منابــــع طبیعـــــــی تجـــــــدید ناپذیـــــر

منابع طبیعی عبارتست از کلیه موهبتهای الهی که بصورت طبیعی در اختیار بشر قرار گرفته است و شامل منابع طبیعی تجدید پذیر و منابع طبیعی تجدید ناپذیر می باشد. منابع طبیعی تجدید ناپذیر شامل سوختهای فسیلی، معدن و سایر منابع خدادادی است.

---

منابــــع طبیعـــــــی تجـــــــدید ناپذیـــــر
گردآوری و تنظیم: حمید آهنی
منابع طبیعی عبارتست از کلیه موهبتهای الهی که بصورت طبیعی در اختیار بشر قرار گرفته است و شامل منابع طبیعی تجدید پذیر و منابع طبیعی تجدید ناپذیر می باشد. منابع طبیعی تجدید ناپذیر شامل سوختهای فسیلی، معدن و سایر منابع خدادادی است که مثل جنگلها و مراتع قابل تجدید نیستند و یا به میلیاردها سال برای تجدید دوباره نیاز دارند . نگرشی به زغال سنگ ، نفت و سایر منابع طبیعی غیر قابل تجدید در این مقاله داریم که ارائه می گردد:
منشأ انرژیهای فسیلی
فسیلها از بقایای گیاهان و جانورانی که در زیر دریاها در زمانهای قدیم مدفون شده بوجود می‌آیند. بنابراین منشأ تولید سوختها و انرژیهای فسیلی همان بقایای پوسیده موجودات زنده است. که این سوختها بطور طبیعی ، بصورت مواد جامد ، مایع و گاز یا مخلوطی از آنها در معادن استخراج می‌شوند. منابع معروف جهت تولید انرژیهای فسیلی عبارتند از:
نفت
نفت به شکل مایع سیاه رنگ و غلیظ در زیر زمین وجود دارد که با حفر چاههای عمیق آن را استخراج و ذخیره می‌کنند. چون استخراج ، ذخیره و پالایش آن نسبت به سایر سوختها آسان است، بیشتر مورد توجه کشورها واقع شده است. این مایع پر ارزش یکی از مهمترین سوختهای فسیلی است و کاربردهای وسیعی را در صنعت ، حمل و نقل ، کشاورزی و غیره جهت تولید انرژی دارد. نفت می‌تواند جایگزین همه انواع دیگر منابع انرژی فسیلی گردد.
میزان ذخایر نفتی شناخته شده دنیا:
oنفت: 88 میلیارد تن
oگاز: 59 میلیارد تن معادل نفت
oسنگ رستی آغشته به نفت: 230میلیارد تن معادل نفت
oماسه سنگهای آغشته به نفت: 130میلیارد تن معادل نفت
روغنهای نفتی
در پالایشگاهها به هنگام آنالیز فراورده‌های نفتی از نفت خام برخی مواد روغنی از جمله روغن نفت که یک نوعش در آهنگری و برشکاری فلزات و از نوع دیگرش در موتور اتومبیل استفاده می‌شود که برای تهیه انرژی در موتورهای دیزل بکار برده می‌شود. از پارافین در تولید شمع و که انرژی سوختن آن بصورت انرژی نورانی ظاهر می‌شود، استفاده می‌شود.
گاز طبیعی
یکی از سوختهایی که محیط را آلوده نمی‌کند و نحوه استفاده و بکارگیری آن راحت است، گاز طبیعی می‌باشد. برای مصارف عمومی و خانگی بیشتر از آن استفاده می‌شود. گازهای طبیعی به همراه استخراج نفت در چاههای نفت حضور دارند، که در استخراج نفت با تکنیکهای ویژه‌ای آن را بدست می‌آورند. مخلوطی از گازهای متان، اتان و پروپان گاز طبیعی را تشکیل می‌دهند.
زغال سنگ
زغال سنگ یکی دیگر از منابع تولید انرژیهای فسیلی می باشد. این ماده با اینکه سرشار از انرژی است، اما به دلیل استخراج سختش به اندازه نفت مورد توجه قرار نگرفته است. با این حال بخاطر میزان انرژی بالایی که دارد با صرف هزینه‌های زیاد و کارهای طاقت فرسا مورد بهره برداری قرار گرفته است. این چشمه انرژی روز به روز با رشد علم و انقلاب تکنولوژیک و مدرن شدن تکنیکهای استخراج و آنالیز منبع تولید انرژی مهمی می‌باشد. زغال سنگ اغلب موارد در معادن زیر زمینی یافت می‌شود. زغال سنگ از نقطه نظر تولید نور و حرارت زیادتر ، بیشتر مورد توجه است. زغال سنگ در کوره‌های حرارتی ، کشتیهای باری ، لوکوموتیو قطارها ، کارخانجات ، فولاد سازی و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرد
. زغال سنگ از تغییرات بیولوژیکی ناشی از افزایش فشار و بالا رفتن دما بر روی گیاهان از روزگاران بسیار دور بوجود آمده است. کربن موجود در زغال ‌سنگ به صورت ترکیب‌های مختلف آلی از جمله اسیدهای کربوکسیلیک متراکم شده و به صورت ترکیبات آروماتیک با حلقه‌های ناجور (که علاوه بر کربن ، شامل هیدروژن ، اکسیژن ، نیتروژن و گوگرد نیز می‌باشند) در آمده است.
تقریبا از همه انواع زغال سنگ‌ها به‌منظور سوخت و تهیه زغال کک ، می‌توان استفاده کرد. بیش از 80 درصد مصرف زغال سنگ‌ها برای تولید برق ، بخار در صنایع ، حمل و نقل یا سوخت و فرآیندهای متالوژی و ... بکار می‌روند. قسمت دیگر زغال سنگ نیز در فرآیند کربونیزاسیون برای تولید کک ، گاز زغال سنگ ، آمونیاک ، قطران زغال سنگ و محصولات نفتی سبک مصرف می‌شود. علاوه بر این ، مقادیر قابل توجهی از زغال سنگ به عنوان پُرکننده ، رنگدانه ، در تصفیه آب و ... مورد استفاده قرار می‌گیرد.
بیش از دو هزار سال پیش ، در چین ، یونان و ایتالیا زغال سنگ به‌عنوان یک ماده سوختی مورد استفاده قرار می‌گرفت. البته استخراج آن از معدن در حدود قرن دهم میلادی در آلمان آغاز شد.
منشاء زغال سنگ
امروزه ، روشن است که زغال سنگ ، منشاء گیاهی دارد و طی فرآیندهای طولانی شیمیایی ، بیولوژیکی و ژئولوژیکی در دوران گذشته ، تشکیل شده و به صورت ذخیره‌های پرارزشی در آمده است که امروزه انسان از آن بهره‌برداری می‌کند. همه زغال سنگ‌ها ، به یک طریق بوجود نیامده‌اند، بلکه با توجه به دوران مختلف زمین شناسی و شرایط متفاوت آنها ، نوع تغییرات موثر در بوجود آوردن زغال سنگ‌ها نیز متفاوت بوده است. از اینرو ، امروزه ، چند نوع زغال سنگ در معادن وجود دارد.
فرآیندهای تشکیل زغال سنگ
مواد گیاهی اساسا از سه عنصر اصلی کربن ، هیدروژن و اکسیژن ، همچنین مقادیر اندکی از اجسام کانی و نیتروژن تشکیل یافته‌اند. قسمت عمده گیاهان را سلولز ، به فرمول C6H10O5 ، تشکیل می‌دهد که ضمن فرآیندهای گوناگون بیوشیمیایی و ژئوشیمیایی به زغال سنگ مبدل می‌شود.
فرآیندهای بیوشیمیایی
وقتی یک ماده آلی شامل کربن و هیدروژن و اکسیژن ، مانند سلولز ، در هوای معمولی می‌سوزد، بطور کامل به دی‌اکسید کربن و آب تبدیل می‌شود، اما وقتی که همین مواد در شرایط کمبود اکسیژن می‌سوزند، عمل سوختن بطور ناقص صورت می‌گیرد و در نتیجه قسمتی از کربن و تمامی‌ اکسیژن و هیدروژن از سلولز حذف شده و جسم سیاهی برجا می‌ماند که زغال نامیده می‌شود. تخریب مواد گیاهی ، نتیجه اکسید شدن آنها توسط باکتری‌ها و دیگر میکرواورگانسیم‌ها می‌باشد که خود به دو عامل بستگی دارد:
یکی میزان مقاومت قسمتهای مختلف گیاهان در برابر شرایط محیطی مردابها و دیگری نوع قارچ یا باکتری که موجب تخریب کامل گیاه می‌شود. تخریب مواد آلی در غیاب اکسیژن ، مثلا در زیر آب ، نیز به تشکیل زغال سنگ منتهی می‌شود که در این صورت ، هیدروژن به آب و قسمتی از کربن به دی‌اکسید و منوکسیدکربن تبدیل می‌شود و مقداری از هر دو به شکل متان خارج می‌شوند.
در فرآیندهای تبدیل سلولز به لیگنیت و زغال سنگ قیری ، محصول بدست آمده از تخریب مواد گیاهی که در حقیقت پیش‌ترکیب زغال سنگ است، پیت نامیده می‌شود که برای تشکیل آن ، مواد چوبی در جاهای مرطوب دستخوش تغییرات فیزیکی و شیمیایی اساسی می‌شوند. شرایطی که در آن ، در زمانهای گذشته پیت تشکیل شد، تفاوت چندانی با شرایط امروزی ندارد.
احتمالا در دوران گذشته ، هوا نسبتا گرمتر و میزان بارندگی بیشتر و منظم‌تر بود. در نتیجه ، رشد گیاهانی که سرانجام آنها ، پس از طی دوره‌های گوناگون زمین شناسی ، تبدیل شدن به پیت و زغال سنگ می‌باشد، بیشتر از امروز بود.
فرآیندهای ژئوشیمیایی
بطور کلی در این فرآیند ، پیت به انواع زغال سنگ تبدیل می‌شود. تبدیل پیت به زغال سنگ قیری نتیجه اثرات طولانی فشار و دما است و تبدیل آن به آنتراسیت به فشار و دمای باز هم بیشتر نیاز دارد که از فرآیند تشکیل کوهها و حرکت افقی پوسته زمین ناشی می‌شود. فرآیند تبدیل پیت به زغال سنگ ، با کاهش مقدار رطوبت ، اکسیژن ، هیدروژن و حجم مواد فرار (دی‌اکسیدکربن ، منوکسیدکربن و گازهای دیگر) موجود در آن و افزایش درصد کربن ثابت ، گوگرد و در بسیاری موارد ، محتویات خاکستر آن همراه است. این فرآیند تبدیل ، بطور کلی به عوامل ژئولوژیکی زیر مربوط است:
فشار و حرارت : که این خود به عمق رگه‌های پیت در لایه‌های زیرزمینی مربوط می‌شود.
زمان : هر چه زمان ذخیره‌سازی زغال سنگ طولانی‌تر باشد، عمل تشکیل زغال سنگ کاملتر است.
دگرگونی ساختار
حرارت ناخواسته ناشی از صخره‌های مجاور
ترکیب و ساختار گیاه
شرایط محیطی
پیرولیز زغال سنگ
تمام انواع زغال سنگ‌ها بر اثر گرما تجزیه می‌شوند و بر حسب نوع آنها و شرایط تجزیه (فشار و دما) ، به مواد گوناگون مفیدی تبدیل می‌شوند که از نظر کاربردهای صنعتی و تجاری اهمیت به‌سزایی دارند. بیشتر انواع زغال‌سنگ‌ها ، در دمای حدود 100 درجه سانتی‌گراد رطوبت خود را از دست می‌دهند و تا دمای 400 درجه سانتی‌گراد تجزیه می‌شوند و مقداری مواد روغنی و گازی شکل تولید می‌شود. با افزایش دما به میزان 1 تا 2 درجه سانتی‌گراد در هر دقیقه ، تا دمای 45 درجه سانتی‌گراد بیشترین مقدار محصولات بدست می‌آید که عمدتا شامل قطران زغال سنگ است.
این مواد ، ترکیبات گوناگون آروماتیکی مانند بنزن ، تولوئن ، گزیلن ، فنل‌ها ، نفتالین ، فتانترن ، آنتراسن و غیره را در بر دارد و به روش تقطیر می‌توان آنها را از یکدیگر جدا کرد، اما اگر دما به 900 درجه برسد، قطران خود تجزیه می‌شود و از مقدار محصولات مفید کاسته می‌شود. مواد جامد حاصل از پیرولیز زغال سنگ عمدتا شامل زغال کک (با توان گرمایی پایین و توان گرمایی بالا) ، دوده (برای رنگدانه‌ها) ، گرانیت (برای الکترودها) ، کربن فعال و مواد ساختمانی است. بطور کلی ، در فرآیند پیرولیز حدود %70 زغال سنگ به کک و %5 آن به قطران تبدیل می‌شود.
کاربردهای مهم زغال سنگ
از زغال سنگ به عنوان سوخت در نیروگاه‌های حرارتی مولد برق ، در تولید بخار توسط توربین‌های بخار در کارخانجات صنعتی ، راه‌آهن و در کشتی‌ها و نیز به صورت سوخت خانگی در برخی از کشورها استفاده می‌شود. تقریبا 87% زغال سنگ جهان برای تولید گرما و دیگر انواع انرژی‌های مربوطه سوزانیده می‌شود. بدیهی است که ضمن سوختن زغال سنگ فرآورده‌های جنبی مانند گازهای سوختنی ، زغال کک و قطران نیز بدست می‌آید. باید توجه داشت که در برخی از کشورهای جهان ، قسمتی از گازهای سوختی شهری از زغال سنگ تهیه می‌شود.
برای این منظور ، زغال سنگ را با جریانی از بخار آب و اکسیژن در فشار 20 تا 30 اتمسفر مجاور می‌کنند. در این عمل قسمتی از زغال سنگ در مجاورت با بخار آب و اکسیژن به هیدروژن و منوکسید کربن تبدیل می‌شود. بعد ، این فرآورده‌های گازی را در مجاورت کاتالیزور آهن به هیدروکربن و یا بوسیله کاتالیزور روی و مس به متیل الکل تبدیل می‌کنند. علاوه بر مصارف سوختی ، از زغال سنگ در تهیه بسیاری از مواد مفید و مهم آلی و غیرآلی استفاده می‌شود که عمدتا از تقطیر قطران حاصل از پیرولیز زغال سنگ و یا مواد جامد باقی مانده از عمل پیرولیز تهیه می‌شود.
خطرات ناشی از معادن زغال سنگ
یکی از عوامل خطرات بهداشتی و جانی که کارکنان صنایع زغال سنگ با آن مواجه هستند، گاز متان است که معمولا در معادن زغال سنگ وجود دارد، زیرا مخلوط 5 تا 15 درصد آن با هوا انفجار‌آمیز است. از این رو ، مقدار گاز متان در معادن زغال سنگ باید دقیقا کنترل شود. البته علاوه بر متان ، گازهای دیگری مانند منوکسید کربن ، دی‌اکسید گوگرد نیز همراه با آن در معادن زغال سنگ وجود دارند که نه از نظر انفجار بلکه از نظر مسموم کنندگی می‌توانند برای سلامتی کارگران معدن زیان‌آور باشند.
برای جلوگیری از خطرات ناشی از این گاز ، معمولا آن را با دستگاه ویژه‌ای از معدن زغال سنگ خارج می‌کنند. اکسیداسیون پیریت در هوا ممکن است به تشکیل اسید سولفوریک منتهی شود که از طریق آبهای جاری وارد منابع ذخیره آب شده و موجب آلودگی آن شود. تنفس گرد و غبار زغال سنگ نیز موجب بروز بیماری پنوموکونیوزیز می‌شود که به بیماری سیاه‌ریه نیز موسوم است. در این بیماری ذرات زغال سنگ ریه‌ها را از لایه سیاه رنگی می‌پوشانند و عمل تنفس را با دشواری روبرو می‌کند.
تاریخچه استخراج نفت
برای اکتشاف نفت ابتدا مدارک ، شواهد و سفرنامه‌ها و همچنین جغرافیای محیط را مورد مطالعه قرار داده و پس از اینکه چاههای آزمایشی حفر کردند و از وجود نفت اطمینان حاصل کردند، شروع به استخراج نفت می‌کنند.
سابقه اکتشاف نفت در ایران به حدود 4000 سال پیش می‌رسد. ایرانیان باستان به عنوان مواد سوختی و قیراندود کردن کشتی‌ها ، ساختمانها و پشت بامها از این مواد استفاده می کردند. نادر شاه در جنگ با سپاهیان هند قیر را آتش زد و مورد استفاده قرار داد. در بعضی از معابد ایران باستان برای افروختن آتش مقدس از گاز طبیعی استفاده شده و بر اساس یک گزارش تاریخی یک درویش در حوالی باکو چاه نفتی داشته که از فروش آن امرار معاش می‌کرده است.
اگر در منطقه‌ای به وجود نفت مشکوک شوند از آنجا عکسبرداری هوایی می‌کنند تا پستی و بلندیهای سطح زمین را دقیقا منعکس نمایند. آنگاه عکس را به صورت فتوموزائیک درآورده و با دستگاه استریوسکوپ مورد مطالعه قرار می‌دهند.
برای گویا کردن عکسهای هوایی نقشه برداری از محل ، توسط اکیپی صورت می‌گیرد. فواصل و اختلاف ارتفاع با دستگاه فاصله یاب یا تئودولیت تعیین می‌شود و بدین ترتیب نقطه به نقطه محل مورد نظر مطالعه می‌شود.
اطلاعات بدست آورده را بوسیله دستگاه پانتوگراف در اندازه‌های بزرگتر و یا کوچکتر رسم کرده و همراه با عکسهای هوایی نقشه پانتوگرافی که پستی و بلندیهای سطح زمین را نشان می دهد رسم می کنند.
پس از نمونه برداری ، آنها را شماره گذاری کرده و در کیسه‌های مخصوص به آزمایشگاه می‌فرستند. در آنجا بر روی یک شیشه مستطیل شکلی کمی چسب کانادا قرار داده و مقداری از خرده سنگهای دانه بندی شده را روی آن می‌چسبانند. سپس آنها را سائیده تا ضخامت آن 0.2 میلیمتر گردد و نور بتواند از آن عبور کند. این نمونه ها را که اسلاید می‌گویند در زیر میکروسکوپ قرار داده تا از نظر زمین شناسی ، نوع سنگ ، فسیل شناسی ، میکروفسیل شناسی و ساختار زمین مورد بررسی قرار گیرد.
با در دست داشتن نتایجی که از روی نمونه‌های سطح زمین بدست آمده ، عکسهای هوایی و نقشه‌های توپوگرافی ، نقشه زمین شناسی سطح زمین را رسم می کنند. با داشتن خطوط میزان منحنی ، بعد سوم یا ارتفاعات را هم روی آنها مشخص می‌کنند.
برای آگاهی نسبت به زیر زمین نیاز به روشهای غیر مستقیم است که یکی از آنها روشهای ژئوفیزیکی است. بوسیله این روشها شکل لایه های زیر زمین را مشخص کرده و می‌توان تا اعماق زیادی اکتشاف غیر مستقیم نمود.
پس از اطمینان از اینکه لایه های اعماق زمین مناسب ایجاد نفتگیر است و در صورتی که ذخیره هیدروکربورهای آن قابل ملاحظه باشد، محل حفر چاه را با علامت روی زمین مشخص کرده و دکل حفاری را در محل بر پا می کنند. عملیات جاده سازی از جاده اصلی تا سر چاه و کارگذاری یک لوله آب به منظور آبرسانی به دستگاههای حفاری نیز انجام می‌شود. دستگاه حفاری قابل حمل بوده و دکلهای بزرگ از چندین قسمت تشکیل شده‌اند که به هنگام استفاده قطعات آن را به هم وصل می‌کنند.
در ضمن حفاری خرده سنگهایی که بوسیله گل حفاری به سطح زمین آورده شده‌اند توسط الک‌هایی از گل حفاری جدا شده و برای مطالعه به آزمایشگاه می‌فرستند. آگاهیهای بدست آمده را به عنوان یک داده جدید به سیستم اکتشاف می‌دهند.
برای تهیه مقاطع بزرگ از یک مته الماسه موجدار توخالی استفاده می شود تا لایه های اعماق زمینی را برش داده و به سطح زمین آورد. روی این لایه ها که به مغزه معروف است عمق را نوشته و برای آزمایش در جعبه‌های مخصوص نگهداری می‌کنند روی این مغزه‌ها دو دسته عملیات انجام می‌گیرد یکی مطالعات مهندسی مخازن یا پتروفیزیکی است که در آن میزان خلل و فرج سنگ را اندازه گیری می کنند، و دیگری مطالعات زمین شناسی است که روی مقاطع نازک آن صورت می‌گیرد. برای این کار اسلایدی به ضخامت 0.2 میلیمتر از آن تهیه کرده و به آن آلیزارین یا فروسیانور می‌افزایند تا معلوم شود که نوع سنگ ، آهکی و یا از جنس دولومیت است. در صورتی که سنگ آهکی باشد رنگ اسلاید قهوه‌ای می‌شود. نتایج را در جداولی یادداشت کرده و اسلایدهای لایه های مختلف چاه را پس از شماره گذاری در جعبه های مخصوص بایگانی می‌کنند. این جعبه‌ها شناسنامه چاه مربوطه می‌باشند. با انجام آزمایش لحظه به لحظه کار حفاری دنبال شده تا تحت کنترل قرار گیرد. با حفر چاه به ذخیره اطلاعاتی آن منطقه افزوده تر می‌شود تا بالاخره نفت این ماده حیاتی پرارزش در خدمت بشر قرار گیرد.
بحث و نتیجه گیری
منابع طبیعی نقش بسزایی در دوران زندگی بشر ایفا کرده است. منابع طبیعی چه تجدید پذیر شامل جنگلها، مراتع  و چه منابع تجدید ناپذیر همچون سوختهای فسیلی و معادن همیشه مورد استفاده انسان بوده است.  معادن و سایر منابع تجدید ناپذیر گرچه اهمیت دارند ولی به صرف واژه تجدید پذیر بودن جنگلها و مراتع نبایستی اهمیت زیست محیطی و سیر قهقرایی آنها را در نظر نداشت.  در صورت عدم مدیریت و تخریب روزافزون منابع طبیعی  بشر امروزی با مشکلات عدیده ای همچون آلودگی هوا، فقر، تخریب سرزمین و نابودی کشاورزی روبرو خواهد شد.
منابع طبیعی تجدید ناپذیر نقش عمده ای در حیات بشر داشته اند.سوختهای فسیلی در دهه های اخیر کمتر مورد استفاده قرار می گیرد و انرژی های نو و اتمی جانشین آن شده است. البته نفت هنوز پس از مواد غذایی بهترین ارزش را در زندگی بشر امروز دارا می‌باشد.
انرژی بسان خون و نیروی حیات بخش پیکر اقتصاد و جامعه بشری است. خانه‌ها و مدرسه‌هایمان را گرم و یا خنک می‌کند، بیمارستانها را روشنی می‌بخشد و صنایع را با نیروی خویش به پیش می‌راند. انرژی به صورتهای گوناگون خود جوانب مختلف حیات و زندگی را برای ما و دیگر موجودات زنده این سیاره به ارمغان می‌آورد و این در حالی است که روشن کردن یک کلید برق تنها چیزی است که شاید آگاهانه و البته به ندرت در مورد آن بیندیشیم. امروزه در جهان در حال توسعه بیش از دو میلیارد انسان هنوز به سرویسها و خدمات مدرن پیشرفته تأمین انرژی دسترسی ندارند و این در حالی است که تأمین خدمات انرژی پاک و اساسی برای دستیابی به توسعه پایدار و کاهش فقر و نیز برای تضمین سلامت جامعه بسیار ضروری است.
علاوه بر این دنیای امروز با چالش بزرگ دیگری نیز دست به گریبان است و این چالش جدی دورنمایی از اقلیم و اوضاع آب و هوای این سیاره است که در صورت تداوم روند کنونی مصرف سوختهای فسیلی به مرز بحرانی خود وارد خواهد شد. مصرف انرژیهای فسیلی و آزاد سازی انرژیهای نهفته در این قبیل سوختها علاوه بر فواید قابل توجه ، میراث و ارمغان شومی نیز به همراه دارد و این ارمغان ناخواسته چیزی نیست جز گازهای به اصطلاح گلخانه‌ای که بسان یک تله حرارتی عمل می‌کنند. گازهایی نظیر دی اکسید کربن و متان همچون شیشه یک گلخانه اطراف سیاره زمین را احاطه کرده‌اند و بخش اعظم انرژی گرمایی خورشید را درون خود به دام می‌اندازند و به عبارتی یک گلخانه عظیم الجثه در فضا ایجاد می‌کند.
تأثیر مثبت انرژیهای جانشین بر محیط زیست
افزایش انرژی گرمایی خورشید درون جو زمین با افزایش دمای اتمسفر سیاره تبعات ثانویه‌ای را به دنبال دارد. تغییر و به هم خوردن نظم سیستمهای اقلیمی و آب و هوایی یکی از این موارد است که خود می‌تواند فجایع بی شمار دیگری نظیر سیلابهای مهیب و خشکسالیهای ویرانگر را به همراه آورد. فاجعه دیگری که در پی افزایش دمای اتمسفر کره زمین رخ می‌دهد پسروی یخهای قطبی و ذوب شدن یخچالهای دائمی موجود در هر دو قطب زمین است که می‌تواند بسیاری از خشکیهای کم ارتفاع و جزایر را در آینده‌ای نه چندان دور با مشکلات جدی و عدیده‌ای مواجه کند. این روند در درجه نخست به سبب مصرف فزاینده افسارگسیخته سوختهای فسیلی توسط جهان صنعتی رخ ننموده است و علاوه بر آن انتشار گازهای گلخانه‌ای در کشورهای در حال توسعه نیز به سرعت سیر صعودی و نگران کننده‌ای را پشت سر می‌گذارد.
از این دو مقوله انرژی در رویارویی جهان با این چالش بزرگ در آستانه هزاره سوم و آغاز قرن بیست و یکم نقشی اساسی و محوری بر عهده دارد و اکنون به راحتی می‌توان توسط انرژیهای جانشین این چالش مهم را برطرف کرد و یا حداقل به طرز چشمگیری کاهش داد. امروزه سوختهای فسیلی شامل نفت، گاز طبیعی و زغال سنگ منابع اصلی انرژی بشر به شمار می‌آید. بطوری که ۹۰درصد انرژی مصرفی مردم کره زمین از طریق این منابع تأمین می‌شود. بطور کلی تمام منابع انرژی به جز منابع فسیلی را انرژیهای جانشین می‌نامند که به دو گروه انرژیهای تجدید پذیر و تجدید ناپذیر تقسیم می‌شوند.
سوختهای هسته‌ای و انرژی زمین گرمایی ، انرژیهای جانشین تجدید ناپذیر هستند و انرژی خورشیدی ، نیروی آب ، نیروی باد و انرژی حاصل از زیست توده یا بیوماس منابع انرژی تجدید شونده به شمار می‌روند. منابع انرژی جانشین تجدید شونده و تجدید ناشونده در حال حاضر سهم کوچک اما رشد یابنده‌ای از مصرف کل انرژی مورد نیاز بشر را تشکیل می‌دهند. از مهمترین منابع انرژی جانشین می‌توان به نیروی آب و انرژی هسته‌ای اشاره کرد که تقریبا ۱۲ درصد از مصرف انرژی جهان را تأمین می‌کنند. انرژیهای جانشین و منابع گوناگون آن از نظر محیط زیستی بسیار حائز اهمیت هستند، زیرا منابع انرژی فسیلی سرانجام به پایان می‌رسند و بشر جز روی آوردن به دیگر منابع چاره‌ای ندارد. از این رو رفتن به سمت انرژیهای نو و منابع جدید ضرورت می‌یابد.