Zhrnutie na Ekonomická geológia a nerastné suroviny

## Úvod Fosílne palivá (kaustobiolity) sú horľavé uhlovodíkové látky vzniknuté premenou odumretej organickej hmoty (nekromasy). Používajú sa ako hlavné energetické zdroje v priemysle a doprave, no ich spaľovanie prispieva k znečisteniu ovzdušia a zmene klímy. > **Definícia:** Kaustobiolity sú fosílne palivá vzniknuté z nahromadenej nekromasy pri obmedzenom prístupe kyslíka a pôsobení teploty a tlaku. ## Hlavné skupiny fosílnych palív - **Uhoľná rada:** rašelina, lignit, hnedé uhlie, čierne uhlie, antracit - **Živičná (ropná) rada:** ropa, zemný plyn (predovšetkým metán), hydráty metánu, ozokerit (zemné vosky), asfalt > **Definícia:** Biomasa je hmota živých organizmov bez ich anorganických zložiek; základné stavebné látky sú lignín, sacharidy, proteíny, lipidy (prvky C, H, O, N). ### Pôvod a význam biomasy - Pre vznik fosílnych palív je rozhodujúca nekromasa baktérií, planktónu a vyšších rastlín. - Dva hlavné mechanizmy premeny: **uhoľnenie** (nekromasa vyšších rastlín) a **ropotvorba** (nekromasa baktérií a planktónu). ## Kaustobiolity uhoľnej rady ### Proces uhoľnenia – hlavné fázy 1. **Rašelinenie** - Prebieha na povrchu alebo tesne pod ním pri obmedzenom prístupe kyslíka. - Dochádza k rozkladu celulózy, lignínu a proteínov a tvorbe gélovitých humínových látok. - Uvoľňujú sa plynné produkty: CO2 a CH4. - Rašelina obsahuje približne 75 hmot.% vody; suchá zložka obsahuje 50–60 % C a 33–44 % O plus H, N, S (~2 %). - Typické prostredie: mierne klimatické pásmo na severnej pologuli. 2. **Preuholňovanie** - Prebieha v zemskej kôre bez prístupu vzduchu pod vplyvom teploty, tlaku a času. - Rašelina sa postupne premieňa na uhlie; rastie podiel C voči H, a tým aj výhrevnosť. - Menia sa fyzikálne vlastnosti: rastie tvrdosť, lesk, hustota; klesá pórovitosť. - Proces sprevádza uvoľňovanie prchavých látok: CH4, H2O, N2, O2, H2. > **Definícia:** Preuholňovanie je geologický proces, pri ktorom sa organická hmota pod vplyvom teploty a tlaku postupne premieňa na čoraz uhlíkatejšie uhlie, až na antracit. ### Štádiá preuholňovania | Stupeň | Typický produkt | |---|---:| | Porašelinové | rašelina | | Hnedouhoľné | lignit, hnedé uhlie | | Čiernouhoľné | čierne uhlie | | Antracitové | antracit | Fun fact: Uhoľnenie môže trvať milióny rokov, pričom drobné zmeny teploty a tlaku výrazne ovplyvnia kvalitu vzniknutého uhlia. ## Kaustobiolity živičnej skupiny (ropa a plyn) ### Ropa - Je to zmes kvapalných uhľovodíkov, rozpustených pevných a plynných uhlovodíkov a neuhlovodíkových organických zlúčenín. - Tri hlavné skupiny uhľovodíkov v rope: - alkány (parafíny) – parafinické ropy - cykloalkány – naftenické ropy - aromatické uhľovodíky (napr. benzén $\ce{C6H6}$) – aromatické ropy ### Zemný plyn - Predovšetkým zmes alkánov, s prevládajúcim metánom $\ce{CH4}$; môže obsahovať $\ce{C2H6}$ a vyššie alkány a plynné neuhlovodíky ako $\ce{N2}$, $\ce{He}$, $\ce{CO2}$, $\ce{H2S}$. > **Definícia:** Hydráty metánu sú klatrátové zlúčeniny, kde je metán viazaný vo forme ľadovej štruktúry: $n\;\ce{CH4} \cdot 46\;\ce{H2O}$ (s $n<8$). Vznikajú pri vysokom tlaku a nízkych teplotách v morských sedimentoch. ### Ozokerit a asfalt - Vznik oxidáciou ropy v odkryvoch roponosných hornín alebo pri ich metamorfóze. Fun fact: Hydráty metánu obsahujú obrovské množstvá metánu vo vzťahu k svojmu objemu; globálne ich zásoby v oceánskych sedimentoch predstavujú potenciálne obrovský, no technicky náročný zdroj energie. ## Vznik ropných a plynových ložísk (ropotvorba) 1. **Hnitie (ananeróbny rozklad)** - Prebieha na dne vodných panví bez cirkulácie vody a prístupu vzduchu pod vplyvom anaeróbnych baktérií. - Postihuje hlavne planktón, riasy a baktérie. - Produkty: $\ce{CH4}$, $\ce{NH3}$, $\ce{H2O}$, $\ce{H2S}$. - Výsledok: hnilokal (sapropel). 2. **Bituminácia** - Hnilokal a organické častice sa menia na ropu a zemný plyn pri vplyve tepla a tlaku. - Sekvencia: organický materiál » kerogén » živice » ropa a plyn. - Ropa vz