долю этой страны приходилась почти половина мирового производства. То же самое можно сказать и о потреблении, при этом эксперты сильно сомневаются в том, что по истощении собственных запасов угля Китай начнёт импортировать его из других стран в таких же количествах.

Так, по мнению рейтингового агентства АКРА, в перспективе Китай скорее сделает ставку на газовую энергогенерацию. А вот Японии, Индии и странам Евросоюза без импорта будет не обойтись: даже учитывая их активность в поисках альтернативных источников энергии, в ближайшие 10 лет полностью «избавиться» от угля будет сложно.

Воздействие на окружающую среду

Иногда случаются техногенные катастрофы, которые приводят к разливу нефтепродуктов в окружающую среду и загрязнению вод, почв и воздуха.

Сжигание ископаемого топлива имеет ряд отрицательных внешних эффектов — вредное воздействие на окружающую среду, когда последствия распространяются не только на людей, использующих топливо. Фактические эффекты зависят от рассматриваемого топлива. Все виды ископаемого топлива выделяют при сгорании CO2, что, как часто утверждается ускоряет изменение климата, так как данный газ приводит к созданию парникового эффекта (существует и мнение скептиков, отрицающих, что деятельность человека существенно влияет на климат). Сжигание угля и, в меньшей степени, нефти и ее производных способствует образованию твердых частиц в атмосфере, смога и кислотных дождей.

По распространенным теориям, изменение климата в значительной степени вызвано выбросами парниковых газов, таких как CO2, при этом сжигание ископаемого топлива является основным источником этих выбросов. В ряде частей мира изменение климата оказывает негативное воздействие на экосистемы.Это включает в себя содействие вымиранию видов и снижение способности людей производить пищу, что усугубляет проблему мирового голода. Продолжающееся повышение глобальной температуры приведет к дальнейшему неблагоприятному воздействию как на экосистемы, так и на людей, поскольку Всемирная организация здравоохранения заявила, что изменение климата представляет собой самую большую угрозу для здоровья человека в 21 веке.

При сгорании ископаемого топлива образуются серная и азотная кислоты, которые выпадают на Землю в виде кислотных дождей, воздействуя как на природные территории, так и на искусственную среду. Памятники и скульптуры из мрамора и известняка особенно уязвимы, так как кислоты растворяют карбонат кальция .

Ископаемое топливо также содержит радиоактивные материалы, в основном уран и торий, которые выбрасываются в атмосферу. В 2000 году во всем мире в результате сжигания угля было выброшено около 12 000 тонн тория и 5 000 тонн урана. ​​

При сжигании угля также образуется большое количество зольного остатка и летучей золы.

В регионах угледобычи в воздухе находятся мелкие частички угольной пыли, которые безвозвратно оседают в легких работников добывающей отрасли и всех остальных людей, проживающих около места добычи. Такое соседство является фактором риска возникновения заболеваний дыхательной системы и раковых опухолей.

В дополнение к последствиям, возникающим в результате сжигания, сбор, обработка и распределение ископаемого топлива также оказывают воздействие на окружающую среду. Методы добычи угля, особенно удаление горных вершин и добыча открытым способом, оказывают негативное воздействие на окружающую среду, а морское бурение нефтяных скважин представляет опасность для водных организмов. Скважины с ископаемым топливом могут способствовать выбросу метана в результате летучих газовых выбросов. Нефтеперерабатывающие заводы также оказывают негативное воздействие на окружающую среду, включая загрязнение воздуха и воды.

Были предприняты различные меры по смягчению негативного воздействия ископаемого топлива. Экологическое законодательство использует различные подходы для ограничения этих выбросов; например, обязательность установки золоуловителей.

В декабре 2020 года Организация Объединенных Наций опубликовала отчет, в котором говорится, что, несмотря на необходимость сокращения выбросов парниковых газов, различные правительства «удваивают» использование ископаемого топлива, в некоторых случаях перенаправляя более 50 % средств, на производство ископаемого топлива. а не на альтернативную энергию. Генеральный секретарь ООН Антониу Гутерриш заявил, что «Человечество ведет войну с природой. Это самоубийственно. Природа всегда наносит ответный удар — и уже делает это с растущей силой и яростью».

Загрязнение окружающей среды от ископаемого топлива влияет на людей, потому что твердые частицы и другие загрязнения воздуха от сжигания ископаемого топлива вызывают болезни и смерть при вдыхании. Эти последствия для здоровья включают преждевременную смерть, острые респираторные заболевания, обострение астмы, хронический бронхит и снижение функции легких. Большему риску подвержены бедные, недоедающие, очень молодые и очень старые люди, а также люди с ранее существовавшими респираторными заболеваниями и другими заболеваниями. Смертность от глобального загрязнения воздуха от использования ископаемого топлива оценивается более чем в 8 миллионов человек (2018 г., почти 1 из 5 смертей в мире) и в 10,2 миллиона человек (2019 г.).

Иногда случаются техногенные катастрофы, которые приводят к разливу нефтепродуктов в окружающую среду и загрязнению вод, почв и воздуха.

Альтернатива

Принцип спроса и предложения предполагает, что по мере уменьшения запасов (и снижения добычи) углеводородного сырья цены на ископаемое топливо будут расти. Поэтому неизбежное повышение цен на топливо приведёт к росту альтернативных, возобновляемых источников энергии, а также поставок, ранее нерентабельных источников топлива, которые станут доступными при условии их разумной эксплуатации. Искусственный бензин и другие возобновляемые источники энергии в настоящее время требуют получения сырья, а также дорогих технологий производства и переработки, в сравнении со стоимостью обычной добычи запасов нефти, однако могут стать экономически жизнеспособными в развитии энергетики ближайшего будущего. Итак, различные альтернативные источники энергии включают в себя атомные (ядерные и термоядерные), гидроэлектростанции, солнечные, ветряные и геотермальные электростанции.

Источники

Одним из источников этой статьи является статья в википроекте «Знание.Вики» («znanierussia.ru») под названием «Ископаемое топливо», находящаяся по адресам: «https://baza.znanierussia.ru/mediawiki/index.php/Ископаемое_топливо» «https://znanierussia.ru/articles/Ископаемое_топливо». Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Знание.Вики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?»