الفحم هو مصدر طاقة موجود تحت أقدامنا. إنه صخر قابل للاشتعال ، ويتكون من مادة نباتية متفحمة. على الرغم من أنه من الممكن العثور على الفحم على السطح ، إلا أن معظمه يوجد في رواسب تحت الأرض.
يعتبر الفحم أيضًا “وقودًا أحفوريًا”. حصل على هذا الاسم لأن جزءًا من تكوينه قد يأتي من نباتات ما قبل التاريخ التي نمت على كوكبنا. بدلاً من التحلل ، في ظل الظروف المناسبة ، يتحلل ويخزن طاقته.
بدأ “عصر الفحم” خلال العصر الكربوني ، والذي يقدر أنه بدأ قبل 390 مليون سنة. لذلك ، يتم تحديد جودة الفحم حسب نوع الغطاء النباتي الذي شكله ، والعمق الذي دفن فيه ، والضغط ودرجة الحرارة الموجودة في موقع الترسيب.
يمكن أن يكون الفحم مصدرًا رائعًا للطاقة. يمكن أن يؤدي أيضًا إلى تدمير البشرية في نهاية المطاف. فيما يلي المزايا والعيوب الرئيسية للفحم الذي يجب مراعاته.
قائمة فوائد الفحم
1. إنها واحدة من أكثر مواردنا المتاحة على نطاق واسع.
في الولايات المتحدة ، هناك احتياطيات كافية من الفحم لتوفير مستويات الطاقة الحالية لما يقرب من 4 قرون. على الصعيد العالمي ، تقدر شركة بريتيش بتروليوم أن هناك ما يكفي من الفحم في الاحتياطيات المؤكدة لتغطية أكثر من 150 عامًا من الإنتاج مع احتياجات اليوم. يمنحك هذا توفرًا يبلغ ثلاثة أضعاف ما هو متاح من النفط أو الغاز الطبيعي ، بينما لا يزال في متناولك. يُعتقد أن أكثر من 1 تريليون طن متري موجودة في الاحتياطيات المؤكدة على مستوى العالم في هذا الوقت.
2. وقود بنيتنا التحتية الحالية.
لقد عرفنا طبيعة الفحم القابلة للاحتراق منذ القرن السابع عشر. كانت بعض المجتمعات تحرق الفحم السطحي لعدة قرون أخرى. تم بناء مجتمعنا الحديث على الطاقة التي يمكن أن ينتجها الفحم. انتقل هذا المورد من النيران والمداخن إلى الغلايات ومحطات الطاقة. نحن نعرف كيفية حصاد الفحم واستخدامه بسرعة وبتكلفة معقولة لتلبية احتياجاتنا.
3. إنها واحدة من أرخص أشكال الطاقة في العالم.
عادة ما تكون الكهرباء التي تنتجها طاقة الفحم أقل من 0.03 دولار لكل كيلوواط / ساعة. في 16 مارس 2018 ، كان سعر الطن القصير من الفحم 63.00 دولارًا. تم تداول أنواع معينة من الفحم ، مثل الفحم الحراري ، بسعر أقصاه 40 دولارًا أمريكيًا اعتبارًا من 24 مارس 2018. مقارنة بمتوسط تكلفة مواقد الحطب أو تسخين النفط والغاز أو التدفئة الكهربائية ، يعتبر الفحم سعرًا معقولاً للغاية بالنسبة لبعض العائلات ، فإن تكلفة شهر من تسخين الغاز تساوي 4 أطنان من الفحم التي كان من الممكن شراؤها.
4. لديها القدرة على التحول إلى أنواع عديدة من الوقود.
في كثير من الأحيان ، سيحترق الفحم في حالته الطبيعية إذا كانت مستويات نقاء الرواسب عالية بما يكفي. يمكن أيضًا تحويل الفحم إلى وقود سائل أو وقود غازي. عند استهلاكها في حالة متغيرة ، تكون مستويات الجسيمات التي يتم إنتاجها أقل بكثير مما كانت عليه عند استهلاكها في حالتها الطبيعية. على الرغم من عملية التحويل ، لا يتغير عامل شحن الفحم أيضًا عند استهلاكه في صورة غازية أو سائلة.
5. يمكن أن تكون قادرة على المنافسة مع الموارد المتجددة.
على الرغم من أن طاقة الفحم في حالتها الأصلية قد تكون ضارة بالبيئة ، إلا أن استهلاك الفحم النظيف قصة مختلفة. تسمح التقنيات الحالية بالتقاط ما يصل إلى 90٪ من الانبعاثات الناتجة عن الفحم عند استهلاكه. يمكن أن يصبح التقاط هذه الانبعاثات مصدرًا جديدًا للطاقة نستخدمه أيضًا لأغراض مختلفة. يستخدم مشروع تكساس للطاقة النظيفة ، على سبيل المثال ، ثاني أكسيد الكربون الملتقط لتحسين خدمات استرداد النفط. أصبحت طاقة الفحم أنظف بنسبة 70٪ اليوم مما كانت عليه في عام 1970.
6. يمكن أن تنتج الطاقة في أي وقت.
على عكس العديد من أشكال الطاقة المتجددة ، يمكن إنتاج طاقة الفحم في أي وقت من اليوم وفي أي مستوى من مستويات الطلب تقريبًا. لا تحتاج المرافق لتخزين الطاقة إذا لم يكن هناك ما يكفي من الرياح لإنتاج الكهرباء للطلب المحلي أو إذا كانت السحب تمنع منشآت الطاقة الشمسية من تعظيم إنتاجها. تتمثل إحدى المزايا العظيمة للفحم في أنه إذا كانت هناك حاجة إلى الطاقة ، فكل ما عليك فعله هو إضافة المزيد من الفحم لمزيد من الطاقة.
7. إنه أنظف من أي وقت مضى.
قد يعتبر بعض الناس تقنيات الفحم النظيف خرافة ، لكن جودة الهواء حول منشآت الفحم الحديثة أفضل من أي وقت مضى مع خيار الطاقة هذا. محطات توليد الطاقة القديمة التي تعمل بالفحم تنبعث منها ملوثات بنسبة 90٪ أكثر من المنشآت الحديثة. عند دمجها مع تقنيات الفحم النظيف وخيارات إعادة التدوير ، يمكن التخلص من الكثير من النفايات الناتجة عن حرق الفحم أو استخدامها بطرق أخرى.
8. يتم استخدامه لإنشاء المنتجات التي نستخدمها كل يوم.
بالنسبة لمنتجات الصلب التي تستخدمها المجتمعات حول العالم كل يوم ، تنص رابطة الفحم العالمية على أن 74٪ من الإمداد يتم إنتاجه من خلال استخدام الفحم. يعتبر فحم الكوك أحد المكونات الرئيسية في عملية صناعة الصلب. في عام 2017 ، تم إنتاج أكثر من 1.6 مليار طن من الفولاذ لتلبية الاحتياجات المختلفة. على الرغم من أن الفحم ليس ضروريًا من الناحية الفنية لإنشاء الفولاذ ، إلا أن محتواه العالي من الكربون والقدرة على تحمل التكاليف العامة يجعله الخيار الأول للعديد من المصنِّعين.
9. هو عنصر أساسي في المنتجات المتخصصة الهامة.
يمكن استخدام الفحم لتوليد الطاقة وإنتاج الفولاذ ، ولكن هذه ليست استخداماته الوحيدة. الفحم عنصر أساسي في إنشاء مرشحات الكربون النشط. يمكن استخدام هذه المرشحات لتنقية الهواء وتنقية المياه ، وهي أيضًا جزء من المعدات المستخدمة في علاجات غسيل الكلى. يعتبر الكربون أيضًا جزءًا من تقنيات ألياف الكربون ، والتي يمكن العثور عليها في كل شيء من الدراجات إلى معدات البناء. ينتج الكربون أيضًا السيليكون والسيلانات التي نستخدمها في الشامبو ومستحضرات التجميل ومواد التشحيم.
10. يمكن أن يكون منقذا للحياة.
عندما يتحول الفحم إلى فحم منشط ، فإنه يصبح مادة مسامية للغاية جيدة في امتصاص العديد من المواد. في الواقع ، من الفعّال للغاية أن غرف الطوارئ في جميع أنحاء العالم غالبًا ما تحتفظ بمخزون لأنها يمكن أن تمتص السموم والمواد الكيميائية والأدوية وغيرها من العناصر التي يحتمل أن تكون خطرة على صحة الإنسان. من السهل جدًا القيام بذلك أيضًا ، مع توفر العديد من الأدلة عبر الإنترنت لمساعدة الأشخاص على إنشاء الفحم النشط الخاص بهم من الفحم.
11. يمكن أن تستمر إلى أجل غير مسمى إذا تم تخزينها بشكل صحيح.
يمكن أن يفقد الفحم بعضًا من تقلبه بمرور الوقت إذا لم يتم تخزينه بشكل صحيح. يجب أن تبقى جافة بحيث يمكن أن تستمر إلى أجل غير مسمى. كثير من الناس يخزنون الفحم في دلاء ، وهذا ليس مثاليًا ، لأنه سيتفاعل مع الرطوبة من البيئة. يجب تخزينها داخل أسطوانة أو حاوية محكمة الغلق لتجنب التفاعل مع جزيئات الماء وإطالة عمرها الافتراضي.
12. يقدم عامل تحميل عالي.
الفحم هو أحد موارد الطاقة القليلة التي لدينا والتي توفر عامل تحميل أكبر من 80٪. هذا يعني أنه يمكننا الحصول على أكثر من 80٪ من الطاقة الكامنة التي يحتوي عليها الفحم. ولهذا السبب ، يظل الفحم مصدرًا شائعًا للوقود. بالمقارنة مع حلول الطاقة المتجددة ، فإن عامل الحمولة للفحم هو أكثر من ضعف بعض خيارات الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح.
قائمة عيوب الفحم
1. يوفر إمكانات هائلة للضرر البيئي.
عندما يتم استهلاك الفحم ، فإنه يطلق جزيئات في الغلاف الجوي. كما أنه يطلق كمية كبيرة من ثاني أكسيد الكربون. عند الجمع بين هذه العناصر ، يمكن أن تزيد من تأثير انعكاس ضوء الشمس أثناء ارتطامها بكوكبنا ، مع الاحتفاظ بالحرارة بدلاً من السماح لها بالتبدد. ثم تسقط الجسيمات على السطح ، مما قد يؤدي إلى تلويثه ، في المناطق ذات الاستخدام العالي للكربون. يتطلب الفحم أيضًا الوصول إلى التعدين ، والذي يمكن أن يجرد الكوكب من الموارد اللازمة ، ويعرض المياه الجوفية للخطر ، ويضيف المزيد من الانبعاثات إلى الغلاف الجوي.
2. تدمير الموائل.
تُستخدم عمليات التعدين المختلفة لاستخراج الفحم من رواسبه الجوفية ، ولكن يتم استخدام طريقتين رئيسيتين فقط: التعدين العميق (تحت الأرض) والتعدين السطحي (الحفرة المفتوحة). حاليًا ، يتم إنتاج أكثر من 7.2 مليار طن من الفحم الصلب سنويًا من خلال طرق الاستخراج هذه. تتشكل حفر كبيرة في مناجم مفتوحة ، مما يقضي على قدرة البيئة الطبيعية على توفير موائل للحياة البرية المحلية. سيؤدي تعدين الفحم دائمًا إلى إزاحة شخص ما أو شيء ما عند حدوثه.
3. إنه منتج يستخدم بشكل أساسي على الصعيد الوطني.
تتمتع أكبر 10 دول منتجة للفحم في العالم اليوم بإمكانية الوصول إلى أكثر من 80٪ من إجمالي إمدادات الفحم. يتم تصدير 15 ٪ فقط من إنتاج الفحم ، وفقًا لرابطة الفحم العالمية ، إلى بقية العالم. وهذا يعني أن الصين والهند والولايات المتحدة وأستراليا تستهلك أكثر من 50٪ من الفحم المستخدم لتوليد الكهرباء كل عام لتلبية احتياجاتها المحلية.
4. قد يكون وفيرًا الآن ، لكن الفحم غير قابل للاستبدال.
لا يمكننا استبدال الفحم بمجرد إزالته من إيداعك. تتضمن العملية المطلوبة لتكوين الفحم ما يصل إلى 10 أضعاف كمية نفايات النبات ، من حيث الحجم ، لإنتاج الفحم. هذا يعني أنه من غير الفعال من حيث التكلفة ولا عمليًا تكرار إنتاج الفحم في بيئة معملية. إذا استمرت مستويات استهلاك الفحم في الارتفاع ، فقد يمر أقل من قرن قبل أن نستهلك احتياطيات العالم المعروفة لمصدر الطاقة هذا.
5. يسبب آثارًا جانبية مهددة للحياة عند الحرق.
يطلق الفحم مستويات عالية من ثاني أكسيد الكربون لأنه يحبس الطاقة من المواد النباتية المتحللة في الرواسب الجوفية التي عادة ما يتم إطلاقها. اعتمادًا على جودة الترسبات وكمية الكربون المحترق ، يمكن أن تتركز مستويات ثاني أكسيد الكربون بدرجة عالية بعد الإطلاق. يمكن لتقنيات التخزين أيضًا تركيز هذا الغاز. لن يكون الأمر خطيرًا فقط إذا تم استنشاقه ، فثاني أكسيد الكربون المركّز حمضي جدًا أيضًا. يمكن أن تلوث موارد المياه الجوفية ، وموارد التربة ، وتدمر المكونات الأخرى لبنيتنا التحتية الطبيعية.
6. يطلق أكثر من ثاني أكسيد الكربون في البيئة.
مع الفحم ، يعتبر ثاني أكسيد الكربون التهديد الرئيسي للغلاف الجوي والبيئة عند النظر في الانبعاثات. ومع ذلك ، فهي ليست الانبعاثات الوحيدة الناتجة عن استهلاك الفحم. حتى أكثر عمليات تعدين الفحم أمانًا يمكن أن تلوث المنطقة بالزئبق والكبريت والسيلينيوم والزرنيخ. عند الاحتراق ، يطلق الفحم أكاسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين وأول أكسيد الكربون.
7. يعرض عواقب تهدد حياة عمال المناجم.
مرض يسمى داء الرئة لدى عمال الفحم ، والذي يُطلق عليه غالبًا “مرض الرئة السوداء” ، منتشر جدًا في أولئك الذين يعملون في مناجم الفحم. يحدث هذا المرض عند استنشاق غبار الفحم لفترة طويلة من الزمن. حتى عند ارتداء معدات الحماية الشخصية واتباع جميع اللوائح الخاصة بالتعرض للغبار ، لا يزال هناك خطر حدوث هذا المرض. كانت المعدلات في ازدياد ، وفقًا لـ Popular Science ، خاصة في كنتاكي وفيرجينيا ، منذ أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، حيث أصبح عمال المناجم في الأربعينيات والخمسينيات من العمر أكثر شيوعًا.
8. يمكن أن تنتج الإشعاع.
إن استهلاك الفحم يولد الرماد. عندما يتم حرق جميع الشوائب ، فإن رماد الفحم هذا ، وفقًا لمجلة Scientific American ، يكون أكثر إشعاعًا من النفايات النووية. حتى “الرماد المتطاير” ، أو الجزيئات التي يتم إطلاقها في الغلاف الجوي عند استهلاك الفحم ، تحتوي على إشعاع أكثر 100 مرة مما يمكن أن تنتجه محطة للطاقة النووية بنفس مستويات الطاقة. وذلك لأن الفحم يحتوي على اليورانيوم أو الثوريوم ، والذي يتركز حتى 10 أضعاف مستوياته الأصلية من خلال عملية الاحتراق.
9. تنتج مستويات ضخمة من النفايات.
على مدى 10 سنوات ، تنتج محطات الطاقة التي تعمل بالفحم في الولايات المتحدة حوالي 1.2 مليار طن قصير من نفايات الفحم كل عام. على الرغم من وجود طاقة محتملة داخل هذه النفايات ، إلا أنه يتم إعادة تدوير 40٪ فقط. هذا يعني أن الولايات المتحدة يجب أن تدير بطريقة ما حوالي 80 مليون طن قصير من نفايات الفحم كل عام. بالنسبة لمعظم المرافق ، يعني ذلك إلقاء النفايات في مكب النفايات أو بركة الاحتواء.
10. إنه مورد “غير قابل للتحويل”.
معظم شركات الطاقة العاملة في البلدان التي لديها موارد فحم لا تبني محطات فحم جديدة ، حتى باستخدام تقنيات الفحم النظيف. تعتبر استثمارًا محفوفًا بالمخاطر لأن الصناديق المشتركة والبنوك والمؤسسات المالية الأخرى لن تدعم بنائها. وهذا يعني أن الجمهور سيضطر إلى دعم بنائه بما يصل إلى عدة مليارات من الدولارات كل عام. مع وضع حدود الكربون ، سيكلف تركيب منشأة جديدة ما يصل إلى 150 دولارًا للكيلوواط / ساعة.
11. قد تنتج أمطارًا حمضية حول محطات الاحتراق.
ثبت أن احتراق الفحم يطلق أكاسيد الكبريت في الغلاف الجوي. عندما تصل هذه الأكاسيد إلى ارتفاع كافٍ ، فإنها تتحول من ثاني أكسيد الكبريت إلى ثالث أكسيد الكبريت لأنها تتفاعل مع جزيئات الأكسجين. ثم يتفاعل ثالث أكسيد الكبريت مع جزيئات الماء الموجودة في الغلاف الجوي ، مكونًا حمض الكبريتيك. إذا تشكلت جزيئات الماء في السحب التي بددت المطر ، فإنها ستخلق أمطارًا حمضية. حول مصانع الفحم ، يمكن أن يكون هذا المطر الحمضي حمضيًا مثل الخل.
12. يمكن العثور عليها في المنتجات الغذائية.
يعتبر الفحم النشط مكونًا شائعًا في العديد من المنتجات الغذائية المختلفة منذ عام 2015. ويمكن العثور عليه أيضًا في المكملات الغذائية والعصائر. حتى أنه تم تحويله إلى معجون أسنان. تكمن مشكلة هذا المكون في أنه لا يمكنك التحكم في المواد التي يمتصها. إذا استهلكت ، يمكن أن تزيل العناصر الغذائية الحيوية أثناء معالجة الجسم ثم إزالتها.
توضح لنا المزايا والعيوب الرئيسية للفحم أنه مع الرعاية والابتكار ، يمكننا الاستمرار في تحسين الاستخدام الآمن لمصدر الطاقة هذا. إنه متوفر بكثرة وبأسعار معقولة ويستخدم تقنيات مجربة. كما أنه متاح بشكل أساسي لقلة مميزة وسيشكل دائمًا تهديدًا للتلوث البيئي.