Fosil yakıt

Fosil yakıt veya mineral yakıt, hidrokarbon ve yüksek oranlarda karbon içeren doğal enerji kaynağı. Kömür, petrol ve doğalgaz; bu türden yakıtlara başlıca örnektir. Ölen canlı organizmaların oksijensiz ortamda milyonlarca yıl boyunca çözülmesi ile oluşur. Fosil yakıtlar endüstriyel alanda çok geniş bir kullanım alanı bulmaktadır.

Elektrik üretiminde, genelde fosil yakıtın yanması ile açığa çıkan enerji bir türbine güç olarak iletilir. Eski jeneratörlerde genelde yakıtın yanması ile elde edilen buhar türbini döndürmek için kullanılırdı, fakat yeni enerji santrallerinde yanma ile elde edilen gazlar, direkt olarak gaz türbinini döndürmektedir.
20 ve 21. yüzyılda dünya çapındaki teknolojik gelişmelerle, fosil yakıtlara daha çok ihtiyaç duyulmuştur. Özellikle petrolden elde edilen benzin, dünya çapında ve bölgesel olarak büyük çatışmaların ana sebebi haline gelmektedir. Dünya çapındaki bu enerji ihtiyacının artması ile çözüm arayışları, yenilenebilir enerji kaynaklarına doğru yönelmelidir.
2017 yılında dünyada birincil enerji kaynaklarının %34 petrol, %28 kömür, 23% doğal gaz, 85% fosil yakıtlar oldu. Fosil yakıtların yakılmasıyla 21.3 milyar ton CO2 açığa çıktığı ancak bunların doğal kaynaklarca yaklaşık yarısının emile bildiği yani net olarak havaya 10.65 milyar ton CO2 salındığı araştırılmıştır. Küresel ısınmanın başlıca aktörleri fosil yakıt.
Fosil yakıtlar insan sağlığının en büyük tehdidi.
Fosil kömürler
Fosil kömürler, doğal katı yakıtlar sınıfından olan antrasit, taşkömürü, esmer kömür ve linyit kömürü ve turb (turba) adlı yakıtların genel adı.
Bunlardan taşkömürü, esmer kömür ve linyit kömürü, Türkiye'de en çok kullanılan kömürlerdir. Zonguldak'ta çıkarılan taşkömürü, sanayide en çok kullanılan kömür cinsidir. Linyit kömürü hemen hemen Türkiye'nin her yerinde çıkarılır. Linyit kömürü ve linyitin oluşumu ilerlemiş bir türü olan esmer kömür, ısıtma kuvveti bakımından diğerleri kadar zengin değildir. Çoğu zaman çıkarıldıkları yerde kullanılırlar. Esmer kömür, dış görünüşü bakımından taşkömürüne benzerse de taşkömüründen aşağıdaki şekillerde ayırt edilebilir:
Sırsız porselen üzerine taşkömürü ile çizilmiş çizgi siyah, esmer kömürle çizilen ise kahverengidir.
Bu iki kömür cinsi toz haline getirilip derişik NaOH (sodyum hidroksit) çözeltisi ile kaynatılırsa, taşkömürü çözeltiyi boyamaz, esmer kömür ise kahverengine boyar.
Kimyasal yapısı
Doğal katı yakıtların esas kısmını teşkil eden fosil kömürleri, çoğunluğu altılı halkalardan meydana gelmiş olan yüksek molekül tartılı, siklik bileşiklerden oluşmuş bir organik şebeke ile bu şebeke arasına difüzyon ile sızarak yerleşmiş anorganik bileşiklerden ibarettir. Organik kısım kömürün yanabilen kısmını, anorganik kısım ise kömürün külünü teşkil eder.
Kömürün organik kısmı, oluşumun daha ilk devrelerinde bitkilerdeki alifatik, heterosiklik ve karbosiklik bileşiklerin biyolojik işlemlerle hümin maddesine dönüşmesi ve hümin maddesinin de yüksek baskı ve uzun süreli temperatür gibi ortam şartları altında bir kondensasyon reaksiyonuna uğrayarak karbona dönüşmesi sonucunda meydana gelir.
Hümik asit, toprağın yapısındaki madensel tuzların bitkiler tarafından alınmasını sağlayan toprak asididir.
Kömür bir hidrokarbon değildir. Zira yapısında organik olarak bağlı oksijen, azot, kükürt gibi heteroatomların bulunduğu moleküller de vardır. Oksijen, kömürün oluşum devresine göre, hidroksil, karbonil, karboksil oksijeni olarak veya oluşumu daha ileri kömürlerde heterosiklik karbon-oksijen halkaları veya eter köprüleri şeklinde bulunabilir. Azot, kömüre bitkinin alkaloid, protein ve klorofil gibi bileşiklerinden geçmiş olup daha ziyade heterosiklik büyük moleküllerde görülür. Kükürt ise kömüre yine bitki proteinlerinden geçmiştir. Kükürt miktarı %1'in üstünde olan kömürlerde kükürdün bir kısmı, anorganik pirit kükürdü halinde de bulunabilir. Hidrojen hem aromatik molekül hidrojeni, hem de alisiklik ve alifatik olefin hidrojeni şeklinde bulunur.
Kömür külünün bileşimi, yüzde miktarları kömürün kaynağına göre değişen, silis, alüminyum, demir, kalsiyum, magnezyum ve alkali metallerin tuzlarını içerir. ABD'de çıkarılan kömürlerin külünde bu maddelerin maksimum yüzde miktarları şu şekildedir:
SiO2 (silis): 30-60
Al2O3 (alüminyum oksit): 10-14
Fe2O3 (demir-III-oksit): 3-30
CaO (kalsiyum oksit): 1-20
MgO (magnezyum oksit): 0,5-4
TiO2 (titanyum dioksit): 0,5-3
Alkali metal oksitleri: 1-4
Çevresel etkiler
Fosil yakıtların kullanımı sanayi devriminin merkezinde yer aldı ve geçtiğimiz birkaç yüzyıl boyunca gezegendeki yaşam standardında büyük iyileştirmeler yapılmasına yardımcı oldu. Bununla birlikte, fosil yakıtların yakılmasının yakıtı kullanan insanlar dışında çevreye de bir takım olumsuz etkileri vardır. Tüm fosil yakıtlar yandığında CO2 açığa çıkarır, böylece iklim değişikliğini hızlandırır. Yanan kömür, petrol ve türevleri, atmosferik partikül maddesine, dumana ve asit yağmuruna katkıda bulunur.
İklim değişikliği büyük ölçüde CO2 gibi sera gazlarının atmosfere salınımından kaynaklanıyor ve bu emisyonların ana kaynağı fosil yakıtların yakılması. İklim değişikliği dünyanın bazı bölgelerinde şimdiden ekosistemleri olumsuz etkiliyor. Bunlar, türlerin neslinin tükenmesi ve açlık sorununu artırma gibi etkileri içerir. Küresel sıcaklıklarda devam eden artışlar, hem ekosistemler hem de insanlar üzerinde daha fazla olumsuz etkiye yol açacaktır. Dünya Sağlık Örgütü, iklim değişikliğinin 21. yüzyılda insan sağlığına yönelik en büyük tehdit olduğunu belirtti.
Fosil yakıtların yanması, asit yağmuru olarak Dünya'ya düşen sülfürik ve nitrik asitleri üretir. Mermer ve kireç taşından yapılmış anıtlar ve heykeller, asitler kalsiyum karbonatı çözdüğü için özellikle savunmasızdırlar.
Atmosfere salınan fosil yakıtlar ayrıca radyoaktif maddelerden olan uranyum ve toryum içerir. 2000 yılında, dünya çapında yakılan kömürden yaklaşık 12.000 ton toryum ve 5.000 ton uranyum açığa çıktı. ABD'nin 1982 yılında kömür yakmasının, Three Mile Island kazasından 155 kat daha fazla radyoaktivite saldığı tahmin edilmektedir. Yanan kömür ayrıca büyük miktarlarda dip külü ve uçucu kül üretir.
Fosil yakıtların yakılmasından kaynaklanan etkilere ek olarak, hasat edilmesi, işlenmesi ve dağıtılması da çevresel etkilere sahiptir. Kömür madenciliği yöntemleri, özellikle dağ zirvesi çıkarma ve açık deniz madenciliği, olumsuz çevresel etkilere sahiptir ve açık denizde petrol sondajı, suda yaşayan organizmalar için tehlike oluşturmaktadır. Fosil yakıt kuyuları, kaçak gaz emisyonları yoluyla metan salınımına katkıda bulunabilir. Petrol rafinerileri ayrıca hava ve su kirliliği dahil olmak üzere olumsuz çevresel etkilere sahiptir. Kömürün taşınması dizel motorlu lokomotiflerin kullanılmasını gerektirirken, ham petrol tipik olarak tanker gemileriyle taşınır ve bu da ilave fosil yakıtların yakılmasını gerektirir.
Olumsuz etkilere karşı çalışmalar
Fosil yakıtların olumsuz etkilerine karşı koymak için çeşitli azaltma çabaları ortaya çıktı. Yenilenebilir enerji gibi alternatif enerji kaynaklarını kullanma hareketi de bunlara dahildir. Çevre düzenlemeleri bu emisyonları sınırlamak için çeşitli yaklaşımlar kullanır; örneğin, atmosfere uçucu kül gibi atık ürünlerin salınmasına karşı kurallar koyulmuştur. Diğer çabalar arasında fosil yakıtlar için artan vergiler ve güneş panelleri gibi alternatif enerji teknolojileri için sübvansiyonlar gibi ekonomik teşvikler yer alıyor.
Aralık 2020'de Birleşmiş Milletler, sera emisyonlarını azaltma ihtiyacına rağmen, çeşitli hükumetlerin fosil yakıtlarını "ikiye katladıklarını" ve bazı durumlarda Covid-19 geri kazanım teşvik fonlarının % 50'sinden fazlasını fosil yakıt üretimine yönlendirdiğini belirten bir rapor yayınladı. Alternatif enerjiden ziyade, BM genel sekreteri António Guterres, "İnsanlık doğaya karşı savaş veriyor. Bu bir intihardır. Doğa her zaman karşılık verir - ve bunu şimdiden artan bir güç ve öfkeyle yapıyor." Guterres ayrıca, Joe Biden'ın ABD'nin 2050 yılına kadar net sıfır emisyona ulaşma hedeflerini benimsemede Çin ve AB gibi diğer büyük yayıcılara katılma planını öngördüğünü tahmin ederek hala umut kaynağı olduğunu söyledi.
Hastalık ve ölümler
Fosil yakıtlardan kaynaklanan çevre kirliliği insanları etkiler çünkü fosil yakıtların yanmasından kaynaklanan partiküller ve diğer hava kirliliği solunduğunda hastalığa ve ölüme neden olur. Bu sağlık etkileri arasında erken ölüm, akut solunum hastalığı, ağırlaştırılmış astım, kronik bronşit ve azalmış akciğer fonksiyonu bulunur. Yoksullar, yetersiz beslenenler, çok genç ve çok yaşlılar ve önceden var olan solunum hastalığı ve diğer sağlık sorunları olan kişiler daha fazla risk altındadır. Toplam küresel hava kirliliği ölümleri yılda 7 milyona ulaşıyor.
Tüm enerji kaynaklarının doğal olarak olumsuz etkileri olsa da, veriler fosil yakıtların en yüksek sera gazı emisyonlarına neden olduğunu ve insan sağlığı için en tehlikeli olduğunu göstermektedir. Buna karşılık, modern yenilenebilir enerji kaynakları insan sağlığı için daha güvenli ve daha temiz görünüyor.
AB'de kazalardan ve hava kirliliğinden ölüm oranı terawatt-saat başına şu şekildedir: kömür (24,6 ölüm), petrol (18,4 ölüm), doğal gaz (2,8 ölüm), biyokütle (4,6 ölüm), hidroelektrik (0,02 ölüm), nükleer enerji (0,07 ölüm), rüzgar (0,04 ölüm) ve güneş (0,02 ölüm). Her bir enerji kaynağından çıkan sera gazı emisyonları ton olarak ölçülmektedir: kömür (820 ton), petrol (720 ton), doğal gaz (490 ton), biyokütle (78-230 ton), hidroelektrik (34 ton), nükleer enerji (3 ton), rüzgar (4 ton) ve güneş (5 ton). Verilerin gösterdiği gibi, kömür, petrol, doğal gaz ve biyokütle, hidroelektrik, nükleer enerji, rüzgar ve güneş enerjisinden daha yüksek ölüm oranlarına ve daha yüksek sera gazı emisyonlarına neden oluyor. Bilim adamları fosil yakıt kaynaklarının nükleer enerjiyle değiştirilmesiyle 1,8 milyon hayatın kurtarılabileceğini öne sürüyorlar.
Aşamalı azaltma
Fosil yakıtların kullanımdan kaldırılması, fosil yakıt kullanımının kademeli olarak sıfıra indirilmesidir. Devam eden yenilenebilir enerji geçişinin bir parçasıdır. Fosil yakıtların kullanımdan kaldırılmasına yönelik mevcut çabalar, ulaşım ve ısıtma gibi sektörlerde fosil yakıtların sürdürülebilir enerji kaynaklarıyla değiştirilmesini içermektedir. Fosil yakıtlara alternatifler arasında elektrifikasyon, hidrojen ve havacılık biyoyakıt bulunmaktadır.