Eén van de meest wijdverbreide overtuigingen over fossiele brandstoffen – olie, aardgas en steenkool – is dat deze stoffen zijn begonnen als dinosaurussen. Er is zelfs een oliemaatschappij, Sinclair, die een Apatosaurus als icoon gebruikt. Dat dino-bronverhaal is echter een mythe. Wat wel waar is: deze brandstoffen zijn lang, lang geleden ontstaan – in een tijd dat die “verschrikkelijke hagedissen” nog op aarde rondliepen.
Fossiele brandstoffen slaan energie op in de bindingen tussen de atomen die hun moleculen vormen. Verbranding van de brandstoffen verbreekt die bindingen. Hierdoor komt de energie vrij die oorspronkelijk van de zon kwam. Groene planten hadden die zonne-energie miljoenen jaren geleden met behulp van fotosynthese in hun bladeren opgesloten. Dieren aten sommige van die planten op, waardoor die energie in het voedselweb terechtkwam. Andere planten stierven en verrotten.
Al deze organismen kunnen, wanneer ze sterven, worden omgezet in fossiele brandstoffen, merkt Azra Tutuncu op. Zij is geowetenschapper en petroleumingenieur aan de Colorado School of Mines in Golden. Maar daarvoor zijn de juiste omstandigheden nodig, waaronder een zuurstofvrije (anoxische) omgeving. En tijd. Heel veel tijd.
De kolen die we nu verbranden, zijn zo’n 300 miljoen jaar geleden ontstaan. In die tijd zwierven er dinosaurussen over de aarde. Maar die werden niet in steenkool verwerkt. In plaats daarvan stierven planten in moerassen en moerassen. Terwijl dit groen naar de bodem van die natte gebieden zakte, verging het gedeeltelijk en veranderde het in turf. Die natte gebieden droogden uit. Andere materialen zetten zich vervolgens af en bedekten het veen. Met hitte, druk en tijd veranderde die turf in steenkool. Om steenkool te winnen, moeten mensen nu diep in de aarde graven.
Onderwijzers en ouders, meld u aan voor The Cheat Sheet
Wekelijkse updates om u te helpen Science News for Students in de leeromgeving te gebruiken
Petroleum – olie en aardgas – komt voort uit een proces dat begon in oude zeeën. Kleine organismen, plankton genaamd, leefden, stierven en zonken naar de bodem van die oceanen. Naarmate puin in het water neerdaalde, bedekte het het dode plankton. Microben aten een deel van het dode plankton op. Chemische reacties veranderden deze begraven materialen verder. Uiteindelijk vormden zich twee stoffen: wasachtig kerogeen en een zwarte teer, bitumen genaamd (een van de bestanddelen van aardolie).
Het kerogeen kan verdere veranderingen ondergaan. Naarmate puin het dieper en dieper begraaft, wordt het steeds heter en komt het onder grotere druk te staan. Als de omstandigheden precies goed worden, verandert het kerogeen in de koolwaterstoffen (moleculen gevormd uit waterstof en koolstof) die wij kennen als ruwe olie. Als de temperaturen nog heter worden, verandert kerogeen in de nog kleinere koolwaterstoffen die wij kennen als aardgas.
De koolwaterstoffen in olie en gas hebben een lagere dichtheid dan het gesteente en water in de aardkorst. Dat zet ze aan om naar boven te migreren, tenminste tot ze vast komen te zitten in een of andere grondlaag waar ze niet langs kunnen. Als dat gebeurt, stapelen ze zich geleidelijk op. Dit vormt een reservoir van hen. En daar blijven ze in, totdat mensen naar beneden boren om ze vrij te maken.
Hoeveel is er?
Er is geen manier om te weten hoeveel steenkool, olie en aardgas er in de aarde begraven ligt. Zelfs een getal plakken op die hoeveelheid zou niet erg nuttig zijn. Een deel van deze fossiele brandstoffen bevindt zich nu eenmaal op plaatsen waar mensen ze niet veilig of betaalbaar vandaan kunnen halen.
En zelfs dat kan in de loop van de tijd veranderen, merkt Tutuncu op.
Zo’n 20 jaar geleden, zegt ze, wisten wetenschappers waar ze wat ze noemen “onconventionele bronnen” konden vinden. Dit waren ophopingen van olie en gas die niet met traditionele boortechnieken konden worden gewonnen. Maar toen bedachten bedrijven nieuwe en goedkopere manieren om deze bronnen naar boven te halen.
Een van deze methoden is hydraulisch breken. Beter bekend als fracking, het is wanneer boorders een mix van water, zand en chemicaliën diep in de grond injecteren om de olie en het gas naar boven te persen. In de nabije toekomst, zegt Tutuncu, “denk ik niet dat we zonder zullen komen te zitten. Het is gewoon een kwestie van verbeteringen in de technologie.”
Bij de verbranding van fossiele brandstoffen ontstaan kooldioxide en andere broeikasgassen. Deze kunnen bijdragen aan klimaatverandering en opwarming van de aarde. Om die reden hebben veel wetenschappers gewaarschuwd dat mensen moeten stoppen met het gebruik van fossiele brandstoffen. Alternatieven, zoals wind- en zonne-energie, produceren geen broeikasgassen.
Fossiele brandstoffen helemaal opgeven zal echter niet gemakkelijk zijn, althans niet in de nabije toekomst, zegt Tutuncu. Deze stoffen worden voor meer dan alleen energieproductie gebruikt. Kunststoffen en veel andere producten bevatten fossiele brandstoffen in hun receptuur. Wetenschappers en ingenieurs zullen met milieuvriendelijke vervangers voor al die producten moeten komen als de samenleving ervoor kiest om zich te ontdoen van de huidige afhankelijkheid van fossiele brandstoffen.