Ископаемое топливо

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^[2]

Вещество	q, Дж/кг ${\displaystyle \cdot 10^{6}}$	Вещество	q, Дж/кг${\displaystyle \cdot 10^{6}}$
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.

Ископаемые органические топлива делятся по агрегатному состоянию на твердые, жидкие и газообразные.^[3]

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.^[4]

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.^[5]

• Гумолиты — группа ископаемых углей, образовавшихся из высших растений. К таким топливам относят угли и торф.^[6]

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.

Нефть — жидкое горючее полезное ископаемое. Представляет собой вязкую маслянистую жидкость — сложную смесь органических соединений, в основном углеводородов нафтенового, ароматического или парафинового классов.^[7]

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 80-80 %, водорода — 10-14 %, азота, кислорода и серы — 5-8 %.^[8]

Природный газ — бесцветная газовая смесь, образовавшаяся в недрах Земли при бескислородном разложении органических веществ. В основном состоит из метана и его гомологов.^[9]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.^[10]

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

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.

Уголь — осадочная горная порода из группы каустобиолитов, преимущественно состоящая из углерода. Применяют два способа добычи угля^[11]:

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.

Комплекс, оборудованный для добычи нефти и попутных нефтяных продуктов на нефтяном месторождении называется нефтяным промыслом. Применяются три способа добычи нефти^[12]:

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.

Рассматривая географию нефтедобычи в России можно выделить ХМАО, ЯНАО, Татарстан, Красноярский край и Оренбургскую область — последние несколько лет наиболее активная разработка нефтяных месторождений ведется в этих регионах^[13]. Крупнейшее нефтяное месторождение в России — Самотлорское — расположено в Ханты-Мансийском автономном округе^[14]. Основные сравнительные показатели нефтедобычи за 2022 и 2023 год:

• На Россию приходится до 12,1 процента от суточного объема добычи нефти в мире.^[15]
• Россия находится на третьем месте в мире по добыче нефти с показателем 10,2 млн барр./сутки.
• Россия — второй в мире экспортер нефти — 242 млн тонн
• Доказанные запасы нефти на территории России — 107,8 млрд баррелей, что составляет 6,2 % от общемировых запасов.^[16]

Перспективными регионами для добычи газа являются полуостров Ямал, Дальневосточный федеральный округ и континентальный шельф России^[17]. Крупнейшее в России и мире газовое месторождение — Уренгойское, находится на севере Тюменской области^[18]. Сравнительные показатели добычи газа за 2023 год:

• Россия является лидером по запасам природного газа в мире — 47,759 трлн м³.^[19]
• За 2022 год добыча газа в России — 630,759 млрд м³, экспорт — 184,4 млрд м³. По этим показателям Россия занимает второе место в мире

Основные регионы, в которых ведется промышленная добыча угля — Кузбасс, Красноярский край, Республика Хакасия и Якутия^[20]. Самое крупное угольное месторождение России — Кузнецкий угольный бассейн. Добыча угля в январе-мае 2023 года выросла чуть более чем на 2 % относительно аналогичного периода предыдущего года, до 162 млн тонн^[21].

Антропогенное воздействие на окружающую среду вызывает негативные экологические последствия. Так же разработка и эксплуатация месторождений может оказывать пагубное влияние на здоровье человека.

При сжигании ископаемого угля, нефти и газа в окружающую среду поступает углекислый газ, который еще называют парниковым газом. Повышение его концентрации в атмосфере способствует ускорению процессов глобального потепления^[22].

Иногда случаются техногенные катастрофы, которые приводят к разливу нефтепродуктов в окружающую среду и загрязнению вод, почв и воздуха^[23].

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^[24].

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.