Fossilt brensel

Fotosyntese i tidligere geologiske tidsperioder er opprinnelsen til fossilt brensel i form av kull, olje og gass. Karbonet i fossilt brensel er fra karbondioksid fanget opp fra atmosfæren for millioner av år siden. Fossilt brensel er nedgravd sollys.

Planter, alger og blågrønnbakterier er autotrofe organismer som ved hjelp av energikilden sollys og  fotosyntese kan bygge opp komplekse organiske molekyler og strukturer fra karbondioksid, vann og mineraler.  Noen kjemoautotrofe bakterier bruker kjemiske reaksjoner  som energikilde i stedet for sollys.  Kjemotrofe bakterier som lever i absolutt mørke på havbunnen ved vulkanske aktivitet der kontinentalplater møtes er avhengig av oksygen som opprinnelig har kommet fra fotosyntese.  Alle de andre organismene på Jorden som dyr, sopp og bakterier er avhengige av den biomassen med organisk materiale som de autotrofe organismene lager.  Alle levende organismer er derved bygget opp av ikke-levende materiale, vesentlig karbon, hydrogen og oksygen, men også av andre makronæringsstoffer (nitrogen, fosfor, kalium, kalsium, magnesium, svovel) og mikronæringsstoffer bl.a. jern, kobber, sink, noe forskjellig hos dyr og planter. Opptil 90% av tørrvekten av biomassen til plantene kommer fra karbondioksid i atmosfæren.  Karbondioksid er en livsnødvendig gass, en forutsetning for omtrent alt liv på Jorden.

Kull fra landplanter

Fossilt brensel i form av olje, kull og naturgass har sin primære opprinnelse fra biologisk materiale og  fotosyntetiserende organismer på land og i vann  i prehistoriske økosystemer, Kull, olje og gass kommer fra karbondioksid  (CO2) fra atmosfæren for millioner av år siden.  Fotosyntese bruker fortrinnsvis den stabile karbonisotopen C12 (12C) i forhold til C13 (13C), delta-C13-forhold, og anrikning av C12 gir indikasjon på organisk  opprinnelse fra biologisk liv.

 I den geologiske tidsperioden Karbon, i en periode på 60 millioner år ble det dannet store kullavsetninger fra store varme og fuktige tropiske og subtropiske sumper og store skoger med bartrær, store sneller, bregner og kråkefotplanter som vokste i godt klima hele året. Lite presset plantemateriale kalles lignitt (brunkull), og er en mellomting mellom kull og brenntorv, dannet vesentlig i  tidsperioden Tertiær. Karbonsedimenter i form av steinkull, brunkull og antrasitt finnes i alle lag fra Devon og seinere.

Trærne og planter inneholder inneholder karbohydrater, proteiner, nukleinsyrer, uorganiske mineraler, fett i alle cellemembraner, cellulose, hemicellulose og lignin (polymér av fenoler) i celleveggene, fotosyntesepigmenter i bladene, voks- og korkstoff fra planteoverflater,  mange fenoler, terpenoider, harpiks og garvestoffer. Gjennom millioner av år har deler av disse skogene og dyrelivet blitt dekket av vann, sand eller leire fra oversvømmelser, ras og erosjon. Når det ikke lenger er oksygen tilstede stopper delvis nedbrytningen. Imidlertid er det mange mikroorganismer som kan leve anaerobt og fortsetter nedbrytningen. Anaerobe organismer bruker i stedet andre elektronakseptorer enn oksygen i respirasjonen. For eksempel vil metanogene bakterier som bruker CO2 som elektron- og protonakseptor lage metan (CH4). Sulfatreduserende bakterier som bruker sulfat som  elektron- og protonakseptor lager sulfider b.a. H2S,  pyritt (FeS2) og andre reduserte organiske svovelforbindelser.   Etter hvert som det organiske materiale blir mer begravd i sedimentene øker trykket og temperaturen.

Skog i den geologiske tidsperioden Karbon

Berggrunn som inneholdt kull ble av europeerene ført til tidsperioden Karbon. I Amerika bruker man begrepene Missisippian og Pennsylvanian i stedet for Karbon.

Kull er en samling omdannet planter og annet biologisk materiale fra store skoger i Karbon, dannet ved høyt trykk og temperatur uten tilgang på oksygen. De største trærne i karbonleiene fra Karbon var en kråkefotplante (Lepidodendron) med spiralformet plassering av bladarrene, samt calamitter (Calamites) som var treformete planter i slekt med sneller (Equisetum),  og som kunne bli opptil 20 meter høye. Sigillaria var et kråkefottre (lykofytt). Et annet vanlig tre som ga kulleier var cordaittene (Cordaites) som tilhørte en orden utdødde bartrær (Cordaitales) og kunne bli opptil 30 meter høye. Gigantopteris var klatrende. Kullballer er kalkmasse med forsteinet myrmateriale og som kan inneholde fossiler.

Sammenpressing og kondensering

Under påvirkninger av mikroorganismer og sammenpressing som fjerner vann vil det organiske materialet i sedimentene i saltvann og ferskvann gjennomgå en omvandling (metamorfose, diagenese). Via kondensering og polymerisering blir det dannet nye kjemiske strukturer  i form av voksaktig materiale kalt kerogen og tjærelignende seigtflytende stoffer kalt bitumen (asfalt). Når trykket og temperaturen stiger ytterligere skjer omvandlingen via katagenese. Noen av stoffene er tungt nedbrytbare for eksempel lignin (fenylpropanoider) og humusstoffer, mens andre er mer lett omsettelig.  Det er bare hvitråtesopp som kan bryte ned lignin. Det er indikasjoner på at det ble dannet mindre kull da hvitråtesopp etablerte seg for ca. 300 millioner år siden. Under metamorfosen blir det laget naftener, heterosykliske ringer, polare aromter, syrer, pyrroler og som også kan inneholde nikkel og vanadium.

Man kan finne igjen organiske signatur fra molekylære biomarkører som stammer fra livet i tidligere geologiske tidsperioder. Klorofyll i fotosyntesen blir nedbrutt til pristan og fytan som er stabile organiske molekyler som danner kjemiske fossiler. En stabil kutikula kan i fravær av oksygen gir et avtrykk. Man kan finne rester av mikrofossiler og pollenkorn fra tidligere tiders liv. Dyr og plantemateriale kan ha blitt fanget i fossil harpiks (rav). Pollen blir bevart pga av en stabil exine med sporopollenin.

For eksempel er fossil petrifisert skog i Arizona i USA fra sein Trias 225 millioner år siden. Trærne ble dekket av vann, leire og sand og treverket har blitt erstattet av kisel i en forsteiningsprosess.

Bitumen eller asfalt dannet i dypere lag kan komme til jordoverflaten i form av asfaltsjøer eller tjæresand (bitumen i sandstein og leire). . Eksempler på asfaltsjøer er Pich lake i Trinidad og Tobago, Lake Bermudez i Venezuela og La Brea Tar pits i California.  Dyr (mammut, sabeltanntiger, bjørn og hjortedyr) som har falt ned i asfaltsjøer har vanskelig for å komme seg løs, og kan gi viktig informasjon om tidligere tiders dyreliv.

Olje og gass

Kull kommer fra landplanter, mens olje og naturgass kommer mest fra organismer som faller til bunnen i saltvann og ferskvann.Petroleum er en kompleks blanding av hydrokarboner med stor variasjon i sammensetningen. Alger, zooplankton og marint  og limnisk dyreliv som dør og  synker til bunnen blir ved varme og trykk omdannet til en blanding av organisk materiale kalt kerogen. DNA, RNA, protein og hydrokarboner eksisterer ikke lengde i sin opprinnelige form, men blir nedbrutt og omsatt. Mer stabile er membranlipidene, lignin og klorofyllnedbrytningsprodukter.

 Mesteparten av oljen ble dannet  i Mesozoikum og Cenozoikum,  Olje er en blanding av hydrokarboner og organiske stoffer som inneholder oksygen, nitrogen og svovel. Oljen og naturgassen (metan, etan, metan, etan, propan, butan, pentan, karbondioksid, nitrogen og andre gasser i mindre konsentrasjon) dannet fra sammenpressingen er blitt fanget i geologiske strukturer, inkludert oljesand og skifer. 

Trekull og  tjære

Når man produserer trekull til grillen skjer dette ved oppvarming av trevirke uten tilførsel av oksygen eller ved lav oksygenkonsentrasjon (pyrolyse). Tjære blir laget fra fururøtter (tyri) i en tjæremile ved oppvarming uten oksygen. Sakte pyrolyse ved temperaturer fra 400-500oC gir mest trekull, mens rask pyrolyse med temperaturer over 700oC gir mest tjære og syngass. Syngas er  syntetisk gass bestående av bl.a. hydrogen (H2) og karbonmonoksid (CO).

Aske

Aske etter forbrenning, spesielt fra løvtrær, inneholder mye kaliumkarbonat (jfr. det engelske navn potassium for kalium, og pottaske). Aske blandet med vann en basisk lut som tidligere ble brukt til forsåpning av fett for å lage såpe.Ved forbrenning av biomasse blir det produsert sotpartikler kalt ”svart karbon”.

Biokar

Biokar  er karbon som er laget ved pyrolyse av biomasse ,og som kan bli brukt til jordforbedringsmiddel i landbruket. Biokar er et produkt laget i den tidligere dyrkningsmetoden med svedjebruk i tropisk regnskog eller nordlige skogsområder. Biokar som blir gravd dypt ned i jorda kan bli bevart tusenvis av år være et av mange tiltak  for å fjerne karbon fra atmosfæren, noe som kan bidra til å redusere de langsiktige virkningene av økt CO2 i atmosfæren.

Torv

Torv er planterester fra torvmose (Sphagnum), lyngarter og gras som på grunn av høy grunnvannsstand og lite oksygen blir bare delvis nedbrutt. I dypere torvlag har omsetningen kommet lenger og det kan bli dannet brenntorv. Tørket torv blir brukt som jordforbedringsmiddel og til å produsere varme, men begge deler bidrar til økt CO2 i atmosfæren. Dessuten gir grøfting av myr kt mulighet for flom, siden myrområder virker som en buffer ved kraftig nedbør. Myr er også et viktig økosystem som må bevares.

I vår tid på bare noen hundre år brenner vi opp  alt fossilt karbon som er lagret gjennom hundrevis av millioner år.  Man bør ikke være overrasket at dette kan bidra til klimaendringer.

Geologiske tidsperioder

Geologisk tidsperiode

Geologisk tidsperiode 2

Tilbake til hovedside

Publisert 10. mars 2015 08:38 - Sist endret 16. nov. 2019 10:44