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化石燃料(かせきねんりょう)は、地質時代にかけて堆積した動植物などの死骸が地中に堆積し、長い年月をかけて地圧・地熱などにより変成されてできた有機物の化石のうち、人間の経済活動で燃料として用いられる(または今後用いられることが検討されている)ものの総称である。

◆ 概要

現在使われている主なものに、石炭、石油、天然ガスなどがある。また近年はメタンハイドレートなどの利用も検討され始めている。

上記はいずれも、かつて生物が自らの体内に蓄えた昔の炭素化合物・窒素酸化物・硫黄酸化物・太陽エネルギーなどを現代人が取り出して使っていると考えることができる。

また、石油探査が進んだ最近は堆積岩以外にも埋蔵されていることを指摘する意見があり、詳しいことは分かっていないものの、上記のほかはじめから地球深部に含まれていた炭素の湧出・濃集といった成因によるものもあると考えられ始めている。

いずれにせよ、これらの燃料は燃やすと二酸化炭素 (CO₂) 、窒素酸化物 (NO, NO₂, N₂O₄) 、硫黄酸化物 (SO₂) などを発生するが、これらが大気中に排出されることにより、地球温暖化や、大気汚染による酸性雨や呼吸器疾患などの公害を引き起こすため、深刻な環境問題を引き起こす要因になっている。また、資源埋蔵量にも限りがあるため持続性からも問題視されている。

そのため現在は一部で原子力発電が使われているほか、これらの環境問題が発生しにくいバイオ燃料(バイオマス)、太陽光発電、風力発電、地熱発電などの新エネルギーの研究が進められて、一部は主に西欧諸国やブラジルなどで実際に使われはじめている。

◆ 経緯

◇ 「化石燃料」の形成

遡ることおよそ40億年強、地球が誕生した頃の大気は主に窒素・水蒸気・二酸化炭素・硫黄酸化物(火山ガス)などで形成されていたと考えられている。その中でも二酸化炭素については、当時は今より遙かに高濃度であったと推定されている(後に大気中の概ね 0.03% 程度まで低下、現在は概ね 0.04% になっている)。

そのような環境下ではもちろん動物は生活できず、まずは光合成を行うことのできる植物プランクトン(または硫黄酸化物を吸収する嫌気性生物)のような生物が海中で誕生したと考えられている。それらの生物が光合成によって太陽エネルギーを利用して大気中の二酸化炭素を吸収・分解(または硫黄酸化物を吸収)、そのうち炭素(硫黄)成分を体内に吸収し、酸素を排出する。すると今度は酸素を消費し植物プランクトンを捕食する動物プランクトンのような生物が誕生。この小さな原始生物達による生命活動の循環が積み重ねられることで、約 8億年前には現代とほぼ同程度の酸素濃度(約23%)になり、この高濃度の酸素が後にオゾン層を形成し、動植物が地上へ進出することが可能になったと考えられている。

また、太古の地球は現在より遙かに気温が高かったが、二酸化炭素などの減少により気温が概ね 15℃程度まで低下、大気の循環も相まって冷やされ、現在の姿になっていった。

それらの動植物性プランクトンは、一生を終えると海中深くへ沈み、それが堆積・重合し、加圧される等の変遷を経て、地層を形成し、石油となった。また、その後に陸上に進出した樹木などの生物の死骸が同様の理由で堆積・加圧等されて形成されたものが石炭である。言い換えれば、かつて大気中に存在していた炭酸ガスその他の人体にとって有害な成分と太陽エネルギーが、生物の働きによって長大な時間をかけて固定され、地中深くに封じ込められたものであると言える。

なお、現在でも大気中の二酸化炭素を有機化合物へと固定する合理的な方法は開発されておらず、人間を含めた全ての動物は、植物による光合成なくしては生命をつなぐことができないが、それは食糧ばかりでなくエネルギーでも、また地球上の様々な循環の仕組みを維持する上でも同様である。

◇ 産業革命

18世紀後半にイギリスで発明された蒸気機関をきっかけに、後に先進国と呼ばれる諸国で次々と産業革命が起こることとなった。

蒸気機関が小型化が可能で比較的可搬性が高いこと、手間をかけずに従来の動力源よりも高い能力を引き出すことができることなどから、それ以前の動力の基本であった牛馬や人力、水車・風車などを置き換えてゆくこととなる。

蒸気機関が稼働するためには蒸気を絶えず供給する必要があり、そのため大量の燃料が使われるようになった。もちろん従来から使われてきた薪や木炭なども利用でき、イギリスなどでは実際に使われていたが、森林破壊が深刻になったことなどを受け、後に石炭が使われるようになる。

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