ΣΤ2-ΟΡΥΚΤΟΙ ΑΝΘΡΑΚΕΣ - ΦΥΣΙΚΟ ΑΕΡΙΟ
- Βιβλίο σελίδες 26-33
- Τετράδιο Εργασιών σελίδες 35-44
Οι ορυκτοί άνθρακες, ή αλλιώς γαιάνθρακες, βρίσκονται στο υπέδαφος. Σχηματίστηκαν εκεί κατά τη διάρκεια πολλών εκατομμυρίων χρόνων από φυτά, που καταπλακώθηκαν από στρώματα εδάφους μετά από φυσικές καταστροφές. Η ενέργεια που είναι αποθηκευμένη στο γαιάνθρακα ήταν από τις πρώτες πηγές που αξιοποιήθηκαν από τον άνθρωπο.
ΟΡΥΚΤΟΙ ΑΝΘΡΑΚΕΣ - ΕΝΑ ΠΟΛΥΤΙΜΟ ΣΤΕΡΕΟ |
Οι γαιάνθρακες που σχηματίστηκαν στο υπέδαφος δεν έχουν όλη την ίδια μορφή.
Οι άμορφοι άνθρακες αποτελούν την πιο συνηθισμένη μορφή ορυκτών ανθράκων. Ονομάζονται έτσι, γιατί η διάταξη των ατόμων του άνθρακα που τους αποτελούν είναι τυχαία, δεν έχει συγκεκριμένη μορφή. Η αξιοποίησή τους γίνεται με την καύση, οπότε η χημική τους ενέργεια μετατρέπεται σε μορφές που μπορούμε να αξιοποιήσουμε πιο εύκολα. Τα κοιτάσματα των άμορφων ορυκτών ανθράκων περιέχουν, εκτός από άνθρακα, νερό και διάφορα άλλα συστατικά. Η σύστασή τους εξαρτάται από το χρόνο που παρέμειναν θαμμένα στο υπέδαφος καθώς και από τις συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης.
|  |
 |
Οι ορυκτοί άνθρακες δεν είναι πάντοτε άμορφοι. Ένα ιδιαίτερα πολύτιμο είδος ορυκτού άνθρακα είναι το διαμάντι. Το διαμάντι είναι καθαρή μορφή κρυσταλλικού άνθρακα, αποτελείται δηλαδή από διαφανείς κρυστάλλους. Η διάταξη των ατόμων του άνθρακα στο διαμάντι δεν είναι άμορφη. Κάθε άτομο άνθρακα ενώνεται με άλλα τέσσερα όμοια άτομα σχηματίζοντας τετράεδρα. Αυτή η δομή είναι που κάνει το διαμάντι πολύ σκληρό, το πιο σκληρό υλικό στη φύση. Στην ιδιότητά του αυτή, στη σκληρότητά του, οφείλεται και η ονομασία του: «αδάμαντας», αυτός δηλαδή που δε δαμάζεται.
|
Εξόρυξη του άνθρακα
Τα κοιτάσματα ορυκτού άνθρακα μπορεί να είναι επιφανειακά ή υπόγεια. Επιφανειακά ονομάζονται τα κοιτάσματα που βρίσκονται μέχρι 30 μέτρα από την επιφάνεια της Γης. Τα κοιτάσματα αυτά αποτελούνται συνήθως από λιγνίτη. Για την εξόρυξη των επιφανειακών κοιτασμάτων απομακρύνεται αρχικά το χώμα και τα πετρώματα, για να αποκαλυφθούν τα στρώματα του άνθρακα, που βρίσκονται από κάτω. Στη συνέχεια γίνεται η συλλογή του ορυκτού άνθρακα και η μεταφορά του με ταινιόδρομους. Η εξόρυξη των υπόγειων κοιτασμάτων είναι πολύ πιο δύσκολη και δαπανηρή. Για την εξόρυξη των υπόγειων κοιτασμάτων είναι αναγκαία η κατασκευή ειδικών εγκαταστάσεων, των ορυχείων. Τα υπόγεια ορυχεία φτάνουν σε βάθος 200-300 μέτρων, αλλά υπάρχουν και περιπτώσεις, όπου ο άνθρακας συλλέγεται από βάθος 1.000 μέτρων κάτω από την επιφάνεια της Γης. Η κυκλοφορία στο ορυχείο γίνεται μέσα από ένα σύστημα στοών και ανελκυστήρων, ενώ για τη μεταφορά του ορυκτού άνθρακα χρησιμοποιούνται βαγονέτα, που κινούνται πάνω σε ειδικές ράγες.
 | 
Η εξόρυξη του άνθρακα δεν είναι μια ακίνδυνη υπόθεση. Με την πρόοδο της τεχνολογίας τα ατυχήματα περιορίστηκαν σημαντικά, ωστόσο η εργασία στα ορυχεία εξακολουθεί να είναι ακόμα και σήμερα δύσκολη και επικίνδυνη.
|  |
Οι ανθρακωρύχοι εργάζονται χωρίς καθόλου φυσικό φως σε στοές με υψηλή υγρασία και χαμηλή θερμοκρασία. Για την ασφάλειά τους οι ανθρακωρύχοι χρησιμοποιούν ειδικό εξοπλισμό: κράνος με φακό προσαρμοσμένο στο επάνω μέρος, μπότες, γάντια και φιάλη με αέρα. Στο ορυχείο ο αερισμός γίνεται με ειδικούς αεραγωγούς, που τροφοδοτούν τις στοές με φρέσκο αέρα από την επιφάνεια. Οι φιάλες όμως μπορεί να αποδειχτούν σωτήριες στην περίπτωση κάποιου ατυχήματος, καθώς τροφοδοτούν με αέρα τους ανθρακωρύχους, ώσπου να φτάσουν τα συνεργεία διάσωσης.
Ώς τις αρχές του περασμένου αιώνα, στα τρένα, στα πλοία καθώς και στις περισσότερες μηχανές των εργοστασίων, οι άνθρωποι χρησιμοποιούσαν σαν καύσιμο τον ορυκτό άνθρακα. Σταδιακά, η χρήση του πετρελαίου αντικατέστησε τους ορυκτούς άνθρακες στα περισσότερα μέσα μεταφοράς και στα εργοστάσια, όχι μόνο λόγω κόστους, αλλά και γιατί εφευρέθηκε η μηχανή εσωτερικής καύσης.
ΟΙ ΟΡΥΚΤΟΙ ΑΝΘΡΑΚΕΣ ΩΣ ΠΗΓΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ |
Ο "βασιλιάς" εκθρονίστηκε
Από τον 18ο αιώνα και μέχρι τις αρχές του 2ού οι ορυκτοί άνθρακες ήταν ο αδιαφιλονίκητος "βασιλιάς" των καυσίμων. Τρένα που ονομάζονταν "καρβουνιάρηδες" και τεράστια ατμόπλοια που διέσχιζαν τους ωεκανούς κινούνταν με τον ατμό που παραγόταν από το νερό το οποίο εξατμιζόταν χάρη στην καύση του άνθρακα. Ακόμη και οι μηχανές των εργοστασίων λειτουργούσαν με καύση του άνθρακα. Η ανακάλυψη της μηχανής εσωτερικής καύσης, που χρησιμοποιεί ως καύσιμο τα παράγωγα του πετρελαίου, έριξε τον "βασιλιά" από τον θρόνο του.
|  |
Η χρήση των ορυκτών ανθράκων περιορίστηκε σε εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Στην Ελλάδα τέτοια εργοστάσια είναι τα θερμοηλεκτρικά εργοστάσια της ΔΕΗ, τα οποία κατασκευάζονται σε διάφορα σημεία της χώρας κοντά σε κοιτάσματα λιγνίτη. Μέσα από το δίκτυο της ΔΕΗ η ηλεκτρική ενέργεια μεταφέρεται στη συνέχεια σε όλη τη χώρα.
|
Όταν οι ορυκτοί άνθρακες καίγονται, τα άτομα του άνθρακα ενώνονται με άτομα οξυγόνου του ατμοσφαιρικού αέρα και παράγουν διοξείδιο του άνθρακα, ελευθερώνοντας μεγάλη ποσότητα ενέργειας σε μορφή θερμότητας. Η θερμότητα χρησιμοποιείται για την παραγωγή ατμού, που περιστρέφει ειδικές γεννήτριες οι οποίες παράγουν ηλεκτρική ενέργεια. Η ηλεκτρική ενέργεια μεταφέρεται, μέσω του δικτύου, στους καταναλωτές.
|
 |
Οι ορυκτοί άνθρακες περιέχουν, εκτός από άνθρακα και νερό, ενώσεις του θείου και του αζώτου, οι οποίες με την καύση παράγουν οξείδια που ρυπαίνουν το περιβάλλον και είναι επιβλαβή για την υγεία.
|
Εγχώρια Παραγωγή Η.Ε. ανά μορφή καυσίμου (Πηγή: ΔΕΣΜΗΕ 2008)
Πηγές Ηλεκτροπαραγωγής στην ΕΕ των 27 (2008) Πηγή: European Commission; Energy Statistics;Statistical pocketbook 2010
| 
Κοιτάσματα λιγνίτη στην Ελλάδα
|
Άλλες χρήσεις των ορυκτών ανθράκων
 |
|
Ορυκτός άνθρακας ή ξυλοκάρβουνο;
Το πρώτο καύσιμο που χρησιμοποίησε ο άνθρωπος, για να ζεσταθεί, ήταν το ξύλο. Αργότερα, ανακαλύφθηκαν οι ορυκτοί άνθρακες, οι οποίοι μπορούσαν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως καύσιμο στις πρώτες μηχανές που κατασκευάστηκαν. Πολλές φορές μπερδεύουμε τους ορυκτούς άνθρακες με το ξυλοκάρβουνο που χρησιμοποιούμε στην καθημερινή μας ζωή. Η σόμπα, η ψησταριά και το μαγκάλι λειτουργούν με ξυλοκάρβουνα.
Σε αντίθεση με τους ορυκτούς άνθρακες που παίρνουμε από το υπέδαφος, τα ξυλοκάρβουνα κατασκευάζονται τεχνητά με τη θέρμανση, με το «ψήσιμο» ξύλων σε περιβάλλον με όσο το δυνατό λιγότερο οξυγόνο. Η παρασκευή των ξυλοκάρβουνων γίνεται από τους καμινιέρηδες στα καρβουνοκάμινα, μικρούς λόφους από ξύλα που σκεπάζονται με φύλλα και χώμα. Στο κέντρο των λόφων υπάρχει ένα άνοιγμα, που φτάνει μέχρι τη βάση τους. Από εκεί οι καμινιέρηδες βάζουν φωτιά στο καμίνι, οπότε τα ξύλα θερμαίνονται σε περιβάλλον με λιγοστό αέρα. |  |
Τα αποθέματα φυσικού αερίου σχηματίστηκαν πριν από 10-15 εκατομμύρια χρόνια από αμέτρητους φυτικούς και ζωικούς μικροοργανισμούς που ζούσαν στη θάλασσα. Αυτοί οι μικροοργανισμοί, αφού πέθαναν, εγκλωβίστηκαν στον πυθμένα της θάλασσας και καλύφθηκαν από λάσπη, άμμο και χώματα, χωρίς οξυγόνο. Με την πάροδο εκατομμυρίων χρόνων σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και πίεσης μετασχηματίστηκαν σε μίγματα υδρογονανθράκων, σε φυσικό αέριο και σε πετρέλαιο. Το φυσικό αέριο συγκεντρώθηκε σε φυσικές κοιλότητες μεταξύ των πετρωμάτων, συνήθως στις ίδιες περιοχές όπου δημιουργήθηκαν και κοιτάσματα πετρελαίου.
ΦΥΣΙΚΟ ΑΕΡΙΟ - ΕΝΑ ΠΟΛΥΤΙΜΟ ΑΕΡΙΟ |
Από τι αποτελείται το φυσικό αέριο
Το φυσικό αέριο, όπως και το πετρέλαιο, αποτελείται από μόρια ατόμων υδρογόνου και άνθρακα ή όπως τα ονομάζουμε αλλιώς, μόρια υδρογονανθράκων. Η διαφορά τους είναι ότι το φυσικό αέριο αποτελείται από ελαφρύτερα μόρια, που στις συνηθισμένες για τη Γη θερμοκρασίες και στην ατμοσφαιρική πίεση είναι σε αέρια κατάσταση, ενώ το πετρέλαιο, επειδή αποτελείται κυρίως από τα βαρύτερα μόρια υδρογονανθράκων, είναι συνήθως σε υγρή κατάσταση. Όταν συμπιεσθεί ή ψυχθεί, και το φυσικό αέριο μετατρέπεται σε υγρό.
|  |
Το κύριο συστατικό του είναι το μεθάνιο, περιέχει όμως σε πολύ μικρότερη ποσότητα και άλλους υδρογονάνθρακες, όπως αιθάνιο, προπάνιο και βουτάνιο. Το προπάνιο και το βουτάνιο είναι αέρια, που χρησιμοποιούνται ως καύσιμα στα καμινέτα και στους αναπτήρες. Το φυσικό αέριο, σε αντίθεση με το υγραέριο που χρησιμοποιείται στις φιάλες, είναι ελαφρύτερο του αέρα. Το γεγονός αυτό κάνει τη χρήση του πιο ασφαλή, αφού σε περίπτωση διαρροής δε συγκεντρώνεται κοντά στο πάτωμα, αλλά διαχέεται στο χώρο και διαφεύγει.
Μεταφορά του φυσικού αερίου
 |
Η μεταφορά και η διανομή του φυσικού αερίου μπορεί να γίνει σε αέρια μορφή μέσω δικτύου αγωγών είτε σε υγρή μορφή σε δεξαμενές. Η Ελλάδα προμηθεύεται φυσικό αέριο από τη Ρωσία και την Αλγερία. Για τη μεταφορά του φυσικού αερίου από τη Ρωσία μέχρι την Αθήνα υπάρχει ένα δίκτυο υπόγειων αγωγών, που διασχίζει βουνά και πεδιάδες. Η πύλη εισόδου του ρωσικού φυσικού αερίου στη χώρα μας είναι ο μετρητικός σταθμός Σιδηροκάστρου, όπου ελέγχεται η ποιότητα και μετριέται η ποσότητα του εισαγόμενου φυσικού αερίου.
Ο δεύτερος προμηθευτής μας είναι η Αλγερία. Ειδικό δεξαμενόπλοιο μεταφέρει το υγροποιημένο φυσικό αέριο από το λιμάνι Σκίκντα της Αλγερίας στο νησί της Ρεβυθούσας κοντά στα Μέγαρα Αττικής. Το μακρύ ταξίδι του φυσικού αερίου όμως δε σταματά εδώ. Το δίκτυο διανομής στις ελληνικές πόλεις για τον εφοδιασμό επιχειρήσεων και σπιτιών φτάνει σε μήκος τα 6.500 χιλιόμετρα, όση είναι περίπου και η ακτίνα της Γης! Η χρήση του φυσικού αερίου στη χώρα μας ξεκίνησε μόλις πριν από μερικά χρόνια. Καθώς το δίκτυο επεκτείνεται διαρκώς, όλο και περισσότεροι θα μπορούμε να χρησιμοποιούμε φυσικό αέριο αντί για πετρέλαιο. |
Χρήση του φυσικού αερίου
 |  |
Πολλές φορές χρησιμοποιούμε εσφαλμένα τη λέξη "γκάζι" για να περιγράψουμε όλα τα αέρια καύσιμα, αγνοώντας τις διαφορές που έχουν στην προέλευση και στις ιδιότητες.
Το υγραέριο είναι προϊόν της κλασματικής απόσταξης του πετρελαίου, αποτελείται από προπάνιο και βουτάνιο και είναι βαρύτερο από τον αέρα, με αποτέλεσμα, σε περίπτωση διαρροής, να συγκεντρώνεται χαμηλά και να μη διαφεύγει. Το φωταέριο, που χρησιμοποιήθηκε στο παρελθόν για τον φωτισμό της Αθήνας, ήταν προϊόν απόσταξης των λιθανθράκων και η βιομηχανική παραγωγή του ήταν πηγή σοβαρής μόλυνσης. |  |
Το φυσικό αέριο είναι μια πηγή ενέργειας που σήμερα καλύπτει περίπου το 23% των παγκόσμιων ενεργειακών αναγκών. Τα αποθέματά του όμως είναι περιορισμένα. Το φυσικό αέριο χρειάστηκε εκατομμύρια χρόνια για να σχηματιστεί και με τον ρυθμό με τον οποίο το καταναλώνουμε εκτιμάται ότι τα αποθέματά του θα εξαντληθούν σε 100 χρόνια περίπου.
ΤΟ ΦΥΣΙΚΟ ΑΕΡΙΟ ΩΣ ΠΗΓΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ |
 |
Το φυσικό αέριο χρησιμοποιείται ως καύσιμο:
|
Η καύση του φυσικού αερίου
Οι επαγγελματίες μάγειροι χρησιμοποιούν κουζίνες φυσικού αερίου και όχι ηλεκτρικές, γιατί έχουν μεγαλύτερη θερμαντική ικανότητα και μπορούν να ελέγχουν πιο εύκολα τη ροή θερμότητας, ανοίγοντας ή κλείνοντας την παροχή αερίου.
 |  |
Το πετρέλαιο, οι γαιάνθρακες και το φυσικό αέριο χαρακτηρίζονται ορυκτά καύσιμα, διότι είναι αποθηκευμένα στο υπέδαφος και έχουν προέλθει από τον μετασχηματισμό φυτικών ή ζωικών οργανισμών, οι οποίοι εγκλωβίστηκαν στο εσωτερικό της γης για εκατομμύρια χρόνια σε υψηλές θερμοκρασίες και πιέσεις.
ΠΕΤΡΕΛΑΙΟ, ΟΡΥΚΤΟΙ ΑΝΘΡΑΚΕΣ Ή ΦΥΣΙΚΟ ΑΕΡΙΟ; |
Τα αποθέματα των ορυκτών καυσίμων δεν είναι ανεξάντλητα. Τα ορυκτά καύσιμα είναι μη ανανεώσιμοι φυσικοί πόροι.
Η υπερεκμετάλλευσή τους θα οδηγήσει σε εξάντλησή τους.
Η υπερεκμετάλλευσή τους θα οδηγήσει σε εξάντλησή τους.
Ορυκτά καύσιμα και περιβάλλον
Το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) είναι ένα από τα αέρια του θερμοκηπίου και οι μεγάλες ποσότητες που απελευθερώνονται στην ατμόσφαιρα από την καύση των ορυκτών καυσίμων ενοχοποιούνται για την αύξηση της θερμοκρασίας του πλανήτη, εξαιτίας του φαινομένου του θερμοκηπίου. Η αύξηση της θερμοκρασίας της γης έχει σοβαρότατες συνέπειες στο κλίμα, τα οικοσυστήματα, αλλά και το ανθρωπογενές περιβάλλον.
|  |
Φαινόμενο του θερμοκηπίου
Τα οξείδια του θείου και του αζώτου είναι εξαιρετικά επικίνδυνοι ρύποι που επιβαρύνουν την υγεία των ανθρώπων και είναι υπεύθυνοι για την όξινη βροχή. Η όξινη βροχή καταστρέφει τα μαρμάρινα μνημεία της πολιτιστικής κληρονομιάς, τα δάση και την υδρόβια ζωή και διαβρώνει τις μεταλλικές κατασκευές.
Τα ορυκτά καύσιμα, όταν καίγονται, ελευθερώνουν στην ατμόσφαιρα εκτός από μεγάλες ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα και τα οξείδια του θείου και του αζώτου.
Τα ορυκτά καύσιμα, όταν καίγονται, ελευθερώνουν στην ατμόσφαιρα εκτός από μεγάλες ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα και τα οξείδια του θείου και του αζώτου.
Δάσος κατεστραμμένο από την όξινη βροχή
| 
Άγαλμα πριν και μετά την καταστροφή που του προκάλεσε η όξινη βροχή.
|
Γράφω στο τετράδιό μου:
- Πώς σχηματίστηκαν οι ορυκτοί άνθρακες, πώς αλλιώς τους ονομάζουμε;
- Που βρίσκονται οι ορυκτοί άνθρακες και πότε η εξόρυξη γίνεται πιο δύσκολη και δαπανηρή;
- Πώς σχηματίστηκε το φυσικό αέριο;
- Τι κοινό έχουν και τι διαφορές το φυσικό αέριο με το πετρέλαιο και το υγραέριο;
- Πώς μεταφέρουμε το φυσικό αέριο και πια είναι η χρήση του στην καθημερινή μας ζωή;
Σχόλια
Δημοσίευση σχολίου