דלק מחצבי

מתוך אקו-ויקי, מקום מפגש בנושאי אקולוגיה, חברה וכלכלה.
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
אסדה ימית לקידוח נפט. המאגרים הקלים להפקה ולזיקוק של דלקים מחצביים נכרו או נשאבו, לפי העיקרון הכלכלי של "תפוקה שולית פוחתת" למחצבים, או "קטיפת התפוחים הנמוכים". עם השנים הפקת דלקים מחצביים הפכה יותר ויותר מסובכת ויקרה. לדוגמה כיום יש שימוש נרחב באסדות ענק ימיות לשאיבת נפט עמוק, במקום מגדלי קידוח קטנים להפקת נפט יבשתי קרוב לפני הקרקע, שהיו מקובלים בטקסס לפני 100 שנים. מנגנון זה הוא חלק משיא תפוקת הנפט ושיא תפוקה דומים לדלקים האחרים - שיא תפוקת הפחם ושיא תפוקת הגז

דלקים מחצבי (Fossil fuel) המכונה גם דלק פחמימני או דלק מינרלי או דלק מאובנים הוא דלק כימי שמוצאו ממחצבים הנכרים או נשאבים מהשכבות העליונות של קרום כדור הארץ.

הדלקים המחצביים כוללים גזים נדיפים עם תכולה נמוכה של פחמן עם כמו מתאן וגז טבעי, עבור בנוזלים כמו נפט, וכלה בפחם שיכול להיות מורכב כמעט כולו מפחמן. מתאן עשוי להימצא לבדו בשדות הידרוקרבון, יחד עם נפט או בצורה של "קרח מתאן" (מים קפואים שמכילים אחוז גבוה של מתאן).

לדעת רוב החוקרים בתחום מוצאם של הדלקים המחצביים הוא בשרידים של בעלי חיים וצמחים שנקברו ולאחר מכן, בגלל תזוזה של לוחות טאקטונים, ירדו למעמקי האדמה ונחשפו לחום וללחץ גבוהים במשך מאות מיליוני שנים. דבר זה מוכר בשם התאוריה הביוגנית שנהגתה לראשונה על ידי Georg Agricola בשנת 1556 ולאחר מכן על ידי Mikhail Lomonosov בשנת 1757. קיימת תאוריה מודרנית יותר ומקובלת פחות, לפיה ההידרוקרבונים הנדיפים יותר כמו גז טבעי נוצרו בתהליכים לא ביולוגיים שלא כללו חומר מהחי או הצומח.

לפי סוכנות האנרגיה של ארצות הברית, בשנת 2005, 86% מייצור האנרגיה הראשונית האנושית בעולם מקורו בדלקים מחצביים, כאשר שאר המקורות הם 6.3% אנרגיה הידרו-אלקטרית, 6.0% אנרגיה גרעינית, ועוד כ-0.9% אנרגיות מתחדשות שאינן הידרו-אלקטריקה: (גאותרמית, רוח, סולארית, עץ ושריפת ביומאסה).

הדלקים המחצביים הם סוג של משאב מתכלה ולכן שימוש מתמשך בהם מוביל אט אט לכילויי שלהם. עם זאת, ההפקה של הדלקים עולה גם היא במאמץ אנרגטי, ומסיבה זו קיים בהם מנגנון של שיא תפוקה שבו משלב מסויים העלות האנרגטית והכספית של הפקת הדלקים הולכת ומתייקרת. הפסקת ניצול הדלקים לצורך ייצור אקסרגיה, לא תתרחש בנקודה בה יגמרו מאגרי הדלק, אלא מעט קודם לכן - כאשר הפקת אקסרגיה ממקור מסויים תיתן מבחינה אנרגטית את אותה כמות אקסרגיה שהושקעה בה - כלומר כאשר החזר אנרגיה על השקעת אנרגיה שווה לאחד. המנגנון המפורסם ביותר בהקשר זה הוא שיא תפוקת הנפט, אך בהתאם למנגנון הכללי צפויים גם שיא תפוקת הגז ושיא תפוקת הפחם.

ההפקה והזיקוק של דלקים מחצביים גורם בדרך כלל לנזקים סביבתיים ניכרים - כך לדוגמה כריית הפחם הורסת שטחי אדמה ומאגרי מי תהום, ושאיבת נפט חרבה חלקים מהסביבה הטבעית בניגריה. גם שריפת הדלקים גורמת לבעיות סביבה כמו זיהום אוויר, וגשם חומצי בגלל פליטה של רעלים ולהתחממות עולמית בגלל פליטה גזי מתאן ופחמן דו חמצני שהם גזי חממה.

מאגרים והפקה של דלקים מחצביים

נפט

Postscript-viewer-shaded.png ערך מורחב - נפט
קיים פער גדל בין קצב הגילוי של בארות נפט לבין קצב הפקת נפט. בעוד ההפקה עולה עם הגידול בצריכת האנרגיה לנפש וגידול האוכלוסייה, כמות הנפט שמתגלה הולכת ויורדת.

על פי סקר האנרגיה של חברת BP, נכון לשנת 2011, 54% מעתודות הנפט המוכחות נמצאו במזרח התיכון, 17% בדרום אמריקה, 10% באירו-אסיה (ברית המועצות לשעבר) ובאירופה, 10% באפריקה, 5% באמריקה הצפונית ו-3% במזרח הרחוק. [1]

יחס עתודות הנפט המוכחות כלפי קצב ההפקה הנוכחי נותר במגמה דומה של כ-1- ל:40 במשך 30 השנים האחרונות. הדבר נובע מכך שבמקביל לגילוי של שדות נפט חדשים, עלתה גם צריכת הנפט בעולם. אם עתודות הנפט וקצב הצריכה שלו לא ישתנו, נכון לשנת 2010 הנפט יספיק לעוד 46 שנים, כלומר עד שנת 2056. יחס העתודות\הפקה נמצא בירידה מתמשכת במזרח התיכון מאז 1985, ונמצא בעליה קלה בשאר האיזורים בעולם.

בשנת 2005 גדלו מאד העתודות המוכחות המוצהרות של וונצואלה, דבר שהוביל לכך שיחס העתודות\ צריכה של דרום ומרכז אמריקה עבר את אלו של המזרח התיכון ושניהם עומדים על כ-80 שנה. פרוש נתון זה הוא שאם המדינות הללו יפסיקו לייצא נפט, וישתמשו בו רק לשם הפסקת הצרכים המקומיים שלהם, הוא יספיק בקצב הנוכחי של הצריכה ובגודל המאגרים הקיימים לכ-80. אם הן תמשכנה לייצא הנתון יהיה קרוב יותר לממוצע העולמי - 46 שנה.[1]

גז טבעי

Postscript-viewer-shaded.png ערך מורחב - גז טבעי
קצב גילוי מאגרי גז חדשים, בממוצע של 7 שנים, לעומת קצב הפקת המאגרים (הממוצע בוצע כדי לאפשר גילוי מגמות ארוכות טווח). היחס בין כמות הגז הטבעי החדש שמוצאים לבין כמות הגז שמפיקים ירד מ-2.5 בשנות ה-90 לפחות מ-1 בשנות 2010

לפי סקר האנרגיה של חברת BP נכון לשנת 2011, 40% מעתודות הגז הטבעי בעולם נמצאות במזרח התיכון, כאשר הרוב המכריע נמצא בידי מדינות ערב. 34% נמצאים בידי מדינות ברית המועצות לשעבר ואירופה, 9% באוסטרליה, במזרח הרחוק ובאוקיינוס השקט ועוד 8% באפריקה. 5% נמצאים בצפון אמריקה ו-4% בדרומה ובמרכזה.[1]

יחס עתודות הגז הטבעי המוכחות כלפי ההפקה הנוכחית, נותר במגמה דומה ב-30 השנים האחרונות, ועומד על יחס של 1:60. אם לא יהיה שינוי בצריכה ובעתודות, יספיק הגז הנוכחי לעוד 58 שנים, החל משנת 2010, כלומר עד שנת 2068. יחס העתודות\צריכה יורד בקצב מהיר במזרח התיכון ובאפריקה. בשנת 1980 יחס העתודות צריכה של במזרח התיכון עמד על כ-700 שנה, ואילו ב-2010 היחס עמד על פחות מ-200 שנה.[1]

יש תנודות גבוהות בקצב גילוי של מאגרי גז חדשים, כאשר יש שנים שבהם מגלים כמות גבוהה של גז. לפי נתוני סקר האנרגיה של חברת BP, ניתן לראות ירידה רב שנתית של היחס בין קצב גילוי מאגרים חדשים לבין קצב ההפקה. בעוד שבעבר על כל MMBTU ששאבו היו מתגלות 2.5 MMBTU, נכון לשנת 2010 היחס הזה ירד ל-1:1 ולמטה מזה.[1]

פחם

Postscript-viewer-shaded.png ערך מורחב - פחם

לפי סקר האנרגיה של חברת BP נכון לשנת 2011, 35% מעתודות הפחם העולמיות נמצאות באירו-אסיה ואירופה (בעיקר ברוסיה ומדינות ברית המועצות נוספות), 30% נמצאות באסיה הפסיפית (בעיקר סין ואוסטרליה), 28% נמצאים בצפון אמריקה, 4% בלבד במזרח התיכון ובאפריקה ו-1.5% בדרום אמריקה ובמרכזה.[1]

היחס בין עתודות מוכחת של פחם, ובין קצב ההפקה הנוכחי של פחם ירד מיחס של 1:200 בשנות 1980, ליחס של 1:118 בשנת 2010. במילים אחרות, אם בשנות 1980, היו עוברים לכלכלת מצב יציב עם ייצוב אוכלוסין וצמיחה כלכלית אפסית, ואם לא היו מוצאים עתודות נוספות של פחם, אזי ברמות הצריכה של 1980 כמות הפחם הייתה מספיקה עד לשנת 2180. היות ורמות הצריכה גדלו, ולמרות גילוי של מרבצי פחם חדשים, עתודות הפחם מספיקות, נכון לשנת 2010 ל-118 שנים בלבד, כלומד עד לשנת 2128.[1]

עיקר הירידה ביחס עתודות-הפקה התרחש בדרום ומרכז אמריקה, במזרח התיכון ובאפריקה, ובאסיה הפסיפית (המזרח הרחוק ואוסטרליה), כאשר צפון אמריקה ואירו-אסיה ואירופה שמרו על יחס דומה לאורך השנים.[1]

חשיבות

כדי לקבל מושג על חשיבות הדלק המחצבי ניתן להשוות בין תכולת האנרגיה שיש בפעילות אנושית לבין הניצול של אנרגיה ממקורות חיצוניים. חישוב גס מראה כי 7.7 טונות של שווי ערך אנרגטי לנפט שצורך אזרח מארצות הברית בשנה, (לעומת 0.25 טונות של אזרח מסנגל) דומים לצריכת המזון השנתית של כ-400 בני אדם. דבר זה מייצג "עברי אנרגיה" שעובדים עבור אדם מודרני בחברה מתועשת. דרך אחרת להסתכל על זה היא מזווית כלכלית. חבית אחת של נפט מייצג אנרגיה של 25 אלף שעות עבודה של אדם, כלומר כ-14 אנשים שעובדים במשך שנה בתקני עבודה רגילים. אפילו אם מחירי הנפט הם כמה מאות דולרים לחבית זה מחיר זול מאד ביחס לעבודה אנושית. ‏[2]

דלק מחצבי הוא מרכיב חשוב מאד לשם קיומה של חקלאות תעשייתית. לפי מסמך של ארגון המזון העולמי משנת 2000, נדרשים 6,000 מגה-ג'ול של דלק מחצבי (שווה ערך לחבית נפט אחת), כדי להפיק טונה אחת של תירס בחקלאות תעשייתית. לעומת זאת בשיטות מסורתיות במקסיקו נדרשת כמות של 180 מגה-ג'ול (כ-4.8 ליטר של נפט). האנרגיה הנדרשת בחישוב זה כוללת אנרגיה לדשן סינתטי, השקייה ומיכון חקלאי אבל לא את האנרגיה הנדרשת לשם הכנת המיכון החקלאי, הובלה של המוצרים אל ומהחווה, והקמת החווה עצמה.

בחוות אורז מודרנית ההחזר האנרגטי על השקעה אנרגטית הוא פחות מ-1 (יותר אנרגיה נצרכת מאשר מופקת) ובחוות תירס מודרנית ההחזר האנרגטי הוא קצת יותר מ-1. בשיטות מסורתיות של אורז ההחזר האנרגטי גדול פי 60 עד פי 70 לעומת האנרגיה שנצרכה. ‏[3]

השפעות סביבתיות ובריאותיות של דלקים מחצביים

ההפקה, התובלה, הזיקוק והשימוש בדלקים מחצביים גורמים לנזקים סביבתיים ניכרים.

בעיות בזמן הפקת הדלקים המחצביים

כריית הפחם הורסת שטחי אדמה נרחבים ותורמת לזיהום מי תהום, ושאיבת נפט וגז טבעי עלולים לגרום לזיהום מים. מקרים של זיהום מים בקנה מידה גדול בגלל נפט התרחשו בניגריה, בדרום אמריקה ובמקומות נוספים. הפקת פצלי גז ושל פצלי נפט בשיטת פראקינג כרוכה בשימוש בכמויות גדולות של מים שמוסיפים להם כימיקלים שונים לשם הפיכתם לקיטור במעבה האדמה, ושאיבה חוזרת של מים אלה, ותהליך זה יוצר כמויות גדולות של זיהום מים.

לפעמים הפקת נפט וגז טבעי כרוכה בבירוא יערות לצורך העברת תשתיות כמו צנרת וכבישים. בעבר חברות נפט גרמו כך לנזק ניכר, אבל היום, על פי ג'ארד דיימונד הן מודעות יותר לנזקים ונוקטות באמצעים לצמצם אותם.

דליפות נפט ושמן

שאיבת נפט וגז טבעי והעברת נפט במיכליות גורמת לפעמים לדליפות נפט או דליפות של נוזלי נפט (משאיבת גז טבעי). כאשר נפט או שמן דולפים לסביבה המימית הם מזהם תאי שטח נרחבים מאד בגלל הנטייה של השמן לצוף על המים. דוגמאות בולטות למקרי זיהום כזה הוא אסון אקסון ואלדז, הבערת הבארות במלחמת המפרץ הראשונה, ואסון הנפט של מפרץ מקסיקו. עם זאת אסון של דליפת נפט גדולה מתרחש מדי מספר שנים. הנפט גורם לנזק נרחב למערכת האקולוגית הימית והחופית, לנזקים לתעשיות הדיג והתיירות, והוא יכול לפגוע גם במתקני חשמל, התפלת מים ונמלים. ניקיון של זיהום ימי כזה עלולה להמשך מספר שנים ולעלות מיליארדי דולרים. כיום יש אמנות בינלאומיות בנסיון להגביל את דליפות הנפט הימיות וכן יש קרנות ביטוח חובה שמשלמות חברות הובלת נפט בניסיון לספק מקור להתמודדות עם דליפות כאלה. הפצת הדלק למיכלים ביבשה, לבתי זיקוק ולתחנות דלק גוררת לא פעם זיהום מי תהום, וזיהום קרקע.

זיהום אוויר

.
Postscript-viewer-shaded.png ערכים מורחבים - זיהום אוויר, השפעות בריאותיות של זיהום אוויר

שריפת פחם בתחנות כוח, בתנורים וגנרטורים בתעשייה וזיקוק נפט הם מקורות מרכזיים של זיהום אוויר תעשייתי. כך בתי הזיקוק לנפט הם אחד הגורמים העיקריים לזיהום האוויר בחיפה, בין היתר במתכות כבדות, בנזן חומר חלקיקי ועוד. זיהום אוויר משריפת דלקים כולל גם שזיהום נובע משריפת דלקים במפעלים, שפולט בין היתר גם חומר חלקיקי ובנזן.

הן בנפט והן בפחם יש שאריות של מתכות שונות שמקורן במחצבים באדמה - וביניהן גם מתכות כבדות כגון כספית, עופרת, קדמיום וארסן שהן גורמים מסרטנים וטרטוגנים שעלולים להצטבר במערכת הביולוגית ולהגיע לבני אדם גם דרך זיהום במזון. בישראל, נכון ל-2012 שישית מהקדמיום, ומהעופרת ומעל חצי מהכספית הנפלטים לאוויר על ידי כלל מקורות התעשייה, מקורם בתחנות כוח ששורפות מזוט ופחם ובבתי זיקוק לנפט.[1][2] אפר פחם הוא חומר רדיואקטיבי שלאחר האיסוף שלו יש להיפטר ממנו בצורה בטוחה, שימוש בו כתוסף למלט או דשן עלול לגרור בעיות בריאותיות שונות.[3]

שריפת בנזין וסולר (תוצרי זיקוק של נפט) במכוניות אוטובוסים ומשאיות גוררת זיהום אוויר מתחבורה כגון זיהום חלקיקי, תחמוצות חנקן, ואוזון בגובה הקרקע אשר פוגעים בבריאות, ומפיצים זיהום בקרבת מקומות מגורים. חלק גדול מזיהום האוויר בישראל מקורו בזיהום בתחבורה.

לפי ארגון הבריאות העולמי, זיהום אוויר הוא גורם סיכון משמעותי עבור מספר בעיות בריאות מסוכנות: שבץ מוחי, מחלת לב, מחלת ריאות חסימתית כרונית (COPD), סרטן ריאות ומחלות נשימה מדבקות (כמו דלקת ראות, שחפת). זיהום אוויר סביבתי גורם למוות בטרם עת של 3.7 מיליון בני אדם בשנה.[4] נזקי זיהום אוויר כוללים - עליה בביקורים בבתי חולים, עליה באשפוזים ושימוש מוגבר בתרופות, החמרת תסמיני אסתמה, סיכון לעוברים, בעיות נשימה (קשיי-נשימה, צפצופים בנשימה, חירחור, שיעול), פגיעה בהתפתחות הריאות אצל ילדים, סכרת, מחלות לב וכלי דם, סרטן ריאות ומוות מוקדם.‏[5]החל משנת 2013 זיהום אוויר נחשב כמסרטן וודאי בבני אדם.‏[6] נכון לשנת 2013 זיהום אוויר בישראל גורם למותם של כ-2,200 תושבים בשנה (כ-5% מסך התמותה השנתית בישראל), וגורם לנזק כלכלי של כ-7.4 מיליארד דולר,[7] או 28 מיליארד ש"ח בשנה.

התחממות עולמית ובעיות קיימות

שריפת הדלקים גורמת לא רק לבעיות סביבה כמו זיהום אוויר, וגשם חומצי בגלל פליטה של רעלים אלא גם לבעיות קיימות - כלומר סיכון הכחדה של המין האנושי. הפקה של נפט, גז טבעי ובמיוחד פראקינג) גורמת לשחרור מתאן. שריפת כל סוגי הדלקים - בעיקר נפט ופחם גורמת לשחרור פחמן דו חמצני. הן הפחמן הדו חמצני והן המתאן הם גזי חממה שמגבירים את אפקט החממה - ודבר זה גורם להתחממות עולמית. התחממות זו גוררת שינויי אקלים - שינויים שונים במקומות שונים כך שאלה הופכים חמים או קרים יותר, עם פחות או יותר גשם. לדוגמה איזור המזרח התיכון הופך לחם ויבש יותר ואילו מקומות כמו אנגליה צפויים להיות קרים יותר. לדבר זה השלכות רבות על המערכת האקולוגית, החקלאות, הכלכלה הדמוגרפיה והיציבות החברתית והמדינית בעולם.

בנוסף להתחממות שריפת דלקים גורמת גם להחמצת אוקיינוסים.

בעיית קיימות נוספת היא כילוי הנפט הפחם והגז. הכלכלה העולמית כיום תלויה בדלק מחצבי - כולל חקלאות תעשייתית המשתמשת בדשן כימי ובחומרי הדברה כדי לייצר את רוב המזון בעולם; הפקת חומרי גלם ומחזור שלהם; ייצור חשמל; ייצור תעשייתי של מוצרים (כמו מוצרי פלסטיק, ביגוד, מחשבים, מכוניות); בנייה ותחזוקה של בנינים; התפלה שאיבה והעברה של מים; תחבורה תובלה יבשתית, ימית ואווירית. כילוי הדלקים האלה ובדרך התייקרות שלהם (או התייקרות בגלל הפנמת עלויות בשל התחממות עולמית, היא איום מתמיד על היציבות הכלכלית והחברתית בכלכלה מוכוונת צמיחה. כרגע לא ידוע לדוגמה כיצד מקיימים חקלאות בת קיימא שמסוגלת להאכיל את כלל האנושות ללא תשומות של דלקים מחצביים.

ראו גם

קישורים חיצוניים

הערות שוליים

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 סקירה סטטיסטית של האנרגיה בעולם,2011,BP
  2. ^ Trade and Environment review 2013 - Wake Up Before Its Too Late UNCTAD
  3. ^ Trade and Environment review 2013 - Wake Up Before Its Too Late , UNCTAD עמ' 68
  4. ^ 7 million premature deaths annually linked to air pollution ארגון הבריאות העולמי, 25.3.2014
  5. ^ זיהום אוויר ובריאות כרזה של משרד הבריאות
  6. ^ IARC: Outdoor air pollution a leading environmental cause of cancer deaths, IARC PRESS RELEASE N° 221, 17 October 2013
  7. ^ The Cost of Air Pollution - Strengthening the Economic Case for Action, הבנק העולמי, The World Bank and Institute for Health Metrics and Evaluation, University of Washington, Seattle, 2016
אנרגיה

מושגים: אקסרגיהאנטרופיההחוק השני של התרמודינמיקההחזר אנרגיה על השקעת אנרגיהאנרגיה גלומהיחידות מידה לאנרגיה

אנרגיה

אנרגיה כלכלה וסביבה: משק האנרגיה העולמימשאבים מתכליםדלק מחצביפחםנפטגז טבעיאנרגיה גרעיניתבסיס אנרגטי לכלכלהייצור ראשונישיא תפוקת הנפטשיא תפוקת הפחםהתחממות עולמיתזיהום אווירעקרון העוצמה המקסימליתחקלאות ואנרגיה

אנרגיה מתחדשת: אנרגיה סולאריתאנרגיית רוחאנרגיה גאותרמיתייצור ראשוניאנרגיית יםביו דיזלאנרגיית גלי יםדלק אצותמשאבת חוםתנור שמשכבשן סולאריתאורת אור יוםכלי תחבורה מונעי רוחאנרגיה בת קיימא - ללא האוויר החם

שימור אנרגיה: פרדוקס ג'בונסBedZEDתחבורת אופנייםעירוניות מתחדשתבנייה ירוקהתאורת אור יוםצמחונותהתייעלות אנרגטית

אנרגיה בישראל: משק האנרגיה בישראלגז טבעי בישראלאנרגיה מתחדשת בישראלאנרגיה סולארית בישראלמוסד שמואל נאמןבתי זיקוק לנפטהחברה לאנרגיה מתחדשת אילת-אילות



זיהום

רקע וסוגי זיהום: זיהוםזיהום אווירהצטברות ביולוגיתהשפעות בריאותיות של זיהום אווירזיהום מיםזיהום קרקעזיהום במזוןזיהום אורזיהום אוויר מתחבורהזיהום תעשייתיחומרי הדברהמתכות כבדותדיאוקסיןכרייהדלק מחצביפחםהתחממות עולמיתגורם מסרטןטרטוגןמשבש אנדוקריניהשפעה חיצוניתחוק קואסהכחשת זיהום

זיהום בישראל: זיהום אוויר בישראלזיהום מים בישראלזיהום נחלים בישראלזיהום קרקע בישראלזיהום מזון בישראלתעשיות אלקטרוכימיותזיהום אוויר במפרץ חיפהרמת חובבזיהום האוויר בגוש דןהמשרד להגנת הסביבהאזרחים למען הסביבההקואליציה לבריאות הציבוראדם טבע ודיןצלולמגמה ירוקה

הקטנה ומניעת זיהום: אנרגיה מתחדשתגז טבעי בישראלתחבורה בת קיימאתחבורת אופנייםעירוניות מתחדשתתעשייה בת קיימאמעריסה לעריסהחקלאות בת קיימאמס פיגוכלכלה בת קיימאנתונים פתוחים