شیمی سوخت

شیمی سوخت

سوخت عبارت است از هر تركيبي كه انرژي ذخيره كرده باشد.

این انرژی از طریق فرایندهایی مانند فتوسنتز وتنفس در پیوندهای شیمیایی جذب می شود.

انرژی درطول اکسیداسیون آزاد می شود. رایج ترین شکل اکسیداسیون واکنش مستقیم سوخت با اکسیژن از طریق احتراق است.

چوب ، بنزین ، زغال سنگ و هر تعداد سوخت دیگر دارای پیوندهای شیمیایی غنی از انرژی هستند که با استفاده از انرژی خورشید ایجاد می شود ، که با سوختن سوخت (یعنی آزاد شدن انرژی شیمیایی) آزاد می شود.

سوخت های شیمیایی یا سوخت های فسیلی ذخایر مفیدی از سوخت ها هستند و بنابراین به طور گسترده ای برای برآوردن نیازهای تمدن وابسته به انرژی استفاده می شوند.

سوخت های فسیلی عمدتا هیدروکربن هایی با ناخالصی های جزئی هستند. نام آنها به این دلیل است که از بقایای فاسد شده و فسیل شده گیاهان و حیواناتی که میلیون ها سال پیش زندگی می کردند سرچشمه می گیرد.

نفت

این مخلوطی از هیدروکربنهای سبک و ساده است که تحت فراکسیون های 6 تا 12 کربن قرار دارد اما حاوی برخی هیدروکربن های سبک (به عنوان مثال ، متان و اتان) است. نیمی از انرژی مصرفی در ایالات متحده از نفت است که برای تولید سوخت خودروها ، وسایل نقلیه تفریحی ، گرمایش خانه یا تولید صنعتی استفاده می شود

استفاده عمده از نفت ، تولید بنزین است.  بیش از 40 درصد از کل تولید، در خودروها و موارد دیگرمصرف می شود. بخش های کوچکتر به روغن مازوت (27 درصد) ، سوخت جت (7.4 درصد) و سایر سوختهای متفرقه تبدیل می شوند ، در حالی که بخش کوچکی (حدود 10 درصد) برای سنتز هزاران پتروشیمی ، مورد استفاده در زندگی روزمره استفاده می شود. در واقع ، بسیاری از ترکیبات غذایی ودارویی سنتز خود را مدیون یک ماده اولیه پتروشیمی هستند.

سوخت های فسیلی

سوخت های فسیلی موادی هستند که میلیون ها سال پیش از گیاهان ماقبل تاریخ و دیگر موجودات زنده که در زیر لایه های رسوبی که شامل خاک ، ماسه و گیاهان مرده بود ، دفن شده اند ، در زیر زمین شکل گرفته اند.

برای تبدیل شدن به سوخت های فسیلی ، این ماده آلی است (ماده ای که از شکل حیات به وجود می آید و عمدتاً از عنصر کربن تشکیل شده است) خرد شده ، گرم شده و از اکسیژن محروم می شود. تحت شرایط مناسب و طی میلیون ها سال ، این درمان گیاهان مرده را به سوخت های فسیلی تبدیل می کند.

بشر هزاران سال است که از سوخت های فسیلی استفاده می کند ، احتمالاً بیست هزار سال پیش.

بین النهرین باستانی در عراق کنونی احتمالاً حدود پنج هزار سال پیش راهی برای استفاده از نفت کشف کرده اند.

مورخان معتقدند که مردم ابتدا از نفت به عنوان روغن برای روشنایی استفاده می کردند ، چوب را در آن فرو می کردند و آن را به عنوان مشعل به آتش می کشیدند.

یونانیان و رومیان باستان از زغال سنگ به عنوان سوخت حرارت و پخت و پز استفاده می کردند.

معابد باستانی گاهی شعله های دائمی داشتند ، که ممکن است از گاز طبیعی نشت شده از زمین تغذیه کرده باشند.

تقریبا 90 درصد انرژی جهان از سوخت های فسیلی تامین می شود. از آنجا که سوخت های فسیلی منبع اصلی هستند ، منابع انرژی جایگزین نیستند. سوختهای فسیلی شامل زغال سنگ ، گاز طبیعی و نفت (puh-TROH-lee-uhm) است که اغلب به آن نفت می گویند.

مردم از سوخت های فسیلی برای برآوردن تقریباً تمام نیازهای انرژی خود مانند تأمین برق خودروها ، تولید برق برای نور و گرما و راه اندازی کارخانه ها استفاده می کنند. از آنجا که استفاده از آنها بسیار گسترده است ، درک سوخت های فسیلی برای تصمیم گیری آگاهانه در مورد منابع جایگزین فعلی و آینده مهم است.

انواع سوخت های فسیلی

سه نوع اصلی سوخت های فسیلی مربوط به سه حالت ماده – جامد ، مایع و گاز است:

زغال سنگ جامد است.

نفت یک مایع است.

گاز طبیعی یک گاز است.

چندین سوخت فسیلی با پالایش نفت یا گاز طبیعی تولید می شود . این سوختها شامل گازهایی مانند پروپان ، بوتان و متانول است.

در پایان قرن بیستم ، نفت حدود 40 درصد از انرژی مورد نیاز ایالات متحده را تأمین می کرد.

22 درصد دیگر تحت پوشش زغال سنگ و 24 درصد از گاز طبیعی بوده است. آژانس بین المللی انرژی (IEA) پیش بینی کرده است که جهان در سال 2030 تقریباً 60 درصد بیشتر از سال 2002 به انرژی نیاز خواهد داشت. آژانس بین المللی انرژی معتقد است که ، سوخت های فسیلی هنوز بیشتر این نیازها را تا سال 2030 تأمین خواهد کرد.

رتبه اکتان

اندازه گیری میزان سوخت قابل فشرده سازی قبل از احتراق خود به خود.

اکتان چیست؟

بنزین در انواع مختلفی وجود دارد که دارای کلماتی مانند “معمولی” یا “عالی” است که هر کدام دارای یک عدد هستند. هرچه عدد بنزین بیشتر باشد ، گرانتر است.

این عدد درجه اکتان بنزین است که نشان می دهد چقدر می توان سوخت را قبل از احتراق خود به خود فشرده کرد.

در موتور خودرو ، بنزین در یکی از سیلندرهای موتور هنگام روشن شدن توسط شمع مشتعل می شود.

خودروهای با عملکرد بالا باید از بنزین گران قیمت و اکتان بالا استفاده کنند.

یکی از بزرگترین نگرانی ها در مورد وابستگی مستمر ما به سوخت های فسیلی، ضایعات دی اکسید کربن ناشی از احتراق است.

در حالی که دی اکسید کربن یک جزء طبیعی جوی است و به طور طبیعی با فتوسنتز در گیاهان سبز جذب و بازیافت می شود ، اکنون ما هر سال آنقدر زغال سنگ ، نفت و گاز طبیعی می سوزانیم که میزان دی اکسید کربن در جو به سرعت در حال افزایش است.

از آنجا که دی اکسید کربن یک گاز گلخانه ای است یعنی در برابر نور مرئی شفاف است اما تابش مادون قرمز طول موج طولانی را جذب می کند گرما را در جو پایین تر به دام می اندازد و میانگین دمای جهانی را افزایش می دهد.

تغییرات اقلیمی ناشی از دمای بالاتر می تواند منجر به امواج گرما ، تغییر در الگوهای بارندگی و فصول رشد ، افزایش سطح اقیانوس ها و افزایش دفعات و شدت طوفان ها شود.

این آثار بالقوه فاجعه بار تغییرات آب و هوایی جهانی ممکن است توانایی ما را برای ادامه استفاده از سوخت های فسیلی به عنوان منبع اصلی انرژی محدود کند.

همه این ملاحظات نشان می دهد که ما باید فوراً وابستگی خود را به استفاده از سوخت های فسیلی کاهش دهیم و به منابع انرژی تجدیدپذیر زیست محیطی مانند انرژی خورشیدی ، باد ، زیست توده و نیروگاه های آبی در مقیاس کوچک روی آوریم.