Carbunele este o roca foarte neobisnuita,din doua motive. In primul rand ,este formata din materii organice tesuturi odinioara vii, si in al doilea rand spre deosebire de alte roci, arde si degaja caldura.
Carbunele a reprezentat primul combustibil utilizat in timpul revolutiei industriale si a jucat un rol foarte insemnat in dezvoltarea marilor tari industrializate.Carbunele contine carbon, care-i si confera acea culoare neagra,caracteristica,si gaze inflamabile cum ar fi hidrogen, azot si oxigen.
Cea mai mare parte a carbunelui s-a format in urma cu aproximativ 360-286 de milioane de ani, intr-o perioada numita de geologi era carbonifera tocmai din cauza cantitatilor imense de carbune care s-au format atunci. Acesta a luat nastere din padurile tropicale preistorice, ce cresteau pe pamanturile mlastinoase. Padurile se compuneau din arbori foarte diferiti de cei care traiesc in zilele noastre. Cea mai mare parte a lor erau arbori-feriga giganti.Existau,de asemenea, si arbori de coada calului giganti, dar si multe alte plante mai mici. Dupa moarte, ferigile uriase celelalte plante cadeau in apele mlastinoase. Aceste ape erau foarte sarace in oxigenul care favorizeaza actiunea bacteriei ce produce putrefactia, astfel incat arborii-feriga au putrezit foarte incet si s-au transformat in turba, primul stadiu de formare al carbunelui. In timpul formarii turbei apare o degajare de gaz de mlastina numit gaz metan. Pentru a se transforma in carbune , turba trebuie sa fie presata. Un strat de turba cu o grosime de 10 si 15 metri va forma un strat de carbune de doar un metru grosime. Primul stadiu al comprimarii a avut loc in mlastinile primitive, o data cu depunerea unor straturi succesive de vegetatie intrata in putrefactie, comprimand straturile inferioare sub greutatea lor. In perioada carbonifera scoarta Pamatului a suferit o serie de transformari. In timpul uneia dintre aceste perioade, turba a fost acoperita cu nisip si mal. Straturile de pamant si turba au fost ingropate sub mari pentru ca mai apoi sa revina din nou la suprafata.. In timp se formau noi mlastini
si noi straturi de turba. Acest proces numit sedimentare ciclica s-a produs de mai multe ori.
In regiunile carbonifere exista un numar de zacaminte situate unul deasupra celuilalt, cuprinsa intre straturi de roca sedimentara. Unele straturi de carbune au o grosime de doar cativa milimetri, altele au grosimi de cativa metri.
Exista trei categorii de carbune .Tipurile acestora depind de gradul in care carbunele s-a modificat in timp. Lignitul numit si carbune brun dupa culoarea lui, este cel mai putin modificat si are cel mai mic continut de carbon de aproximativ 30%. In timpul arderii acesta degaja mult fum si relativ putina caldura.
Huila este cea mai raspandita si degaja cea mai multa caldura.Acest carbune are de obicei straturi alternante intunecoase si lucioase. Benzile lucioase erau la baza material lemnos, iar straturile intunecoase s-au format din ramasitele plantelor mai mici. Huila contine si un alt compus, mai putin dur, asemanator cu mangalul :acesta face carbunele sa murdareasca in timpul manipularii.
Carbunele superior este antracitul. Se compune din 98% carbon si este foarte greu de extras , dar este curat la manipulare. Arde cu o flacara foarte mare si fierbinte, degaja putin fum, insa este foarte greu de aprins.
Carbunele este utilizat cel mai des ca si combustibil. Pana nu de mult, o cantitate mare de carbune era arsa pentru incalzirea locuintelor. In zilele noastre este ars pentru a genera electricitate sau in procese industriale. Inainte de exploatarea pe scara larga a gazelor naturale, unele tari isi produceau intreaga cantitate de gaze din carbune.
Tarile fara resurse de gaze naturale, recurg inca la acest procedeu. Producerea gazelor din carbune este asociata cu producerea cocsului, un combustibil esential in producerea si topire metalelor. Producerea cocsului carbunele este ars in cuptoare etanse. Carbunele nu arde din cauza oxigenului, dar odata cu caldura se degaja amoniac, gudroane, gaze
si uleiuri usor volatile lasand in urma un reziduu dur. Acesta este cocsul. Carbunele este si materia prima pentru procesele chimice. Amoniacul, gudroanele si uleiurile usor volatile rezultate din cocsificare sunt utilizate pentru realizarea altor produse cum ar fi: vopsele pentru tesaturi, antiseptice, medicamente, parfumuri, fertilizatori, pesticide, insecticide, sau chiar lac de unghii. Din carbune se poate produce chiar si zaharina.
Carbunele este zacamantul cel mai bogat de combustibil fosil. Rezervele mondiale cunoscute sunt estimate a fi suficiente pentru 200 de ani, la o rata de consum cu cea actuala, si multi experti sunt de parere ca exista cam de 15 ori mai mult carbune ramas nedescoperit. Trei tari detin doua treimi din rezervele mondiale descoperite. SUA are 30%, Rusia si statele aliate cam 25%, iar China 10%.Restul rezervelor de carbune sunt situate in Australia, Canada, India , Germania, Polinia, Africa de Sud si Marea Britanie. In America de Sud doar patru tari Argentina, Brazilia, Chile si Columbia detin zacaminte bogate de carbune. Cea mai mare parte a carbunelui este ingropat adanc sub padurile tropicale unde este greu de exploatat. Dintre cele 52 de tari africane, doar opt exploateaza:
Africa de Sud si Zimbabwe, cu cele mai mari zacaminte, Algeria, Maroc, Mozambic, Nigeria, Tanzania si Zair.
Uneori pe pantele dealurilor si pe malul raurilor apar aflorimente de carbune.Poate ca astfel a fost descoperit de chinezi cu 3000 de ani in urma.O data descoperit, zacamantul a fost exploatat in adancime. Astazi, prospectiunea carbunelui reprezinta una din activitatile de baza ale geologilor. Ei cunosc din experienta, genul de teren sub care s-ar putea ascunde carbune, mai ales in zonele cu roci din perioada carbonifera. Fotogrfiile din avion sau chiar din satelit ajuta mult la identificarea acestor zone. Urmatorul pas la fel ca in prospectiunea petrolului, se refera la cercetarea seismica a zonei.Utilizand explozivi si alte mijloace, geologii transmit in interiorul Pamatului unde de soc. Instrumente ultrasensibile, numite geofoane, sesizeaza ecourile undelor de soc ce sunt reflectate de
diferitele straturi de roci. Ele reflecta undele de soc in mod diferit, cu puteri diferite, si prin analiza caracteristicilor reflexiei se poate determina structura rocilor si adancimea la care se gasesc. Pentru a descoperi zacamintele actuale de carbune si a estima adancimea la care se gasesc se executa forari si se extrag mostre. Probele de roca sunt apoi analizate si examinate. O alta metoda, deseori utilizata pentru explorarea straturilor din subteran, este cea a sondarii. Initial ea s-a utilizat la prospectarea petrolului si a gazelor naturale.
Prin sondare in interiorul unui put sunt coborate diverse dispozitive pentru a testa natura rocilor.
Sonda este coborata in interiorul putului si apoi ridicata inapoi la o viteza controlata.
Instrumentele sensibile din interiorul sondei masoara porozitatea si radioactivitatea rocilor, detecteaza fisurile ( rupturile dintre diferitele straturi de roci ) si rezistenta electrica a rocilor, adica modul in care ele conduc sau nu electricitatea.
Grosimea unui zacamant de carbune poate varia de la cativa centimetri la cativa metri.
Indiferent de grosime, exista doua feluri de extractie: mineritul de suprafata si cel subteran. Mineritul de suprafata se practica atunci cand zacamantul de carbune este aproape de suprafata solului. Este raspandit in Australia si SUA si folosit la exploatarea lignitului in Europa de Est. In majoritatea minelor de suprafata din Marea Britanie se extrage carbunele aflat pana la 33 metri sub pamant. In alte regiuni adancimea poate fi mai mare. Cea mai adanca mina de suprafata este in Germania, la 325 metri adancime. Mineritul de suprafata provoaca mizerie. Arii extinse sunt excavate si peisajul devine urat. Munca
incepe cu brazdare solului si a rocilor care sunt apoi depozitate la marginea exploatarii.
Ele servesc si ca ecrane protectoare pentru reducerea zgomotului.
Carbunele este apoi scos cu excavaoare imense. Cel mai mare excavator din Marea Britanie este cel cu cupa ,,Big Geordie'' cu capacitatea de 3000 de tone. Cupa poate ridica doua autoturisme si excavaza, la o singura ridicare, aproape 100 tone de material.
In alte tari se utilizeaza chiar excavatoare mai mari ,,Big Muskie" cel care opereaza instatul Ohio din SUA, are o capacitate a cupei de 10000 de tone. Cel mai mare excavator are o capacitate de 13000 de tone si se afla la mina de lignit din Hambach, in Germania. Dupa extragerea intregii cantitati de carbune, se trece la refacerea peisajului.
Principala metoda de minerit utilizata in Marea Britanie si in Europa Continentala este cea a mineritului in subteran. Aceasta produce 40% din totalul de carbune extras in SUA si mai mult de jumatate din carbunele Australiei. Multe zacaminte de carbune sunt situate la mare adancime. Cea mai adanca mina din Marea Britanie se afla la peste 1300m sub pamant. Pentru a ajunge asemenea adancimi se sapa puturi verticale. Minerii coboara cu lifturile si carbunele este adus la suprafata la fel. Uneori galeriile subterane se pot extinde pe orizontala pe mai multi kilometri si transportul este asigurat cu trenuri elctrice. Unde zacamintele pot fi atinse de pe panta dealurilor, se sapa galerii principale de patrundere. Minerii coboara in aceste galerii cu trenuri electrice, iar carbunele este adus la suprafata pe benzile rulante ale conveioarelor. Exista doua tehnologii principale de minerit subteran. Vechea tehnologie, utilizata inca pe scara larga in SUA, este cea in
abataje. Aceasta tehnologie presupune saparea galeriilor prin carbune, lasand piloni de carbune pentru sustinerea tavanului. Prin utilizarea acestei metode nu se poate extrage decat o parte a zacamantului de carbune.
Cealalta metoda este mineritul in fatada. Este cea mai utilizata in Europa si castiga tot mai mult teren in SUA. Se sapa doua galerii paralele la o distanta de aproximativ 20m una de alta. Echipamente speciale taie zacamantul dintre cele doua. Pe masura ce echipamentul inainteaza, galeriile ramase in urma sunt lasate sa se surpe. Prin aceasta tehnologie se poate extrage aproximativ 90% din carbune.
Arderea carbunelui produce fum ce contine compusi sulfurati. Acestia provoaca ploi acide care distrug vegetatia, ucide pestii si alte creaturi marine, provocand si deteriorarea cladirilor construite din caramizi si piatra. In urma arderii carbunelui rezulta dioxid de carbon care este un factor responsabil de una dintre marile probleme ecolegice contemporane, numita efect de sera.
Consumul energetic mondial
Titei 34%
Carbune 26%
Gaze naturale 17%
Biogaz 14,2%
Hidroenergie 5,5%
Energie nucleara 3,3%
In secolul 20 intreaga civilizatie si industrie s-au bazat pe energia furnizata de petrol. Rezervale de titei au dus insa la conflicte internationale, iar utilizarea lui a cauzat poluare si daune mediului inconjurator. Petrolul se compune in principal din substante numite hidrocarbonati, molecule formate din doua elemente chimice, hidrogen si carbon alaturi de alte substante. Petrolul poate lua diferite forme, precum si titeiul lichid si gazele naturale sau o substanta groasa, vascoasa, numita asfalt sau bitum. Petrolul este o
substanta organica. El s-a format din materie care odinioara era vie, respectiv din mici plante si animale.Ca urmare, titeiul si gazele naturale, ca si carbunii, sunt considerati combustibili fosili.
Procesele de formare a petrolului au avut loc in urma cu milioane de ani. Cea mai mare parte a titeiului din centrul si nordul Marii Nordului s-a format din alge ( plante unicelulare ) si bacterii ingropate in mal si namol, pe fundul marii, in perioada jurasica ( acum 144-213 milioane de ani ). Materia ingropata a putrezit si a fost transformata in titei de catre caldura si presiune, care a comprimat in acelasi timp si malul si namolul, transformandu-le in straturi de roca. Picaturile de titei s-au infiltrat in jos prin rocile permeabile, roci continand pori sau crapaturi prin care pot patrunde lichidele sau gazele.
Titeiul si-a continuat drumul pana cand a intalnit un strat impermeabil sau solid. Titeiul a inceput sa se acumuleze in straturile de roci permeabile din imediata apropiere numita de geologi ,,capcana". Gazele naturale se formeaza la o adancime mai mare decat titeiul.
Geologii considera ca formarea gazelor naturale in sudul Marii Nordului a inceput in perioada carbonifera cand a inceput acumularea straturilor de carbune din plantele moarte ale malstinilor. Stratul carbonifer s-a scufundat si a fost ingropat de straturi de roci. In final la 4 km sub sol, caldura Pamantului a provocat degajarea gazelor din carbune. Gazul
s-a ridicat prin rocile permeabile pana cand au intalnit straturi impermeabile si s-au acumulat in capcane.
Titeiul este important deoarece este mai curat si mai ieftin decat carbunele si mai usor de transportat decat gazele naturale. El are nenumarate utilizari. Uneori numit ,,Aurul Negru" , el asigura aproape jumatate din energia utilizata in lume. Fara acesta transporturile s-ar bloca, iar masinile si utilajele industriale sau centralele termice nu ar functiona.
Titeiul brut este utilizat pentru producerea combustibililor, printre care diferite tipuri de petrol, motorina sau cherosen. Petrolul este utilizat si pentru pruducerea unor lubrifianti uleiosi si a vaselinelor necesare functionarii utilajelor si masinilor.Petrolul este utilizat si la producerea asfaltului necesar soselelor si o mare varietate de produse din industria petrochimica. Din produsele petrochimice se fabrica cosmetice, medicamente, vopsele, explozibili, fertilizatori, fibre sintetice cum ar fi nylonul, cerneluri, insecticide, coloranti, mase plastice si cauciucuri sintetice- utilizate la anvelope.
Titeiul si gazele naturale exista pe toate continentele si sub toate platformele continentale. Unele campuri petroliere sunt in productie activa. Alte zacaminte urmeaza sa fie explorate si exploatate.Estimarile asupra duratei pe care o mai au rezervele petroliere se bazeaza pe doua cifre- rezervele deja descoperite care pot fi exploatate economic, folosind tehnologiile actuale si rata productiei dintr-un an de referinta.Rezervele totale de petrol din 1989 erau estimate sa dureze 41 de ani, la un nivel al productiei din1988.
Cresterea rezervelor ca urmare a noi descoperiri, cresterea sau diminuarea productiei, sau utilizarea unei noi tehnologii pot modifica aceste estimari. Inainte de 1970 Marea Britanie era aproape complet dependenta de petrolul pe care-l importa. In 1969 s-au descoperit zacaminte de petrol marin si productia a inceput in 1975, facand din Marea Britanie un producator important. In 1990 Marea Britanie a devenit al noualea producator de titei din lume, din zacaminte marine. Expertii preconizeaza un slab declin al productiei, dar Marea Britanie va ramane unul dintre producatorii importanti ai secolului 21. Cele mai mari rezerve de titei se afla in tarile Orientului Mijlociu, care detin aproximativ 65% din rezervele mondiale cunoscute. La sfarsitul anilor 1980, Iranul, Irakul, Kuweitul si Emiratele Arabe Unite detineau rezerve petroliere care urmau sa ajunga peste 100 de ani la un nivel al productiei din 1988. La inceputul anului 1989, rezervele Arabiei Saudite,
aproximativ 25% din rezervele mondiale totale, erau estimate pentru a ajunge 90 de ani la nivelul productiei anului 1988. Descoperirea unor noi terenuri petroliere vaste in Arabia Saudita, in 1990, a marit marja estimarilor cu peste 50 de ani.
La sfarsitul anilor 80, cele 15 republici ale fostei Uniuni Sovietice erau in fruntea productiei de titei, producand aproape 18% din totalul mondial. Dintre acestea Rusia era producatorul principal urmata de Azerbaidjan, Kazahstan, Kirghistan, Tadjikistan, Turkmenistan, Ucraina si Uzbekistan. SUA cel de-al doilea mare producator de titei impreuna cu Canada au realizat aproape 16% din totalut de titei extras, in 1990, urmate de Arabia Saudita, Iran, Mexic, China, Venezuela, Irak si Marea Britanie. Productia variaza in functie de cerere. Recesiunea mondiala a inceput in 1990 si a dus la o scadere masiva a consumului. Cei mai mari producatori de gaze naturale sunt tot statele fostei Uniuni Sovietice, mai ales Rusia, urmata de SUA, Olanda si Canada. Alti producatori importanti sunt Marea Britanie, Mexicul, Norvegia si Romania.
Deoarece titeiul este o materie prima atat de utila, productia acestuia a crescut de la 10 milioane de barili pe zi in 1950, la 65 milioane de barili pe zi in 1990. In 40 de ani lumea a devenit dependenta de titei. In unele tari produsele petroliere erau atat de ieftine incat titeiul se utiliza adeseori cu mare risipa. Tarile dezvoltate si-au epuizat rezerva proprie de titei si odata cu cresterea cererii au fost nevoite sa importe cantitati din ce in ce mai mari. Sursele principale din comertul international de titei Includeau si cateva tari
in curs de dezvoltare care au beneficiat curand din extractia si exportul titeiului catre tari dezvoltate. Unele tari in curs de dezvoltare au utilizat veniturile din exportul titeiului pentru a finanta proiecte de asistenta sociala, pentru a construi scoli si pentru a ridica nivelul de trai. Multe tari au facut investitii majore in proiectele de dezvoltare, cum ar fi instalatiile de desalinizare din Arabia Saudita care transforma apa marina in apa potabila si Marele Rau Artificial din Libia care capteaza apa din rocile situate sub desertul Sahara si transporta apa pana pe coastele mediteraneene.
Productia de titei a inceput curand sa afecteze relatiile internationale. In 1967, tarile bogate in titei din Orientul Mijlociu au acordat un ajutor masiv aliatilor din Egipt, Iordania si Siria, tarile afectate de razboiul israeliano-arab. Tarile in curs de dezvoltare exportatoare de titei au inceput sa exercite o presiune politica prin Organizatia Tarilor Exportatoare de petrol ( OPEC ). OPEC a luat fiinta in 1960 si avea ca membre Kuweitul, Iranul, Irakul, Arabia Saudita si Venezuela. Alte tari tot in curs de dezvoltare Algeria, Ecuador, Gabon, Indonezia, Libia, Nigeria, Quatar, si Emiratele Arabe Unite au aderat mai tarziu.In 1973, anul razboiului Yom-Kippur, pornit de Egipt si Siria impotriva Israelului, OPEC a marit pretul petrolului. Mai multe tari au acceptat sa controleze exporturile de titei pentru a mari presiunea supra unor tari ca SUA, care sprijineau Israelul. La mijlocul anilor 1970 cele mai multe state din Orientul Mijlociu fie detineau fie controlau propria industrie a petrolului si cautau ca prin intermediul OPEC sa realizeze o ,,Noua ordine economica internationala"
Petrolul a fost un factor important in multe alte conflicte, inclusiv in pretentiile Irakului asupra Kuweitului. In 1990 Irakul a sustinut ca tara vecina, Kuweitul extragea titei care de drept ar fi apartinut Irakului si ca prin vanzarea unei cantitati mai mari de petrol decat cea stipulata in acordul OPEC, a dus la micsorarea pretului petrolului. In August 1990, Irakul a invadat Kuweitul, dar a fost fortat de Fortele Aliate sa se retraga in 1991. In timpul razboiului , Irakul a deversat titei in apele Golfului provocand imense
pete de petrol. Ei au incendiat puturi petroliere ale Kuweitului. Luni de zile pana la stngerea incendiilor, cerul a fost acoperit de nori negri.
Poluarea cu petrol a marilor poate aparea cand se curata tancurile petroliere sau cand au loc accidente pe platformele de forare. Dezastre mai mari pot fi cauzate de avarierea tancurilor unor petroliere uriase, sau la scufundarea lor. Petele de titei duc la pierderi de vieti printre pasari si alte vietati marine. In 1989 petrolierul Exxon Valdez a lovit un recif in Prince William Sound, din apropierea Alaskai. Au fost deversati in mare aproximativ 240.000 de barili de titei. In cateva saptamani pata de petrol a cuprins 1600 de kilometri de tarm, inclusiv plajele a trei parcuri nationale si cinci rezervatii naturale. Corporatia Exxon a incercat o operatiune masiva de curatare, insa poluarea mediului era deja un fapt implinit. Asemenea dezastre ne fac sa uitam insa ca poluarea marilor cu petrol se produce in principal prin deversarea acestuia in rauri, sau direct in mare din instalatiile de pe tarm.
Utilizarea petrolului provoaca poluari masive ale aerului in multe orase. Gazele de esapament evacuate de autoturisme si de alte masini cu combustie interna contin gaze otravitoare cum ar fi monoxidul de carbon, hidrocarburi nearse, oxizi de azot si plumb. Unii dintre acesti agenti de poluare reactioneaza cu lumina soarelui producand acel smog neplacut, fotochimic, care pluteste deasupra multor orase, cum ar fi Los Angeles sau Mexico City. Atunci cand oxizii de azot se combina cu apa din nori ia nastere ploaia acida care polueaza lacurile si raurile, distrugand si padurile. S-au facut pasi importanti pentru a micsora efectul daunator al gazelor de esapament. Se produce benzina fara plumb, iar unele masini sunt dotate cu filtre catalice, care transforma gazele nocive in gaze inofensive. Insa eficienta acestor imbunatatiri este diminoata de cresterea cererii de petrol. Unii experti au estimat ca rezervele descoperite reprezinta apoximativ o treime
din rezervele existente la ora actuala sub scoarta Pamantului. Cu o noua tehnologie este posibil sa se mareasca considerabil rezervele, care se pot reface. Alte resurse se refera la gudroane care sunt roci impregnate cu titei avand o vascozitate foarte mare.
