Fosil yakıtları nedir? Nereden gelir?

Küresel iklim değişikliğinin temelinde insanların toprağın altında milyonlarca yıldır yatan fosil yakıtlarını korkunç bir hızla yeryüzüne çıkartıp yakmalarında yatıyor. Bu değişikliklerin geleceğini tahmin edebilmek için de bu fosil yakıtlarının nasıl oluştuğunu ve daha da önemlisi, daha ne kadarının yerin altında olduğunu anlamamız gerekiyor. Bu sebeple bir kaç yazımızı bu konuya ayırmayı düşündük. Devamını anlatabilmek için ilk yazımız biraz teknik temelli olacak.
Yaklaşık 4,5 milyar yıl yaşındaki dünyamızın atmosferi ilk oluştuğu sırada büyük volkanik patlamalar nedeniyle bugünkünden çok daha fazla karbondioksit içermekteydi. Günümüzden 500 milyon yıl (500 Myıl) önce CO2 miktarının 7000 ppm, yani bugünkü miktarın yaklaşık 20 katı olduğu düşünülmektedir. Bitkiler büyümek için karbondioksite ihtiyaç duyduklarından CO2 miktarının böylesine yüksek olması dünyanın zengin bir bitki örtüsüne de sahip olmasına sebep oldu. Bu dönemdeki ağaçlar ilk defa kabuk yapmayı becererek dev büyüklüklere ulaştılar. Evet, bu zamanın öncesinde bitkiler kabuk yapma yetisine sahip olmadıklarından boyları fazla uzuyamıyordu. Bu kalın kabuk tabakasını hazmedecek bakteriler de daha gelişmemiş olduğundan bu ağaç türleri çok geliştiler. Ancak Karbonifer (360-300 Myıl önce) ve Permiyen (300-250 Myıl önce) dönemlerinde bu bitkiler zamanla ölerek nemli ormanların dibinde kalın bir tabaka oluşturdular.

Bu kalın ve nemli tabaka içinde çamur da bulundurduğundan bu ağaç ve bitkilerin aerobik (hava bulunan ortamda) çürümeleri mümkün olmadı. Eğer bu bitki örtüsü aerobik ortamda çürüyecek olsa ortaya CO2 çıkacağı için atmosferdeki CO2 miktarı da sabit kalırdı. Ancak çürümeleri hava olmayan ortamda gerçekleşmiş olduğu için bugün kömür dediğimiz maddenin temelini oluşturdular. Bildiğiniz gibi bitkiler atmosferdeki CO2 ve suyu kullanarak, güneşten gelen enerji yardımıyla şeker molekülleri oluştururlar. Biz bu işleme fotosentez diyoruz. Şeker molekülleri beş veya altı karbon atomundan oluşan halkalardır ve doğanın mükemmel bir enerji saklama metodudur, çünkü bitkiler aynı zamanda bu halkalardan uzun zincirler de yapabilirler. Bitkilerin lifleri temelde bu uzun zincirlerden oluşur. Bitkiler bu ilksel bataklıklarda öldüğünde çamur ve üstlerindeki diğer bitkilerin ağırlığı su ve benzeri maddeleri dışarı atarak turba dediğimiz oluşuma neden olurlar. Turba temelde çamurla karışık nemli bitki atığıdır. Başka bir enerji kaynağı olmadığı zaman turbanın da yakılması mümkündür, ancak turbadan alınacak enerji verimi çok düşüktür.

Turba gömüldüğü derinliğe ve bu derinlikteki sıcaklık ve basınca bağlı olarak uzun zaman içerisinde kömüre dönüşür. Bu dönüşümdeki ilk basamak kahverengi kömür de denen linyittir.
Linyit enerji verimi en düşük ve en kirli kömürdür. Linyit daha uzun sure daha yüksek sıcaklık ve basınç altında kalacak olursa maden kömürüne, daha da yüksek sıcaklık ve basınçta da antrasite yani parlak taş kömürüne dönüşür. Genelde Karbonifer ve Permiyen dönemlerinin üzerinden çok zaman geçmiş olduğu için bu dönemde oluşan kömürler taşkömürü ve antrasittir. Daha sonra kömür oluşturma dönemi olan Kretase ve Tersiyer arasındaki dönem ise nispeten daha yeni olduğu için dünyadaki linyit kömürünün neredeyse tamamı bu dönemde oluşmuştur.
Milyonlarca yıl önce ormanlar gelişirken benzer bir gelişim o zamanlarda dünyayı saran sığ denizler ve göllerde de gözlendi. Buralarda yaşayan silisli ve mavi-yeşil algler gibi planktonik bitkiler ve foraminiferida gibi planktonik hayvanlar fazlasıyla ürediklerinden, öldükleri zaman da bu sığ suların dibinde çamurla karışık bir anaerobik tabaka yarattılar. Bu tabakanın kömürü oluşturan tabakadan temel farkı, ana maddesinin kömürde olduğu gibi uzun şeker zincirleri değil çok daha kısa karbon zincirleri olmasıydı. Ancak benzer şekilde basınç ve sıcaklık altında ince taneli tortul kayaların (şeyl) arasında sıkışan bu tabaka zaman içerisinde kerojene dönüştü. Kerojen ham petrolü yaratan ana maddedir.
İklim değişikliği açısından bu maddelerin tümü sürüklendiğimiz felaketi yaratan parçalardır.

Yer yağı ya da petrol

hidrokarbonlar oluşmuş, sudan yoğun kıvamda, koyu renkli, arıtılmamış, kendisine özgü kokusu olan, yeraltından çıkarılmış doğal yanıcı mineral yağdır. Latince’de taş anlamına gelen "petra" ile yağ anlamına gelen "oleum" sözcüklerinden oluşmuştur (Petra oleum= Petrol).
Petrol halk arasında, yalnız belirli bir yakıtı (Benzin, Gazyağı, Dizel - Motorin, Motor yağı, Fuel oil) olarak bilinmesine rağmen, aslında petrol kelimesi doğal halde bulunan ve yeraltından çıkarılan işlenmemiş ham petrol anlamına gelmektedir.

Petrol, hidrokarbonların karışımından meydana gelmiş olup, her zaman sabit bir kimyevî bileşimi yoktur. Doğal akaryakıt olan ham petrol, bulunduğu memleketlere göre değişen bileşimler gösterir. Örneğin; Amerika'da özellikle Pensilvanya bölgesinde çıkarılan petroller genellikle hidrokarbon sınıfından olan bileşikleri, Rusya petrolleri, kötü kokulu naften sınıfından bileşikleri; Romanya petrolleri ise bu ikisinin bir karışımını içerir.

Çeşitli tipteki petrollerin spesifik ağırlıkları 0,80-0,96; alevlenme noktaları 15-120 °C ve ortalama ısıtma kuvvetleri 10,500 cal/kg'dır. Ortalama elementel bileşimleri ise; karbon %84, hidrojen %12, oksijen %1 olup çok az miktarda da kükürt bulunur. Teksas ve Kaliforniya petrollerinde kükürt diğerlerine oranla fazladır.
Değişik kimyasal içeriğe sahip hidrokarbonların biraraya gelerek oluşturduğu değişik kimyevi bileşimde olan çok sayıda petrol tipi bulunmaktadır (Örneğin: parafin bazlı petrol, asfalt bazlı petrol gibi).

Yüz milyonlarca yıl önce, denizlerde yaşayan ya da suların denizlere sürüklediği hayvan ve bitki kalıntıları anaeorabik bir ortamda, gerekli şartlar altında (ısı basınç ve mikroorganizmaların etkisiyle), ham petrole benzer kerojeni meydana getirmiştir. Kerojen sonradan, yukarı tabakalara doğru göç etmesi esnasında gittikçe değişmiş ve ham petrolü meydana getirmiştir. Bu yüzden de hiçbir sahanın ham petrolü, tam olarak öteki bir sahanın ham petrolüne uymaz; muhakkak az çok farklar bulunur. Hatta bu durum, aynı bir petrol sahasında bile, çoğu zaman görülür.