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Qu’est-ce que les combustibles fossiles, et pourquoi sont-ils des sources d’énergie si populaires ?

Les combustibles fossiles ont été une source d’énergie instantanée et bon marché incroyablement réussie. S’il n’y avait pas le changement climatique et le pic pétrolier, ils seraient encore notre choix numéro un.

Les combustibles fossiles tirent leur nom du fait qu’ils sont littéralement fabriqués à partir de fossiles – des organismes morts (principalement des plantes) qui ne se sont pas décomposés parce qu’ils étaient écrasés sous l’eau ou la boue sans oxygène.

Lorsque nous brûlons des combustibles fossiles aujourd’hui, nous libérons l’énergie solaire qui a été capturée à l’origine par photosynthèse il y a des millions d’années.

Lorsqu’ils étaient vivants, l’énergie était stockée dans les protéines, les graisses et les glucides qui composaient les organismes.

Sous l’effet d’une chaleur et d’une pression intenses au cours des éons, ces molécules à base de carbone ont été transformées en molécules plus uniformes, appelées hydrocarbures – de longues chaînes de carbone, enrobées d’hydrogène.

Les plantes enfouies au fond des mers ont été transformées en pétrole et en gaz, et celles enfouies dans les marais sont devenues du charbon. La seule différence entre le pétrole, le gaz et le charbon est la longueur des molécules d’hydrocarbures qui les composent.

Les hydrocarbures à chaîne la plus courte sont des gaz (jusqu’à quatre atomes de carbone), le pétrole est constitué de chaînes de longueur moyenne (sept à 12 carbones) et les huiles et les graisses sont encore plus longues (jusqu’à 20 carbones).

Le charbon est un peu une autre histoire. Il est principalement constitué d’anneaux de carbone, et non de chaînes, et il est un peu plus léger avec le revêtement d’hydrogène.

Les liaisons chimiques fournissent de l’énergie à la demande

Les combustibles fossiles stockent leur énergie dans les liaisons chimiques qui maintiennent les molécules d’hydrocarbures ensemble. Cette énergie peut rester piégée ainsi jusqu’au moment où les hydrocarbures rencontrent à la fois la chaleur et l’oxygène (O2).

La chaleur (d’une allumette ou d’une étincelle) sépare les molécules d’hydrocarbure et d’oxygène, puis les atomes d’oxygène réagissent avec les atomes de carbone et d’hydrogène libérés pour donner du dioxyde de carbone (CO2) et de l’eau (H2O), et des charges d’énergie sous forme de chaleur en cours de route.

combustion – brûler du combustible pour obtenir de l’énergie

Cette chaleur supplémentaire est la clé du succès du combustible fossile. L’énergie thermique libérée lorsque les nouvelles liaisons se forment dans le CO2 et le H2O est plus importante que celle nécessaire pour rompre les liaisons initiales dans l’oxygène et le carburant. Donc, une fois que la combustion commence, c’est une réaction en chaîne emballement qui dégage un excès de chaleur.

Nous avons utilisé la chaleur directement pour cuisiner et nous réchauffer, et indirectement pour faire bouillir de l’eau pour les turbines à vapeur pour l’électricité. Les gaz dégagés par la combustion des carburants font avancer les pistons des moteurs à combustion interne depuis plus d’un siècle.

Non seulement nous pouvons allumer un feu avec une seule étincelle, mais nous pouvons aussi l’arrêter en coupant l’arrivée de carburant, d’air ou de chaleur, c’est donc une source d’énergie que nous pouvons allumer et éteindre selon les besoins.

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