Fosil Yakıt nedir ve nasıl oluşur?

Fosil yakıt, jeolojik geçmişte yaşayan organizmaların kalıntılarının oksijensiz ortamda milyonlarca yıl boyunca çözülmesi (anaerobik ayrışma) gibi doğal süreçlerden oluşan gömülü yakıtlar için kullanılan genel bir terimdir. Bu anaerobik ayrışma, bitki ve hayvan gibi organik maddelerin jeolojik birikintilerinin yeryüzü kabuğu içinde yüzlerce milyon yıl boyunca ısı ve basınca maruz kalmasıyla teşkil eder ve bu maddelerin ham petrol, kömür, doğalgaz ve ağır yağlara dönüşmesi sağlar. Dolayısıyla, hidrokarbon ve yüksek oranlarda karbon içeriğine sahip olan kömür, petrol ve doğalgaz gibi doğal enerji kaynaklarına fosil yakıt adı verilmektedir.

Fosil yakın kullanımı tarihçesi?

Oluşumu milyonlarca yıl süren fosil yakıtların kullanımı daha tarihöncesi dönemde başlamış ve bu kullanım insanlık tarihinde teknik yenilik, sınai üretim ve uygar toplumların kültürel ve sanatsal kaynaklarını desteklemek açısından önemli bir rol onaymıştır. Söz konusu tarihöncesi dönemde, insanlar yağ ve mineral yataklarını küçük miktarlarda işleterek ileri ki dönemlerde kalay, bronz ve demir üretimine yavaş yavaş zemin hazırlamıştır. Eski Babilliler, Mısırlılar ve Çinliler tarihöncesinde kömür, petrol ve doğalgaz gibi fosil yakıtları kullanan medeniyetlerdendir. Coğrafi olarak sınırlı olan petrol ve doğalgazın aksine, kömür daha yaygın bir kaynaktır ve 1000 yıldan fazla bir süredir maden yataklarından çıkarılmaktadır. Avrupa’nın 18. yüzyılda sanayi devrimini güçlendiren kömürün kullanımıdır. Bu ticari miktarlarda kömür kullanımına sonraki yüzyılda petrol ve doğalgaz da eklenmiştir. Bu üç fosil yakıt türü, hâlihazırda dünyadaki endüstriyel ve ekonomik faaliyetleri güçlendirmenin yanı sıra, aydınlatma, ısıtma, yemek pişirme ve ulaşım (otomobil, tren, uçak ve gemi) gibi açılardan toplumlara refah getirmeye devam etmektedir. Tüm kullanım şekilleri birlikte değerlendirildiğinde fosil yakıt tüketimi 1800 yılında 100 TeraWatt/saat’ten 2017 yılında 135000 TeraWatt/saat’e çıkmıştır. Aşağıdaki grafiklerden de görüleceği üzere, fosil yakıt kullanımı 19uncu yüzyıldan itibaren sürekli artmış ancak bu artış 1940’lardan itibaren ivme kazanmıştır.

Fosil yakıt kullanımı sırasında açığa ne çıkar ve etkisi nedir?

Ekstraksiyon ve taşıma aşamalarında kömür, petrol ve doğal gazın çevreye etkileri farklılık göstermektedir. Bu aşamaların yanı sıra, fosil yakıtların çevreye en önemli etkilerinden biri yandıklarında ortaya çıkan sera gazı salınımları ve insan sağlığına zararlı hava kirletici maddelerden kaynaklanmaktadır. Tüm fosil yakıtlar yakıldıklarında başta karbon dioksit (CO2) ve azot protoksit (N2O) gibi sera gazları ve partikül madde (PM10 ve PM2,5), karbon siyahı, polisiklik aromatik hidrokarbon (PAH), civa, nitrojen dioksit (NO2), kükürt dioksit (SO2), karbon monoksit (CO), Ozon (O3), sülfat (SO₄²-), nitrat (NO3-) ve uçucu organik bileşik (volatile organic chemicals-VOCs) gibi hava kirletici maddeler açığa çıkartılar. Bu salınımlar yerel, bölgesel, ulusal ve küresel düzeyde meydana gelen çeşitli halk sağlığı ve çevresel tehditlere yol açmaktadır. Söz konusu karbon dioksit (CO2) ve azot protoksit (N2O) sera gazı salınımları etkileri dünya genelinde hissedilen ve muhtemelen geri dönüşü olmayacak sonuçlara yol açacak iklim değişikliğine büyük ölçüde katkı sunmaktadır. Ağırlıklı olmak üzere kömürün yanması sonucu ortaya çıkar ve hava kirliliğine yol açarak halk sağlığını tehdit eden hava kirletici maddelerden Sülfür dioksit (SO2) emisyonları, asit yağmuru ve zararlı partikül madde oluşumuna katkı sunar ve astım, burun tıkanıklığı ve pulmoner inflamasyon gibi solunum hastalıklarını şiddetlendirebilir. Tüm fosil yakıt kullanımlarının bir yan ürünü olan azot oksit (NOx) emisyonları, akciğer dokusunu yakabilen ve insanları astım, bronşit ve diğer kronik solunum hastalıklarına karşı daha duyarlı hale getirebilen asit yağmuru ve yer seviyesi ozonu oluşumuna katkıda bulunur.

Asit yağmuru, kükürt dioksit ve azot oksitlerin, atmosferdeki su, oksijen ve diğer kimyasallarla karıştığında ortaya çıkar ve asit oranı hafif yüksek yağmur ve yağışlar olarak teşkil eder. Asit yağmuru, ağaçlara zarar verebilir, orman ekosistemlerini zayıflatabilir göl ve akarsu asiditelerini arttırarak balıklara ve diğer su organizmalarına zarar verebilir.

Fosil yakıt kullanımı sonucu ortaya çıkan partikül maddeler ise mikro ölçekte ebatları dolayısıyla solunum yollarından insan vücuduna girerek kronik bronşit, şiddetli astım ve erken ölüm olaylarına sebep olmaktadır. Bu etkiler özellikle gençler, yaşlılar ve solunum hastalıkları çekenler arasında daha şiddetlidir.

Kömürlü termik santraller, havadaki en büyük cıva emisyon kaynağıdır. Havadaki cıva toprağa çöktükçe, yavaş yavaş su kaynaklarına sızarak balıklarda birikip besin zinciri doğrultusunda kuş, diğer hayvanlar ve son olarak insana geçer ve halk sağlığını tehdit eder.

Fosil yakıt atığı nedir?

Ürettikleri enerji miktarı bakımından tercih edilen fosil yakıtlar, doğada nadiren saf ve kullanıma hazır bir halde bulunurlar. Çoğunlukla çıkartıldıktan sonra rafine edilip daha saf ve kullanılabilir bir forma dönüştürülürler ve bu süreç bertaraf edilmesi gerek büyük miktarda atık madde ortaya çıkarmaktadır. Bu atık maddelerin taşınması ve bertaraf edilmesi çevre ve halk sağlığı yönünden maliyetlidir.

Kömür, diğer fosil yakıtlara kıyasla yüksek karbon içermenin yanı sıra büyük miktarda toksik ağır metal ve kimyasal madde içerdiği için kirli bir yakıt olarak bilinmektedir. Yüksek miktarda kükürt içeren kömürler termik santrallerde kullanılmadan önce rafine edilip saflaştırılmalıdır. Bu işlem, atık maddelerden arındırılması için kömürün ezilmesini ve yıkanmasını kapsamaktadır. Böylelikle, nihai hedefine taşınan arıtılmış kömür, arkasında kömür bulamacı, arsenik, cıva, krom, kadmiyum ve diğer ağır metalleri içeren sulu bir atık bırakmaktadır. Kömür yakıldığında ise, sağlığa zararlı başka maddeler atık olarak açığa çıkmaktadır. Yanmadan sonra geride kalan bu maddeler uçucu kül ve dip küllerinden oluşan kömür külü olarak bilinmektedir. Uçucu kül, kömürlü termik santralinin bacalarına takılan filtreler tarafından yakalanır. Ancak, böyle bir filtre sistemi bulunmuyorsa, bu atık doğrudan hava kirliliği olarak yayılır. Dip külü ise fırının altında kalan atık maddeye verilen addır. Bu iki kül tipi büyük miktarda toksik ağır metal içermekte olup, özenli ve dolayısıyla maliyetli bir şekilde imha edilmesini gerekmektedir. Sırasıyla yanmadan önce ve sonra açığa çıkan kömür bulamacı ve kömür külü, büyük kapalı rezervuarlarda depolanmaktadır. Bu rezervuarların sızdırmazlığı dikkatli bir şekilde sağlanmadığı takdirde, söz konusu toksik atık maddeler yüzey ve yeraltı su kaynaklarına sızabilir. İçme suyundaki ve havadaki toksik ağır metallerin varlığını kanser, solunum hastalıkları, yeni doğanlarda komplikasyon, üreme bozukluğu, nörolojik hasar gibi birçok hastalığa yol açmaktadır (referans: Hava kirliliği ve sağlık etkileri- Kara Rapor, Temiz Hava Hakkı Platformu).

Petrol ve doğalgaz doğal rezervlerinden çıkarıldığında, jeolojik oluşumlar içine hapsolmuş suyu yüzeye çıkmaktadır. Açığa çıkan bu su, çözünmüş katı maddeleri, ağır metalleri, hidrokarbonları ve doğal olarak ortaya çıkan ancak insan tüketimi için uygun olmayan miktarlarda radyoaktif maddeler içerebilmektedir. Doğal su ve toprak kaynaklarının kirlenmesini önlemek için, bu su sızdırmaz rezervuarlarda depolanmaktadır. Ancak, doğal afetler sonucu bu rezervuarların tahrip olması önüne geçilemez sağlık sorunlarını doğurabilmektedir. Petrol ve doğalgaz çıkarılmasında üretilen atık sular, doğal su kaynaklarındaki doğal yaşamı da etkileyebilmektedir. Doğal su ağlarına sızan petrol ve gaz, balık ve su kuşlarına yapışabilmekte ve algler ve planktonları tahrip ederek kırılgan su ekosistemlerinin temel besin kaynaklarını tahrip edebilmektedirler. Ayrıca, söz konusu atık sulardaki ağır metaller, düşük miktarlarda bile balıklar için toksik olabilmekte olup, insan sağlığını olumsuz yönde etkileyecek şekilde besin zincirine geçebilmektedir.

Fosil yakıt kullanımının iklim değişikliğine katkısı nedir?

Dünya atmosferdeki bazı gazlar, yeryüzünden yansıyan güneş ışınlarının bir bölümünü tekrar yeryüzüne göndererek bu ışınların yaydığı ısının kaçmasını engellemektedir ve adeta bir battaniye görevi görmektedir. Bunlar gazlar su buharı, karbondioksit (CO2), metan, azot protoksit ve kloroflorokarbonlardan (CFC’ler) oluşmaktadır. “Sera gazı” olarak adlandırılan ve ısıyı hapsetme özelliğine sahip olan bu gazlar temelde dünya yüzeyinde ısıtarak yaşamı mümkün kılmaktadırlar. Dolayısıyla, bu gazların atmosferdeki konsantrasyonlarındaki değişimler iklim değişikliğine yol açmaktadır. Birinci sanayi devriminden beri insan faaliyetleri, dünyada atmosferindeki doğal sera gazı dengesini ve konsantrasyonu önemli ölçüde etkilemektedir. 20ci yüzyılda ve günümüzde, kömür, dolağalgaz ve petrol gibi fosil yakıtların kullanılması, özellikle atmosferik karbondioksit (CO2) konsantrasyonunu önemli ölçüde arttırmaktadır. Bu artışın nedeni, fosil yakıtların yanmasında açığa çıkan karbonun havadaki oksijenle birleşerek karbondioksit üretmesidir. Ayrıca he ne kadar daha düşük ölçüde olsa da, fosil yakıtların kullanımı azot protoksit (N2O) konsantrasyonunu da arttırmaktadır. Söz konusu karbon dioksit (CO2) ve azot protoksit (N2O) sera gazı salınımları etkileri dünya genelinde hissedilen ve muhtemelen geri dönüşü olmayacak sonuçlara yol açacak iklim değişikliğine büyük ölçüde katkı sunmaktadır.

Fosil yakıt neden tercih edilir?

Fosil yakıtların kullanımının iklim değişikliğine yol açan önemli bit etken olması ve dolayısıyla dünya ve kaynaklarını büyük ölçüde zarar vermesine rağmen, fosil yakıtlar günümüzde hala enerji ihtiyacının ana kaynağını oluşturmaktadır. Fosil yakıtların teşkil ettiği sorunlar ve bunun yanı sıra yenilebilir enerjinin faydaları uzun zamandır bilinmektedir. Ancak, küresel enerji tüketimi ve ihtiyacı tarihte hep artmış ve günümüzde enerji ihtiyacının % 80’ini fosil yakıtlardan elde edilmektedir. Bu tercihin altında yatan dört temel neden sıralanabilir:

– Fosil yakıtların enerji verimliliği yüksektir. Fosil yakıt rezervleri milyonlarca yıl boyunca eski bitki ve mikroorganizmaların organik maddelerinin sıkıştırılması ve ısıtılması sonucu oluşmasından dolayı yoğun karbon birikintilerine içermektedirler ve dolayısıyla bir bakıma yoğunlaştırılmış enerji rezervuarlarıdırlar. Karbon yoğunluğu yüksek olan fosil yakıtların enerji kapasite yüksektir ve dolayısıyla az miktarda fosil yakıt çok fazla enerji üretebilir. Fosil yakıtların bu özelliği, 18ci yüzyılda Avrupa’nın odun yerine kömürü yakıt olarak tercih etmesinin altında yatan sebeptir ve sonuç olarak da 1ci sanayi devrimine yol açmıştır.

– Fosil yakıtların doğada hazır halde var olması onları elverişli kılmaktadır. Her ne kadar fosil yakıtlar milyonlarca yıllık doğal süreçler sonucu oluşmuşsa da günümüzdü kullanıma hazır şekilde doğada hazır halde var oldukları için üretimine yönelik bir çalışma gerektirmezler. Ayrıca, fosil yakıtlar çıkarılması ve depolanması için var olan bir yöntem mevcuttur.  Bunun yanı sıra, güneş, jeotermal ve rüzgârdan elde edilecek alternatif enerjiler için kullanım şekillerini belirlemeden önce verimli bir şekilde toplama, dönüştürme ve depolama yöntemlerinin belirlenmesi ve geliştirilmesi gerekmektedir.

-Fosil yakıtların diğer bir elverişli özelliği ise zaman ve mekândan bağımsız olarak ulaşılabilir olmalarıdır. Uygun hava koşullarına bağlı olan ve gece veya bulutlu hava durumlarının engellediği güneş enerjisinden farklı olarak, fosil yakıtlar, zaman, hava durumu ve coğrafi konumdan bağımsız olarak uygun altyapının bulunduğu her yerde kullanılabilir.

– Fosil yakıtlar iki asırdan beri dünyanın birçok yerinde ana enerji kaynağı oldukları için, gerek teknolojik kullanım yöntemleri gerek kullanım tercihleri köklü bir şekilde toplumlarda yerleşmiş durumdadır. Her ne kadar iki asır insan tarihinde uzun bir süre teşkil etmese de, geçtiğimiz iki asır sanayi devrimlerini içerdiği ve toplum ve medeniyetlerin yaşam şekillerinin köklü bir şekilde dönüştürdüğü için önemli bir yer teşkil etmektedir.