+ Combustível fóssil frameless|260px|alt=Amostras de carvão mineral e petróleo junto a uma representação do gás natural, as três formas mais comuns de combustível fóssilCarvão mineral, petróleo e gás natural são as formas mais comuns de combustíveis fósseis e se formam a partir de matéria orgânica transformada em tempo geológico. Formas mais comuns Carvão mineral, petróleo e gás natural Origem Matéria orgânica soterrada transformada por processos geológicos Classificação Recurso não renovável Usos Calor, eletricidade, transportes e matérias-primas petroquímicas Emissões associadas CO₂ da combustão e metano liberado em etapas da cadeia de produção
Um combustível fóssil é um material combustível formado na crosta terrestre quando matéria orgânica soterrada se transforma durante milhões de anos. Carvão mineral, petróleo e gás natural são as formas mais comuns e podem fornecer calor, mover máquinas, gerar eletricidade ou entrar na produção de matérias-primas e produtos petroquímicos.
Como a natureza leva milhões de anos para formar esses materiais e o consumo humano ocorre muito mais depressa, eles são classificados como recursos não renováveis. Antes de chegar ao uso final, esses materiais passam por cadeias de extração, processamento e transporte que vão de minas, poços e refinarias aos sistemas de eletricidade, transporte, aquecimento e produção de bens.
Os combustíveis fósseis ainda fornecem grande parte da energia usada no mundo e são usados na geração de eletricidade, nos transportes, no aquecimento e em processos industriais. Sua produção e seu uso liberam gases de efeito estufa e poluentes do ar, em quantidades que mudam conforme o combustível, a tecnologia e a etapa da cadeia. Esses efeitos podem surgir desde a extração e o processamento até a queima final, com consequências para o clima e a saúde humana.
A transição energética procura reduzir o uso e as emissões desses combustíveis com a expansão de energias renováveis, maior eficiência e controle de vazamentos de metano. A mudança alcança também a forma como pessoas e empresas se deslocam, aquecem edifícios, produzem bens e investem, além de afetar preços de energia, empregos e comunidades.
Origem e formação
Formação geológica miniatura|esquerda|upright=1.25|alt=Diagrama relacionando profundidade de soterramento e temperatura com a formação de carvão, petróleo e gás|Com o soterramento, o aumento de temperatura e pressão transforma matéria orgânica, e as faixas em que petróleo e gás se formam dependem da maturação térmica do material de origem. Petróleo e gás natural começam a se formar quando restos de fitoplâncton e zooplâncton se acumulam em ambientes aquáticos sem oxigênio disponível e passam por decomposição anaeróbia. Em escalas de milhões de anos, novas camadas de sedimentos soterram esse material orgânico e aumentam a temperatura e a pressão ao seu redor. Na diagênese, o material orgânico se transforma primeiro em querogênio, um material rico em carbono encontrado, por exemplo, no xisto betuminoso. Com mais aquecimento, a catagênese pode gerar hidrocarbonetos líquidos e gasosos. Mesmo depois dessas mudanças, a energia liberada quando o combustível é queimado tem origem na energia solar capturada por organismos antigos por meio da fotossíntese.
Restos de plantas terrestres seguem outra trajetória e tendem a dar origem a carvão e metano, e muitos depósitos de carvão datam do Carbonífero. Essas plantas também podem formar querogênio do tipo III, que é uma fonte de gás natural. Como esses processos naturais levam milhões de anos, as reservas economicamente aproveitáveis são consumidas muito mais depressa do que novas reservas são geradas, o que faz com que esses combustíveis sejam classificados como recursos não renováveis.
A ideia popular de que combustíveis fósseis seriam restos de dinossauros transformados em carvão ou petróleo não corresponde à forma como esses depósitos se originaram. O petróleo e grande parte do gás natural formaram-se principalmente a partir de matéria orgânica de organismos microscópicos que viviam em mares e lagos, entre eles fitoplâncton, algas e outros componentes do plâncton. O carvão tem outra origem e deriva sobretudo de plantas que se acumularam em antigos ambientes pantanosos, muitas delas existentes muito antes dos primeiros dinossauros. A palavra "fóssil" nesse nome não quer dizer que o combustível seja feito de ossos fossilizados. Ela vem de um uso antigo da palavra para materiais encontrados enterrados no solo, assunto explicado na seção seguinte.
Origem do conceito e do nome miniatura|direita|upright=0.9|alt=Folha de rosto da obra Alchemia de Andreas Libavius, publicada em 1597|Na Alchemia, publicada em 1597, Andreas Libavius propôs que certos materiais retirados do subsolo se formavam a partir de restos vegetais transformados durante longos períodos.
Em sua Alchemia, de 1597, Andreas Libavius apresentou uma explicação de origem orgânica para materiais que mais tarde seriam reunidos entre os combustíveis fósseis. Ele propôs que restos de plantas, submetidos a calor e pressão na crosta terrestre durante longos períodos, davam origem a essas substâncias. Mikhail Lomonosov voltou à ideia no século XVIII, com uma formulação publicada em 1763 e referências a ela já em 1757.
Para o leitor de português, o próprio nome ajuda a desfazer uma confusão comum. A palavra fóssil vem do latim fossilis, "extraído da terra" ou "tirado da terra". A palavra tinha, portanto, um sentido mais amplo que o usado na paleontologia, podendo designar aquilo que era retirado do subsolo. É desse uso que vem a expressão combustível fóssil. O nome não quer dizer que carvão, petróleo e gás natural sejam feitos de fósseis como ossos ou outros restos preservados em rocha. Ele combina esse sentido antigo de "fóssil" com a origem geológica de combustíveis formados a partir de matéria orgânica antiga.
O registro mais antigo conhecido da expressão inglesa fossil fuel está na tradução de 1759 das obras do químico alemão Caspar Neumann, preparada pelo químico britânico William Lewis. No inglês daquele período, fossil também podia significar algo obtido por escavação ou encontrado enterrado na terra.Oxford English Dictionary, verbete "fossil", adjetivo, Oxford University Press: "Obtained by digging; found buried in the earth. Now chiefly of fuels and other materials occurring naturally in underground deposits; esp. in FOSSIL FUEL n." O sentido paleontológico da palavra, usado para restos ou vestígios de organismos antigos, tornou-se mais específico com o desenvolvimento das ciências da Terra.Oxford English Dictionary, verbete "fossil", substantivo, Oxford University Press: "Something preserved in the ground, esp. in petrified form in rock, and recognizable as the remains of a living organism of a former geological period, or as preserving an impression or trace of such an organism."
Tipos e classificação
Carvão, petróleo e gás natural miniatura|esquerda|upright=1.05|alt=Diagrama que ordena linhito, carvão sub-betuminoso, betuminoso e antracito por grau de carbonificação|Do linhito ao antracito, o grau do carvão acompanha mudanças no teor de carbono e na energia liberada durante a combustão. Carvão mineral, petróleo e gás natural são as formas mais comuns de combustíveis fósseis, e, no caso do carvão, a classificação usa classes ou grausAqui, "grau" é uma forma de ordenar carvões por características físicas e químicas. Não é uma nota de qualidade para qualquer uso possível do carvão. baseados em características como teor de carbono e quantidade de energia liberada na combustão. Entre os graus mais usados estão linhito, carvão sub-betuminoso, carvão betuminoso e antracito, numa sequência que, em geral, acompanha o aumento do teor de carbono e do poder calorífico.
Recursos convencionais e não convencionais miniatura|direita|upright=1.25|alt=Esquema de um poço horizontal com fraturamento hidráulico em formação de xisto|Em certas rochas, petróleo e gás circulam com dificuldade e podem exigir perfuração horizontal e fraturamento hidráulico para chegar ao poço. No petróleo e no gás, a diferença entre produção convencional e não convencional depende de quanto o recurso consegue fluir pelo reservatório e das técnicas necessárias para levá-lo ao poçoA classificação não é fixa. Ela depende das características do recurso, das tecnologias disponíveis, das condições econômicas e do modo como cada publicação define o termo.. Na produção convencional, as características da rocha e dos fluidos permitem que petróleo ou gás natural cheguem ao poço com relativa facilidade. O termo "não convencional" tem limites menos fixos e pode mudar conforme o recurso, a tecnologia e as condições econômicas. Perfuração horizontal, fraturamento hidráulico, injeção de vapor e outros métodos de recuperação podem tornar possível ou ampliar a produção em depósitos que não seriam explorados da mesma maneira por técnicas convencionais.
Entre os recursos chamados não convencionais estão xisto betuminoso, areias betuminosas, petróleo pesado, gás de xisto, petróleo em formações de baixa permeabilidadeUma rocha de baixa permeabilidade tem poros com pouca comunicação entre si. O petróleo ou o gás encontra mais dificuldade para atravessá-la e chegar ao poço., metano de leito de carvão e hidratos de metano. A turfa fica numa posição particular nessa classificação. As diretrizes de inventários do IPCC de 2006 não a classificam estritamente como combustível fóssil nem como biomassa, mas contabilizam o CO₂ de sua combustão de maneira semelhante às emissões de combustíveis fósseis, porque seu perfil de emissões no ciclo de vidaÉ a conta das emissões em cada etapa escolhida para a análise, da obtenção do recurso até seu uso e, quando incluído, o tratamento final. é comparável.
O petróleo pesado, muito mais viscosoViscosidade é a resistência de um fluido a escoar. Quanto maior ela é, mais lentamente o líquido tende a fluir nas mesmas condições. que o petróleo convencional, e as areias betuminosas, nas quais o betume está misturado a areia e argila, exigem técnicas de produção e processamento que variam conforme o depósito. No Canadá, em 2021, a intensidade de emissões da produção de areias betuminosas foi de cerca de 75 kg de CO₂e por barril, ante cerca de 49 kg no petróleo convencional leve e médio e 48 kg no convencional pesado. Essa comparação cobre a produção, e não todo o ciclo de vida. Os resultados de análises de ciclo de vida variam entre projetos e tecnologias, e alguns modos de produzir areias betuminosas ficam dentro dos intervalos publicados para petróleos convencionais. O xisto betuminoso é uma rocha sedimentar que contém querogênio. O aquecimento da rocha pode converter esse material em petróleo bruto sintético.
Composição, energia e combustão
Composição química Como carvão, petróleo e gás têm composições químicas diferentes entre si, a expressão "combustível fóssil" reúne materiais distintos e não designa uma única substância. O carvão mineral é uma rocha combustível rica em material carbonáceo e contém, em proporções variáveis, umidade, matéria volátilNo carvão, é a parte que libera gases e vapores quando o material é aquecido nas condições usadas para sua análise., carbono fixoNão quer dizer carbono puro. É uma medida da fração sólida rica em carbono que fica depois da saída da matéria volátil., cinzas, enxofre, nitrogênio e outros componentes minerais. O petróleo bruto é uma mistura líquida de hidrocarbonetos que também pode conter pequenas quantidades de enxofre, metais e outros compostos não hidrocarbonados. O gás natural é uma mistura gasosa formada principalmente por metano, acompanhada, em proporções menores, por etano, propano, outros hidrocarbonetos e gases como dióxido de carbono, nitrogênio, sulfeto de hidrogênio, vapor de água e hélio antes do processamento.