2.1. Изкопаемите горива (нефт, природен газ и въглища)
Въглищата, нефтът и природният газ са трите главни вида изкопаеми горива – невъзобновяеми източници на енергия, образувани от органичните остатъци на растения и животни, затрупани под земята в течение на милиони години. Изкопаемите горива се състоят предимно от въглерод и водород. Процесът на горене всъщност представлява встъпване в химични реакции с кислорода в състава на въздуха. В основната си част въглеродът реагира с кислород (O), при което се образува CO2, а когато водородът (H) се свърже с кислород, се образуват водни пари. Освобождаваният CO2 е причината за парниковия ефект.
Въглищата представляват твърди горивни материали, съставени от органична материя и малки количества неорганични вещества. Съществуват основно четири вида въглища, които се различават по калоричност, химичен състав, съдържание на пепел и геологичен произход. Четирите типа въглища са антрацитни, черни, кафяви и лигнитни. При горенето на въглищата се отделят редица опасни замърсители. Преобладаващата част са: SO2, азотни оксиди (NOx), въглероден оксид (CO), частици, въглеводорови, озон (O3), летливи органични вещества, токсични метали и металоиди (кадмий (Cd), арсен (As), никел (Ni), хром (Cr) и берилий (Be)). При горенето на въглищата се отделят замърсители, свързани с екологичните проблеми, дължащи се на киселинните дъждове, градския озон и глобалните климатични проблеми. Незапалимото минерално съдържание на въглищата се дели на дънна пепел и летлива пепел. При изгарянето на тези изкопаеми горива се отделят също и димни газове.
Дънната пепел и шлаката от котли се състоят основно от силициев диоксид, алуминиев диоксид и желязо (Fe) и по-малко количество калций (Ca), магнезий (Mg), сулфати и други съединения. Поради свойственото съдържание на соли и тежки метали, а в някои случаи и ниското pH, този материал може да проявява корозивни и токсични свойства. Елементите, с които се набогатява дънната пепел и шлаката, включват барий (Ba), берилий (Be), кобалт (Co), манган (Mn), цезий (Cs), мед (Cu), никел (Ni), стронций (Sr), тантал (Ta), ванадий (V), волфрам (W), европий (Eu), хафний (Hf) и цирконий (Zr), които се концентрират от части под действие на ефектите на разделяне по плътност. Оксидите на силиция (SiO), алуминия (Al), Fe и Ca съставляват над 90% от минералния състав на типичната летлива пепел. По-малко е количеството на Mg, калий (K), натрий (Na), титан (Ti) и сяра (S). Те представляват около 8% от минералното съдържание, докато микрокомпонентите, като As, Cd, олово (Pb), живак (Hg) и селен (Se), заедно образуват 1% от общия състав на въглищата. Димните газове от изгарянето на въглищата се състоят основно от неизгорял азот, въглероден диоксид и водни пари.
С откриването на суровия петрол през ХІХ век се предоставя евтин източник на течно гориво, което допринася за световната индустриализация и за подобряване на жизнения стандарт. Нефтохимичната промишленост е значителен източник на опасни органични отпадъци, произвеждани при производството или употребата на опасни вещества. Добивът, транспортирането и съхранението на суров петрол и нефтохимикали са основни източници на опасни отпадъци, често получавани в резултат от технологични аварии. Главните причини за замърсяване на околната среда са замърсяването на морската и сладката вода поради разливи на нефт и нефтопродукти, почвеното или подпочвеното замърсяване, дължащо се на сухоземни разливи или течове от тръбопроводи или резервоари, и замърсяването на въздуха в резултат от инсинерация на нефт или петролна шлака. Основният продукт от нефтохимичната промишленост е бензинът, който се състои от ~70% линейни и разклонени алифатни въглеводороди и 30% ароматни въглеводороди, включително ксилени, толуен, ди- и три-метилбензени, етилбензени, бензен и други. Сред останалите химикали, които се използват в големи количества в химическия синтез, се числят формалдехид, метанол, оцетна киселина, етилен, полиетилени, етилен гликол, пропилен, пропилен гликол, полипропилен гликоли и ароматни въглеводороди, като бензен, толуен, ксилени, стирен, анилин, фталати, нафталин и др.
Природният газ е възпламенима смес от газообразни въглеводороди, които се натрупват в порьозните седиментни скали, особено в тези, от които се получава нефт. Състои се предимно от метан, но също така съдържа и етан, пропан, бутан и други по-тежки въглеводороди. Включва и малки количества азот (N), CO2, сероводород (H2S) и микроколичества вода. Най-токсичните съставки (пропан и бутан) са представени в ограничени количества в сместа. Сериозна заплаха за околната среда се явява изтичането на метан – важен газ за глобалното затопляне, по време на сондирането и добива на природен газ от кладенци и транспортирането му по тръбопроводи. Гори по-чисто от другите изкопаеми горива. При изгарянето на природен газ се отделят незначителни количества S, Hg и частици.
