Svart guld blir grönt

Grunden för den tekniska utvecklingen hos oss utgörs av stora mängder billig energi. Fossila bränslen som kol, olja och gas står idag för det mesta av denna energi. En dag kommer världens sinande reserver av fossila bränslen att ta slut. Förbränningen av fossila bränslen bidrar även till de utsläpp av växthusgaser som påverkar klimatet. I framtiden kommer dock den markbundna energin även att ha en avgörande roll. Då kommer fossila bränslen också att bli mer miljövänliga samt att man kommer att utnyttja den värme som finns i jordens inre, vilken anses ha stor potential som en energikälla för framtiden.

Bild: Oljeplattform med förbättrade borrtekniker så att mer olja kan utvinnas ur marken.

(https://www.tumblr.com/search/oljeplattform)

Fossila bränslen blir miljövänliga genom nya tekniker

De fossila bränslena kol, olja och gas förstör vår miljö, men världen är fortfarande beroende av dessa. De kan dock göras miljövänligare genom nya metoder som minimerar föroreningarna. Ta en vanlig morgon. Väckarklockan ringer och du tänder lamporna och häller i vatten i vattenkokaren medan brödet värms i brödrosten. Kanske har du redan satt på radion medan du tar en snabb dusch. Det är nu dags att gå ut och starta bilen och köra till jobbet. Känner du möjligen igen dig i några eller flera av dessa morgonritualer? Utan de fossila bränslena kol, olja och gas hade elektricitet och transporter varit omöjligt.

Bild: Kemisk energi ligger lagrad i de fossila bränslena kol, olja och gas.

(https://www.studi.se/l/fossila-branslen)

På jorden är vi nu 7,5 miljarder invånare som via vägguttaget har tillgång till ström. Förnybara energikällor som sol och vind är vi här uppe i Norden bra på att producera och på Island har man kommit längst i utvecklingen. All el på Island baseras idag på jordvärme och vattenkraft. Elförbrukning baserade på förnybara energikällor har stor framgång i såväl Norge som Sverige, Finland och Danmark och man hör till tio i topp i världen. Dessvärre är Nordens förmåga att ställa om till förnybara energikällor endast en droppe i havet ur ett internationellt perspektiv.

Tittar man på transportsektorn passerade 1,2 miljarder personbilar tillverkningen år 2014, och mindre än 0,1 procent av dessa var elbilar. De största konsumenterna av olja är idag USA och Kina som gör av med 19 respektive 11 miljoner fat olja varje dag. Om man bortser från någon mindre nedgång i samband med globala kriser i världen så har energiförbrukningen stadigt rört sig uppåt. 1970 förbrukade vi 5 miljarder ton olja, 2003 låg vi på 10 miljarder ton och 2014 var vi uppe i 13 miljarder ton.

Vår energi utvinns idag till 85 procent av fossila bränslen, där miljontals ton råolja också används för att producera asfalt eller raffiniera kemikalier som paraffin, fotogen och smörjolja.

Bild: Kinesiska kolgruvan Haerwusu är en av de största i världen och kan i nuvarande takt producera kol i 75 år.

(https://umhgroup.com.hk/en/about/)

Världen drivs av alger och växter

De fossila bränslena utvinns alla ur marken genom att antingen grävas eller pumpas upp i form av olja eller gas. Förutom olja och gas kommer även så kallad geotermisk energi och de radioaktiva ämnen som ger energi i kärnkraftverk från jordens innandömme, men kallas inte för fossila bränslen. Fossila bränslen bildas av dött organiskt material i form av döda djur och växter. I från sumpväxter kommer mestadels kol medan gas utgörs av fossiliserade alger och i viss mån mikroskopiska djur.

Olja och gas har samma ursprung, men olja bildas vid lägre temperaturer. För att algerna ska omvandlas till olja måste de begravas i sediment som exempelvis gyttja. Miljön måste vara syrefri så att det organsika materialet inte kan brytas ned av något djur, men för att det sedan ska kunna omvandlas till olja måste tryck och värme tillkomma från de sedimentlager som byggs på ovanifrån. Det här begreppet är det så kallade "oljefönstret" och bestäms av den geotermiska gradienten, som talar om hur mycket temperaturen stiger i förhållande till markdjupet.

När gradienten ligger mellan 1,8 grader och 5,5 grader per hundra meters djup, bildas olja. Om däremot temperaturen ligger under 40 grader, oberoende av markdjup, bildas ingen olja. Tung råolja bildas dock vid 40 grader på tusen meters djup. Lättare typer av olja bildas när det organiska materialet befinner sig ned mot tretusen meters djup med en temperatur över 55 grader. Stiger istället temperaturen ännu mer och når över 120 grader bildas istället naturgas men ingen olja.

Bild: Olje -och gasfönstret.

(https://oilandgasgeology.com/)

Oljan rör sig upp mot ytan

Vanligtvis bildas olja i massiva bergarter som lersten och skiffer där det inte går att pumpa upp oljan och kallas för oljemigration, vilket innebär att oljan måste flytta sig till en annan bergart. Oljan rör sig sakta men säkert upp mot ytan p.g.a. att den är lättare än de kringliggande stenmassorna. De ytliga bergarterna måste vara porösa så att oljan kan ta sig ända dit upp, samtidigt som oljan måste stängas in av ett lock av exempelvis lera för att inte stiga upp ur marken och förångas.

Källorna kommer dock att sina en dag

För att bilda kol, olja och gas tar det flera miljoner år. Visserligen kan forskarna idag likna den processen i laboratoriet på bara några timmar, men det kräver så mycket oerhört mycket energi att det bränsle som finns att tillgå i laboratoriet ändå vore meningslöst att använda sig av. Således är fossila bränslen en resurs som tar så lång tid att återskapa så att den räknas som ändlig.

Experterna förutspår att de oljereserver vi idag känner till kommer att räcka fram till 2050. Men då ska man också ha med i beräkningen att denna förutsägelse hela tiden ändras, eftersom geologerna inte med säkerhet kan fastställa hur mycket olja det egentligen finns på vår planet. Den geologiska kartläggningen går hela tiden framåt och nya fyndigheter träffas på vartefter. Olja som för 20-30 år sedan varit oåtkomlig har idag kunnat utvinnas med hjälp av ny borrteknik kan styra borrkronan med en lodrät precision på under en meter och kan som djupast nå ner till över tio kilometers djup.

Men innan oljelagren är helt uttömda kommer världen att få en varningssignal då den globala oljeproduktionen nått sin topp och börjat sjunka, "peak oil". Ända sedan 1970-talet har experterna befarat att vi närmar oss denna oljeproduktionstopp, men stora oljeproducenter som exempelvis Saudiarabien menar att de inte ens är i närheten av att tömma sina oljereserver och kan förse världen med olja under en ansenlig tid framledes. En siffra från 2014 visar att Saudiarabiens oljereserv beräknas till 267 mijarder fat och idag producerar de 11,5 miljoner fat per dag.

När det gäller kolet ser det helt annorlunda ut då dagens beräkning, om än med viss försiktighet, visar på 869 miljarder ton kol i kända reserver. Enligt dagens kolförbrukning motsvarar det 115 år. Det finns även mer optimistiska uppskattningar som skulle vara  upp till fem gånger större och då skulle kolet räcka i ytterligare 500 år, men det är som sagt än bara uppskattningar.

Bild: Oljearbetare i färd med att kontrollera oljepumpen, ett smutsigt och farligt arbete på en oljekälla.

(https://illvet.se/naturen/raamnen/hur-bildas-olja)

Världen får dock betala sitt pris för användningen av fossil energi

Koldioxiden från förbränning i kraftverk eller motorer har inte en naturlig plats i atmosfären, utan var inlåst i marken för hundratals miljoner år sedan. När vi de senaste 200 åren har hämtat upp fossila bränslen ur marken och förbrännt dessa har det resulterat i en 40 procentig ökning av koncentrationen koldioxid i atmosfären. Koldioxid hör ju till de så kallade växthusgaserna som hindrar värmestrålning från att lämna atmosfären vilket har resulterat i en global uppvärmning av hela jordklotet.

Men det är inte enbart koldioxiden som utgör ett problem vid förbränning av kol eftersom det också smutsar ner vår miljö med ämnen som exempelvis svavel, arsenik, kväveoxider och sot. Lungsjukdomar, smog och surt regn är en följd av den globala eldningen utav 8 miljarder ton kol om året. Det verkar således som om vi även i framtiden utvinna en stor del av vår energi från kol. Till följd av detta har man anammat ny teknik som ska se till att kolkraftverken blir mer miljövänliga genom att förgasa kolet och fånga in de skadliga ämnena från att släppas ut i luften.

Kina använder lika mycket kol som alla de andra länderna tilsammans men ligger en bra bit efter när det gäller att bygga miljövänliga kolkraftverk. Även om oljan inte förorenar lika mycket som kolförbränningen så skadar oljeutsläpp naturen istället. Ett exempel på en av de värsta oljekatastroferna i modern tid var när tankfartyget Exxon Valdez grundstötte utanför Alaskas kust 1989 och 750 000 fat råolja läckte ut i havet. Tv-bilderna som sändes visade havsfåglar insmorda i svart olja.

Det saknas fortfarande alternativa energikällor i världen

Trots de fossila bränslenas minskade tillgångar och de medförda föroreningarna som släpps ut när de förbränns, förekommer problem i utfasningen av dessa. Priserna gör fortfarande fossila bränslen konkurrenskraftigare och tillförlitligare än de förnybara alternativen, som geotermi eller vind- och solenergi. Sinar däremot reserverna av fossila bränslen med följden av att priserna stiger, kan världen få svårt att hinna få fram ny alternativa lösningar och ändra sin energiförbrukning. Det här scenariot kan enligt vissa forskare äventyra vår framtid och till och med vara slutet på människans utveckling.

Robin Hansson vid George Mason University i Virginia i USA har lagt fram en teori om "Det stora filtret", som ett svar på varför forskare ännu inte hittat något livstecken i universum. Han menar att om oljan sinar innan forskare och experter utvecklat en alternativ energikälla, begränsas även möjligheten till interstellära rymdresor och även möjligheten att bygga upp en högteknologisk civilisation på någon annan närliggande planet. Varje gång vi använder fossila energikällor till annat än att försöka utveckla alternativa energikällor blir vägen till stjärnorna allt avlägsnare och svårbemästrad.

Bild: Kokning skiljer bensin från olja.

(https://vackerunderbar.se/?p=28362)

Med hjälpa av ny teknik kan tidigare svåråtkomliga reserver av olja och gas pumpas upp från havets botten. Framtida undervattensanläggningar som den i Åsgardfältet vid Svalbard utanför Norge kommer att möjliggöra utvinning av tidigare oåtkomliga reserver av olja och gas.

Bild: En gaskompressor installeras på Åsgardsfältet.

(https://evolution.skf.com/sv/innovativt-paa-djupet/)

Jordens inre urkraft tappas med hjälp av ny teknik

Trots att jordens skorpa har svalnat så pass mycket att vi kan leva på den, sedan över 4,5 miljarder år då jorden var en flytande het massa, är temperaturen i jordens inre fortfarande hög. Geofysikerna uppskattar denna värme som 47 terawatt som hela tiden sipprar ut genom jordskorpan från värmen i jordens inre och dels från sönderfall av radioaktiva grundämen.

En evig energi källa är således bergvärmen

Geotermisk energi har en klar fördel gentemot de andra förnybara energikällorna, eftersom tillförseln av energi är stabil,  pågår hela dygnet runt oberoende av årstider och inte orsakar några miljöproblem. Två metoder finns att tillgå för att hämta upp värmen från jordens inre. Det enklaste är att låta en vätska fara runt i en nedsänkt slang som befinner sig nere i marken och avger värme högre upp i anläggningen. Den andra metoden går ut på att pumpa upp varmt vatten ur marken och låta vattnet avge sin energi i ett geotermiskt kraftverk på markytan.

Redan vid en temperatur av 30 grader kan vattnet nyttjas för att värma upp bostäder, växthus och fiskodlingar. Inom det här området finns en stor outnyttjad potential för geotermisk energi, men som som måste göra sig konkurrenskraftig. Omställningen är dock igång på Island, Filippinerna, Mexico och Italien som utmanas med att värmen i marken inte räcker. Vatten måste nämligen finnas på ett visst djup och måste även vara i rörelse, för att borrhålet inte ska torka ut för fort.

Med den nya tekniken CPG kan man dra nytta av jordens inre värme även på platser där de geologiska förhållandena inte tidigare ansågs som lämpliga. CPG-tekniken utnyttjar koldioxid från traditionella fossila kraftverk för att utvinna värme eftersom koldioxid har lättare att ta sig igenom berggrunden än vad vatten har.

Bild: Bergvärme.

(https://www.formandfunction.se/slipp-fula-element-med-bergvarme/)

Koldioxid utvidgas även vid uppvärmning och gör CPG-kraftverk upp till 10 gånger effektivare än traditionella geotermiska kraftverk. Visar sig resultaten av den nya CPG-tekniken tillfredsställande kan ännu fler länder nyttja denna helt miljövänliga energi från jordens inre.