化石燃料

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石炭、化石燃料。石炭は数百万年の地質学的過程で形成され、バイオマスを固い岩のような炭素鉱物に変換します。固体であるため、採掘や輸送が容易です。石炭は重要なエネルギー源であり、歴史的に製鋼やその他の工業プロセスにおいて重要な成分でした。

化石燃料は、死んだ動植物の残骸から地下に形成された炭化水素含有物質であり、人間が抽出して燃焼、使用するためのエネルギーを放出します。主な化石燃料石炭石油天然ガスであり[1]、人間は鉱業掘削によって抽出します。化石燃料は、直接使用するための熱(たとえば、調理用)、動力エンジン(自動車の内燃機関など)、または発電のために燃焼させることができます。[2]

化石燃料の主な起源は、古代の光合成で生成された有機分子を含む、埋もれた死んだ生物の嫌気性分解です。[3]これらの原料から高炭素化石燃料への移行には、通常、数百万年、時には6億5,000万年以上の地質学的プロセスが必要です。[4]

化石燃料は、精製および化学産業によって他の化学物質または誘導体に変換することができます一般的に使用される精製化石燃料には灯油ガソリンプロパンが含まれ、一般的な化学物質にはほとんどのプラスチック肥料や農薬などの農薬が含まれます2018年現在、世界の主要な一次エネルギー源は石油(34%)、石炭(27%)、天然ガス(24%)であり、世界の一次エネルギー消費における化石燃料の85%のシェアに相当します非化石源には、原子力(4.4%)、水力発電が含まれます(6.8%)、およびその他の再生可能エネルギー源(4.0%、地熱太陽潮汐木材廃棄物を含む)。[5]世界の最終エネルギー消費量全体に占める再生可能エネルギー源(従来のバイオマスを含む)の割合は、2018年には18%でした。[6]

化石燃料は、燃料の抽出、輸送、消費など、使用のあらゆる段階で深刻な環境被害を引き起こし、地域社会に直接的な悪影響を及ぼします。最も重要なことは、化石燃料の燃焼により、年間約350億トン(35ギガトン)の二酸化炭素(CO 2)が発生し[7]、これは二酸化炭素排出量全体の約89%に相当します。[8] 地球上の自然のプロセス(主に海洋による吸収による)は、この量のごく一部しか吸収できないため、年間数十億トンの大気中二酸化炭素の純増加があります。[9]二酸化炭素は放射強制力を増大させる温室効果ガスであるため、化石燃料は地球温暖化海洋酸性化を引き起こす温室効果ガス排出の主な原因です。さらに、大気汚染による死亡のほとんどは化石燃料の燃焼生成物によるものです。この汚染は世界のGDPの3%以上を要し[10]化石燃料の段階的廃止により毎年360万人の命が救われると推定されています。[11]

化石燃料によって引き起こされる気候危機汚染、その他の悪影響の認識は、再生可能エネルギーを支持してそれらの使用をやめることに焦点を当てた広範な政策転換活動家運動につながりました。しかし、化石燃料産業は世界経済にとって非常に重要であり、歴史的に多額の助成金を受けているため、この移行は大きな経済的影響を与えると予想されます。多くの利害関係者は、この変更は単なる移行であり、化石燃料業界の座礁資産に対処するポリシーを作成する必要があると主張しています。の形での国際政策持続可能な開発目標7:手頃でクリーンなエネルギー持続可能な開発目標13:気候行動パリ気候協定は、世界レベルでこの移行を促進するように設計されています。2021年、国際エネルギー機関は、世界経済と社会が気候変動の最悪の影響を回避し、気候変動緩和の国際目標を達成したい場合、新しい化石燃料抽出プロジェクトを開くことはできないと結論付けました[12]

油田は地球上の特定の場所にのみ位置しているため[ 13]、一部の国のみが石油に依存していません。他の国々はこれらの国々の石油生産能力に依存しています

何百万年にもわたって地球の地殻の熱と圧力にさらされることによって死んだ植物の化石化した残骸から化石燃料が形成されたという理論は、アンドレアス・リバヴィウスによって「1597年の錬金術[錬金術]」で最初に導入され、後にミハイル・ロモノソフによって「早くも1757年そして確かに1763年までに」。[14] 化石燃料」という用語の最初の使用は、1759年のドイツ語の化学者Caspar Neumannの著作で、英語に翻訳されます。 「は「掘ることによって得られた;地球に埋もれているのが見つかった」という意味です。英語の名詞「化石」が主に18世紀初頭に死んだ生物を指すようになる前。[17]

何百万年も前に無酸素条件下で大量に死んで沈殿した水生植物プランクトン動物プランクトンは、嫌気性分解の結果として石油と天然ガスを形成し始めました地質学的な時間の経過とともに、この有機物と混ざり合い、無機堆積物のさらに重い層の下に埋もれていきました。結果として生じる高温高圧により、有機物は化学的に変化し、最初はオイルシェールに見られるケロゲンとして知られるワックス状の物質になりました。 、そしてカタジェネシスとして知られているプロセスで液体および気体の炭化水素にさらに熱を加えます。これらの熱駆動変換(酸素原子の除去によって典型的な有機物と比較してエネルギー密度を増加させる)にもかかわらず[18]、燃焼で放出されるエネルギーは依然として光合成起源です。[3]

陸生植物は石炭とメタンを形成する傾向がありました。炭田の多くは、地球の歴史の石炭紀にまでさかのぼります。陸生植物はまた、天然ガスの供給源であるタイプIIIケロゲンを形成します。化石燃料は自然のプロセスによって継続的に形成されますが、形成に数百万年かかり、既知の実行可能な埋蔵量が新しいものよりもはるかに早く枯渇するため、再生不可能な資源に分類されます。[19] [20]

特定の燃料には、さまざまな有機化合物が含まれています。炭化水素の特定の混合物は、密度、粘度、沸点、融点などの特徴的な特性を燃料に与えます。たとえば、天然ガスなどの一部の燃料には、非常に低沸点のガス状成分しか含まれていません。ガソリンやディーゼルなどの他のものには、はるかに高沸点の成分が含まれています。

重要性

化石燃料は、燃焼(二酸化炭素と水に酸化)され、単位質量あたりかなりの量のエネルギーを生成するため、非常に重要です。燃料としての石炭の使用は、記録された歴史よりも前のものです。金属鉱石製錬するための炉の運転には石炭が使用されました浸透からの半固体炭化水素も古代に燃やされましたが[21]、それらは主に防水と防腐処理に使用されました。[22]

石油の商業的利用は19世紀に始まり、主に石油ランプで使用するための動物由来の油(特に鯨油)に取って代わりました。[23] [より良い情報源が必要]

かつて石油生産の不要な副産物として燃え上がった天然ガスは、今では非常に貴重な資源と見なされています。[24]天然ガス鉱床もヘリウムの主な供給源です。

従来の原油よりもはるかに粘稠な重質原油や、瀝青が砂や粘土と混ざり合って見られるオイルサンドは、2000年代初頭に化石燃料の供給源として重要性を増し始めました。[25]オイルシェールおよび同様の材料は、高分子量の有機化合物の複雑な混合物であるケロゲンを含む堆積岩であり、加熱(熱分解)すると合成原油を生成します。追加の処理により、他の確立された化石燃料の代わりにそれらを使用することができます。2010年代と2020年代には、そのような資源の高さから、そのような資源の搾取からの投資が失われました。 より容易に処理される埋蔵量と比較した炭素コスト。[26]

18世紀後半以前は、風車水車は小麦粉の製粉木材の製材、水の汲み上げなどの作業に必要なエネルギーを提供し、木材や泥炭の燃焼は家庭の熱を提供していました。化石燃料、最初は石炭、後に石油を蒸気機関に大規模に使用することで、産業革命が可能になりました同時に、天然ガスや石炭ガスを利用したガス灯が広く使われるようになりました。内燃機関の発明と自動車およびトラックでのその使用どちらも化石燃料から作られたガソリンディーゼル油の需要が大幅に増加しました。他の交通手段、鉄道航空機も化石燃料を必要とします。化石燃料の他の主な用途は、発電石油化学産業の原料としてです。石油採掘の残り物であるタールは、道路の建設に使用されます。

環境への影響

グローバルカーボンプロジェクトは、1880年以降のCO 2の増加が、さまざまな発生源が次々と増加することによってどのように引き起こされてきたかを示しています。

化石燃料の燃焼には、多くの負の外部 性があります。環境への悪影響は、燃料を使用する人々を超えて影響が及ぶ場合です。実際の効果は、問題の燃料によって異なります。すべての化石燃料は、燃焼時にCO 2を放出するため、気候変動が加速します石炭の燃焼、および程度は少ないが石油とその派生物は、大気中の粒子状物質スモッグ酸性雨の原因となります。[27] [28] [29]

青の年輪、サンゴ、氷床コアからのプロキシデータを使用した、過去2000年間の全球表面温度の再構築。[30]直接観測データは赤で示され、すべてのデータは5年間の移動平均を示しています。[31]
2020年、再生可能エネルギーは、欧州連合の主要な電力源として初めて化石燃料を追い抜きました。[32]

気候変動は主にCO2のような温室効果ガスの放出によって引き起こされ、化石燃料の燃焼がこれらの排出の主な原因です。世界のほとんどの地域で、気候変動は生態系に悪影響を及ぼしています。[33]これには、種の絶滅への貢献(地球温暖化による絶滅のリスクも参照)と、人々の食料生産能力の低下が含まれ、世界の飢餓の問題に追加されます。世界の気温の継続的な上昇は、生態系と人々の両方にさらなる悪影響をもたらすでしょう。世界保健機関は、気候変動が21世紀の人間の健康に対する最大の脅威であると述べています。[34] [35]

化石燃料の燃焼により硫酸硝酸が生成され、酸性雨として地球に落下し、自然地域と建築環境の両方に影響を与えます。大理石石灰岩で作られた記念碑や彫刻は、酸が炭酸カルシウムを溶解するため、特に脆弱です

化石燃料には、大気中に放出される放射性物質、主にウラントリウムも含まれています。2000年には、世界中で約12,000トンのトリウムと5,000トンのウランが石炭の燃焼から放出されました。[36] 1982年の間に、米国の石炭燃焼はスリーマイル島事故の155倍の放射性を大気中に放出したと推定されている[37]

石炭を燃やすと、大量のボトムアッシュフライアッシュも発生します。これらの材料は、たとえば米国の生産量の約40%を利用して、さまざまな用途で使用されています(フライアッシュの再利用を参照)。[38]

燃焼による影響に加えて、化石燃料の収穫、処理、流通にも環境への影響があります。石炭採掘方法、特に山頂採掘とストリップ採掘は、環境に悪影響を及ぼし、海洋石油掘削は水生生物に危険をもたらします。化石燃料の井戸は、一過性のガス排出を介してメタンの放出に寄与する可能性があります。石油精製所は、大気汚染や水質汚染など、環境にも悪影響を及ぼします。石炭の輸送には、ディーゼル機関車を使用する必要があります[なぜですか?]一方、原油は通常タンカー船で輸送されるため、追加の化石燃料を燃焼させる必要があります。

化石燃料の悪影響に対抗するために、さまざまな緩和努力がなされてきました。これには、再生可能エネルギーなどの代替エネルギー源を使用する動きが含まれます環境規制は、これらの排出を制限するためにさまざまなアプローチを使用しています。たとえば、フライアッシュなどの廃棄物を大気中に放出することを禁止する規則。その他の取り組みには、化石燃料への増税などの経済的インセンティブや、ソーラーパネルなどの代替エネルギー技術への補助金が含まれます。[29]

2020年12月、国連は、温室効果ガスの排出量を削減する必要があるにもかかわらず、さまざまな政府が化石燃料を「倍増」場合によってはCOVID-19回復刺激資金の50 以上を代替エネルギーではなく、化石燃料の生産。国連事務総長のアントニオ・グテーレスは、「人類は自然との戦争を行っています。これは自殺です。自然は常に反撃します。そして、それはすでに力と怒りを増してそうしています」と宣言しました。しかし、グテーレス氏はまた、米国が中国やEUなどの他の大規模排出国に参加して目標を達成するというジョー・バイデンの計画を期待して、希望の理由はまだあると述べた。2050年までの正味ゼロ排出量。 [39] [40] [41]

病気と死

2014年に、世界のエネルギー生産が単一の供給源を通じて満たされていれば、エネルギー生産に起因するであろう世界の死亡者数の仮説。

化石燃料の燃焼による粒子状物質やその他の大気汚染は、吸入すると病気や死を引き起こすため、化石燃料による環境汚染は人間に影響を与えます。これらの健康への影響には、早死、急性呼吸器疾患、喘息の悪化、慢性気管支炎、肺機能の低下などがあります。貧しく、栄養不足で、非常に若く、非常に年をとっていて、呼吸器疾患やその他の健康状態が悪い人は、より危険にさらされています。[42]世界の大気汚染による死者の総数は年間700万人に達します。[43] [いつ?]

すべてのエネルギー源は本質的に悪影響を及ぼしますが、データは、化石燃料が最高レベルの温室効果ガス排出を引き起こし、人間の健康にとって最も危険であることを示しています。対照的に、現代の再生可能エネルギー源は、人間の健康にとってより安全で、よりクリーンであるように見えます。EUにおける事故と大気汚染による死亡率は、テラワット時あたり次のとおりです。石炭(24.6人の死亡)、石油(18.4人の死亡)、天然ガス(2.8人の死亡)、バイオマス(4.6人の死亡)、水力発電(0.02人の死亡)、核エネルギー(0.07人の死亡)、風力(0.04人の死亡)、および太陽(0.02人の死亡)。各エネルギー源からの温室効果ガス排出量は、トン単位で次のとおりです。石炭(820トン)、石油(720トン)、天然ガス(490トン)、バイオマス(78〜230トン)、水力(34トン)、原子力エネルギー(3トン)、風力(4トン)、太陽光(5トン)。[44]データが示すように、石炭、石油、天然ガス、およびバイオマスは、水力、原子力、風力、および太陽光発電よりも高い死亡率と高いレベルの温室効果ガス排出を引き起こします。科学者たちは、化石燃料源を原子力に置き換えることで、180万人の命が救われたと提案しています。[45]

段階的廃止

化石燃料の段階的廃止とは、化石燃料の使用と生産を段階的にゼロにすることです。

これは、進行中の再生可能エネルギー転換の一部です。化石燃料の段階的廃止における現在の取り組みには、輸送暖房などの分野で化石燃料を持続可能なエネルギー源に置き換えることが含まれます化石燃料の代替には、電化グリーン水素航空バイオ燃料などがあります。段階的廃止政策には、需要側と供給側の両方の制約が含まれますが[46]、需要側のアプローチは化石燃料の消費を削減しようとしますが、供給側のイニシアチブは、エネルギー転換と排出量の削減のペースを加速するために生産を制約しようとします。

移行するだけ

公正な移行と脱炭素化を求めるメルボルンの抗議者
公正な移行は、労働組合運動[47]によって開発された枠組みであり、経済が持続可能な生産に移行し、主に気候変動との戦いと生物多様性の保護に移行する際に、労働者の権利と生計を確保するために必要なさまざまな社会的介入を網羅していますヨーロッパでは、公正な移行の支持者は、たとえば、石炭以外の雇用機会が不足している石炭依存の開発途上地域の石炭労働者のために、社会的正義と気候正義を統合したいと考えています。[48]

ダイベストメント

2021年の時点で、14.6兆ドルを所有する1,300の機関が化石燃料産業から売却されました。[49]

化石燃料ダイベストメントまたは化石燃料ダイベストメントと気候ソリューションへの投資は、化石燃料の抽出に関与する企業に関連する株式、債券、その他の金融商品を含む資産の制度的ダイベストメントに社会的、政治的、経済的圧力をかけることによって気候変動を減らす試みです。燃料

化石燃料ダイベストメントキャンペーンは2011年に米国のキャンパスで実施され、学生は化石燃料産業への寄付投資を、気候変動の影響を最も受けるクリーンエネルギーやコミュニティへの投資に変えるよう行政に促しました[50] 2012年、メイン州のユニティカレッジは、化石燃料からの寄付金 を売却した[51]最初の高等教育機関になりました。

2015年までに、化石燃料ダイベストメントは、歴史上 最も急速に成長しているダイベストメント運動であったと報告されています。[52] 2021年10月、世界中で39.2ドルの資産に相当する合計1,485の機関が、化石燃料からの売却を開始または約束した。[53]
投資:企業、政府、および家庭は、再生可能エネルギー(太陽光、風力)、電気自動車および関連する充電インフラストラクチャ、エネルギー貯蔵、エネルギー効率の高い暖房システム、炭素回収および貯蔵、水素を含む、2020年の脱炭素化に5,013億ドルを投資しました。[54]
コスト:再生可能エネルギー源の導入がますます普及するにつれて、コストは減少しました。特に、ソーラーパネルによって生成されるエネルギーのコストは減少しました。[55]
均等化発電原価(LCOE)は、発電所の寿命全体にわたる平均正味現在の発電コストの尺度です。

エネルギー部門

2014年、世界のエネルギー部門の収益は約8兆米ドルであり、[56]化石燃料が約84%、原子力が4%、再生可能エネルギー(水力発電を含む)が12%でした。[57]

2014年には、世界中の証券取引所に1,469の石油・ガス会社が上場し、時価総額は4.65兆米ドルでした。[58] 2019年、サウジアラムコは上場され、世界最大の新規株式公開後[59]、取引2日目に2兆米ドルの評価額に達しました。[60]

経済効果

2018年の化石燃料による大気汚染は、2.9兆米ドル、つまり世界のGDPの3.3%を占めると推定されています。[10]

補助金

国際エネルギー機関は、2019年の世界政府の化石燃料補助金は3200億ドルであると推定しました。[61]

2015年のレポートでは、20の化石燃料会社を調査し、収益性は高いものの、社会に隠された経済的コストも大きいことがわかりました。[62] [63]報告書は2008年から2012年の期間またがり 、次のように述べてます2008年のExxonMobil 。」[62] :4  石炭のみの企業の場合、影響はさらに悪化します。「社会への経済的コストは、すべての年で総収入を上回り、このコストは、収入1ドルあたり約2ドルから約9ドルの間で変動します」。[62] :5  この場合、総収入には「雇用、税金、供給品の購入、間接雇用」が含まれます。[62] :4 

化石燃料の価格は、大気汚染や地球規模の気候破壊のコストなどの経済的外部性を考慮に入れると、一般に実際のコスト、つまり「効率的な価格」を下回ります。化石燃料は2015年に4.7兆ドルの 助成を受けており、これは2015年の世界のGDPの6.3%に相当し、2017年には5.2兆ドルに成長すると推定され、これは世界のGDPの6.5%に相当します。2015年の最大の5つの補助金は次のとおりです。中国は化石燃料補助金で1.4兆ドル、米国は6,490億ドル、ロシアは5,510億ドル、欧州連合2890億ドル、インドは2,090億ドルです。化石燃料への補助金がなかったとしたら、2015年の世界の炭素排出量は推定28%減少し、大気汚染関連の死亡者数は46%減少し、政府の歳入は2.8兆ドル(GDPの3.8%)増加しました。[64]

米国政府の補助金には、大規模な石油化学企業による海外プロジェクトのために、米国連邦政府の機関である米国輸出入銀行(USEIB)が提供する資金調達が含まれます。オバマ米大統領の政権時代、USEIBは、オーストラリアのクイーンズランド、南アフリカのムプマランガ、インドマディヤプラデーシュを含む世界中の70の化石燃料プロジェクトに資金を提供するために340億ドル近くを提供しました[65] '

政府補助金の効果

石油化学製品に対する国の補助金の主な効果は、新しい井戸への投資の増加を含む、抽出の増加です。石油価格は1バレルあたり50ドルと見積もられており、税制上の優遇措置やその他の米国政府の補助金により、新しい石油生産への投資の半分近くが利益を上げています。この米国政府の補助金は、今後数十年間で米国の石油生産量を170億バレル増加させると推定されています。[いつ?]この石油使用量の増加は、二酸化炭素60億トンに相当し、全体的な炭素収支を想定すると、2050年までの米国の石油生産量の20%を占めます。これにより、平均的な地球温暖化は2°Cに制限されます。[66]

も参照してください

脚注

  1. ^ 「化石燃料」ScienceDaily2021年10月29日取得
  2. ^ 「化石燃料」アイルランド地質調査所2021年10月29日取得
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参考文献

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外部リンク