الفحم الحجري
يعتبر الفحم الحجري Coal من المصادر الأساسية للطاقة غير المتجددة. وهو عبارة عن صخر رسوبي ذو لون أسود أو بني داكن، يتمتع بطاقة مخزنة يمكن استغلالها عند الاحتراق. يتكون الفحم الحجري في غالبيته من نسبة عالية جدًا من العنصر الكربوني ومركبات الهيدروكربونات، التي هي مركبات تحتوي بالكامل على اتحاد عنصري الهيدروجين والكربون. ويُقسم الفحم الحجري إلى أربعة أنواع رئيسية؛ بناءً على خصائصه ونسبة الكربون الموجودة فيه، وهي:
- اللجنيات.
- الفحم الشبه قاري.
- البيتومين.
- الأنثراسايت.
طريقة التشكيل
يتم تشكل الفحم الحجري عبر الآلية التالية:
- دفن النباتات الميتة ضمن بيئات مستنقعية.
- تعرض تلك النباتات لضغوط ودرجات حرارة عالية.
- يمر وقت طويل حتى تتحول تلك المواد العضوية المدفونة إلى فحم حجري، يملك كثافة كربونية مرتفعة.
الاستخدامات
تتنوع استخدامات الفحم الحجري، وأبرزها تشمل:
- توليد الطاقة الكهربائية.
- الصناعات المتنوعة مثل إنتاج الفولاذ والأسمنت وألياف الكربون والأدوية والقطران والوقود الصناعي.
- التدفئة، سواء للاستخدامات المنزلية أو التجارية.
الغاز الطبيعي
يصنف الغاز الطبيعي Natural Gas كمصدر من مصادر الوقود الأحفوري. يتميز الغاز الطبيعي بأنه غاز عديم اللون والرائحة ويتكون بشكل رئيسي من غاز الميثان، وهو مركب ذره واحد من الكربون وأربعة ذرات من الهيدروجين (CH4). بالإضافة إلى غاز الميثان، يحتوي الغاز الطبيعي على بعض السوائل والغازات الهيدروكربونية مثل غاز ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء.
طريقة التشكيل
يتشكل الغاز الطبيعي وفقًا للآلية الموضحة أدناه:
- تراكم بقايا النباتات والحيوانات الميتة تحت طبقات عميقة من السطح الأرضي أو قيعان المحيطات.
- مع مرور الملايين من السنين، تتعرض هذه المواد لضغوط ودرجات حرارة مرتفعة، بالإضافة إلى اختلاطها بالرمل والطين، مما يؤدي إلى تحولها إلى مواد غنية بالهيدروكربونات.
- نتيجة زيادة الضغط ودرجة الحرارة، تتحول هذه المواد الغنية بالهيدروكربونات إلى حالة غازية بين طبقات الأرض.
الاستخدامات
تتعدد استخدامات الغاز الطبيعي، وأبرزها تتضمن:
- توليد الطاقة الكهربائية من خلال استخدام التوربينات التي تعتمد على مشتقات الغاز الطبيعي.
- التدفئة داخل المنازل.
- إنتاج المواد الكيميائية والأسمدة.
- تشغيل معدات وأجهزة التبريد.
النفط
يعرف النفط Oil أيضاً باسم البترول، وهو أحد أنواع الوقود الأحفوري المهمة. يتكون من مادة سائلة تُستخرج من باطن الأرض، تتكون بشكل رئيسي من مواد عضوية مثل الكربون والهيدروجين. ويمكن أن يختلف تركيب النفط الخام طبقًا لعمق الأرض الذي استخرج منه والظروف التي ساهمت في تشكيله. ويعد النفط من أهم مصادر الطاقة على مستوى العالم.
طريقة التشكيل
يتشكل النفط وفق الآلية التالية:
- ترسب العوالق البحرية المجهرية الميتة في قيعان المحيطات.
- تراكم المواد العضوية بكميات كبيرة في بيئة خالية من الأكسجين.
- تتبعها فترة طويلة من الزمن تزيد فيها معدلات الدفن، مصحوبة بارتفاع حرارتها وضغطها.
- تحول المخلفات العضوية إلى سائل كثيف وداكن يُعرف بالنفط الخام.
الاستخدامات
تتعدد استخدامات النفط، وهنا أبرزها:
- إنتاج الوقود بأنواعه كالبنزين والسولار والديزل، لكل من المركبات والتدفئة وتوليد الكهرباء.
- صناعة البلاستيك بمختلف أنواعه.
- إنتاج الأقمشة، حيث أن معظم الألياف المستخدمة في صناعة الملابس تعتمد على النفط.
- إنتاج مستحضرات التجميل ومواد التنظيف مثل الصابون ومعجون الأسنان والشامبو.
الصخر الزيتي
يصنف الصخر الزيتي Shale Oil كأحد أنواع الصخور الرسوبية الغنية بالكيروجين، وهو الجزء الذي يتكسر عند تسخينه ويطلق مركبات الهيدروكربونات. يتمتع بتكوين يشبه المادة الشمعية، ويمكن استخدام الصخر الزيتي كبديل فعال لكل من الغاز الطبيعي والنفط الخام، ويعتبر أيضًا نوعًا ذا أهمية في الوقود الأحفوري.
طريقة التشكيل
يتشكل الصخر الزيتي كالتالي:
- تعرض بقايا الطحالب والنباتات الميتة وحبوب اللقاح للطمر في بيئات بحرية أو مناطق رطبة.
- زيادة معدل الدفن مع ارتفاع درجات الحرارة والضغط المؤثرين على هذه المواد العضوية.
- تحول المواد العضوية إلى كيروجين، الذي يُكون الصخور الزيتية.
الاستخدامات
تتعدد استخدامات الصخر الزيتي، وأهمها:
- إنتاج كميات متنوعة من الوقود بعد تكريره للاستخدام في التدفئة والمركبات.
- إنتاج الأسمنت.
- الصناعات الكيميائية مثل إنتاج الأمونيا والكبريت وبعض المنتجات الأخرى.
الرمال النفطية
تسمى الرمال النفطية Oil Sand أيضاً بالرمال الزيتية والنفط الثقيل، وهي مزيج من الماء والطين والرمال، بالإضافة إلى مادة كثيفة القوام تُعرف بالبيتومين، وهو مركب هيدروكربوني واسع الانتشار على سطح الأرض، وخاصة في كندا وألبرتا.
طريقة التشكيل
تتشكل الرمال النفطية وفق الآلية التالية:
- دفن الكائنات البحرية الميتة في قيعان المحيطات.
- تعرض تلك المواد العضوية لدرجات حرارة وضغط مرتفعين.
- تحول هذه المواد إلى مادة زيتية.
- تبخر المركبات الهيدروكربونية الموجودة في المادة النفطية، تاركة خلفها البيتومين والرمال، مما يؤدي إلى تشكيل الرمال النفطية عبر ملايين السنين.
الاستخدامات
تتعدد استخدامات الرمال النفطية، ومن أبرزها:
- إنتاج الوقود بمختلف أشكاله.
- تستخدم كمادة ربط في أسفلت الطرق.
- تستعمل في مواد العزل المائي للمباني.
القطران
يعرف القطران Coal Tar بأنه مادة سوداء كثيفة تنتج عن عملية تقطير الفحم الحجري، مما يجعله مادة ثانوية. يتكون أساسًا من الكربون والغاز، ويُعتبر أحد أهم أشكال الوقود الصلب.
طريقة التشكيل
يتشكل القطران وفقًا للآلية التالية:
- تسرب النفط الخام إلى سطح الأرض عبر تشققات القشرة الأرضية.
- يتبخر الجزء الخفيف، تاركًا ورائه مادة القطران الثقيلة.
الاستخدامات
تتعدد استخدامات القطران، وأبرزها تشمل:
- كمادة رابطة في تصنيع منتجات الأسفلت وطلاء الرصف والأسقف.
- صناعة المواد الكيميائية ومنتجات القطران.
- تحضير مستحضرات علاجية للأمراض الجلدية مثل الصدفية والأكزيما.
- إنتاج الحديد والمبيدات الحشرية والدهانات والأصباغ.
الخلاصة
يوجد العديد من أنواع الوقود الأحفوري المنتشرة حول العالم. يُمثل الفحم الحجري مصدرًا غير متجدد، تمامًا مثل النفط والغاز الطبيعي والقطران والرمال النفطية. وجميعها، كما أشرنا، تحتاج لمرور ملايين السنين لتشكلها، مما يجعلها عرضة للنضوب، خاصةً في ظل استخدامها في العديد من الصناعات الحيوية والأساسية.
