จากหลุมถึงรถ เดอะซีรี่ส์ : เคยสงสัยกันมั้ยว่า "น้ำมัน" ที่เราเอามาเติมรถเนี่ย มาจากไหน?? [EP. 2]

จากตอนที่แล้ว [Spoil] คลิกเพื่อดูข้อความที่ซ่อนไว้http://pantip.com/topic/35079006 เราได้ทราบแล้วว่าปิโตรเลียมคืออะไร จะพบได้ที่ไหน และจะหมดจากโลกหรือไม่ แต่ว่ายังคงติดค้างกันเรื่องกำเนิดปิโตรเลียม วันนี้เราจะมาค้นหากันว่าปิโตรเลียมเกิดขึ้นมาได้อย่างไร จะใช่เกิดจากการทับถมกันของซากพืชซากสัตว์อย่างที่เคยท่องจำกันมารึเปล่า? หรือจะเกี่ยวพันกับไดโนเสาร์กันแน่ ไปหาคำตอบกันเลยค่ะ

ตอนที่ 2 ปิโตรเลียมเกิดขึ้นมาได้ยังไง??

ต้นกำเนิดของปิโตรเลียมนั้นเกิดขึ้นเมื่อนับร้อยล้านปีก่อน โดยเกิดจากซากสิ่งมีชีวิตสมัยก่อนประวัติศาสตร์

แต่เดี๋ยวก่อน!!! อย่าเพิ่งเข้าใจว่าเกิดจากซากไดโนเสาร์นะ เพราะจากการศึกษาของนักธรณีวิทยาพบว่า ปิโตรเลียม ได้แก่ น้ำมันดิบ และก๊าซธรรมชาตินั้น เกิดจากซากพืชและสัตว์ขนาดเล็กที่อาศัยอยู่ในทะเลเมื่อหลายล้านปีมาแล้ว ก่อนยุคไดโนเสาร์ด้วยซ้ำ

แล้วกระบวนการเกิดปิโตรเลียมเป็นยังไงนะ??

เริ่มจากในขณะที่พืชและสัตว์ขนาดเล็กเหล่านี้ยังมีชีวิตอยู่ มันจะสะสมพลังงานจากแสงอาทิตย์และใช้มันในการรวม (Combine) คาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจนเข้าด้วยกัน ให้กลายเป็นสารประกอบที่มีพลังงานสูง เช่น น้ำตาล กระบวนการนี้เรียกว่า กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง หรือ Photosynthesis ซึ่งมีความหมายว่า Building with light หรือ สร้างจากแสง ผลที่เกิดจากกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงคือ เกิดการสะสมพลังงานจากแสงอาทิตย์ไว้ในพันธะเคมีของสารประกอบอินทรีย์เหล่านี้



[Spoil] คลิกเพื่อดูข้อความที่ซ่อนไว้กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นในโครงสร้างภายในเซลล์ที่เรียกว่าคลอโรพลาสต์ (Chloroplasts) ในเซลล์ยูคาริโอต (Eukaryotic cells) คลอโรพลาสต์มีเยื่อหุ้มชั้นนอกและชั้นในอย่างละ 1 ชั้น และมีโครงสร้างที่มีลักษณะคล้ายแพนเค้ก เรียกว่า ไทลาคอยด์ (Thylakoids) พลังงานแสงอาทิตย์จะถูกดักจับโดยรงควัตถุ (Pigments) (คลอโรฟิลล์ เอ และ บี และแคโรทีนอยด์ (Chlorophylls a and b and carotenoids)) ที่อยู่ในไทลาคอยด์

กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นเป็น 2 ขั้นตอน คือ ปฏิกิริยาที่ใช้แสง (Light reactions) และปฏิกิริยาที่ไม่ต้องใช้แสง (Dark reactions)

ในปฏิกิริยาที่ใช้แสง พลังงานที่ถูกดักจับจะถูกดูดซับโดยโปรตีนที่อยู่ในคลอโรฟิลล์ ในสาหร่าย โปรตีนเหล่านี้จะอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ (Plasma membrane) พลังงานแสงอาทิตย์บางส่วนจะถูกสะสมอยู่ในรูปอะดีโนซีนไตรฟอสเฟต (Adenosine triphosphate) หรือ ATP พลังงานส่วนที่เหลือจะถูกใช้ในปฏิกิริยาที่เปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์ให้เป็นสารประกอบอินทรีย์ (Biomass) และมีออกซิเจนเกิดขึ้นเป็นผลิตภัณฑ์พลอยได้ ในระหว่างปฏิกิริยา พลังงานแสงอาทิตย์จะถูกเปลี่ยนให้เป็นพลังงานเคมีเพื่อใช้ในปฏิกิริยาที่ไม่ใช้แสง

ในปฏิกิริยาที่ไม่ใช้แสง หรือ Calvin cycle นั้น คาร์บอนไดออกไซด์ 6 โมเลกุลจะถูกใช้ไปในการผลิตน้ำตาล

ปฏิกิริยารวมที่เกิดขึ้นคือ



ที่มา: http://lms.seos-project.eu/learning_modules/marinepollution/marinepollution-c03-s05-p01.html

ต่อมา พืชและสัตว์ดึกดำบรรพ์ขนาดเล็กเหล่านี้จะค่อยๆ ตายและจมลงสู่ก้นทะเลหรือทะเลสาบ ถ้าบริเวณที่จมมีแบคทีเรียที่สามารถย่อยสลายพวกมันได้ ประกอบกับเป็นบริเวณที่ไม่มีออกซิเจนหรือมีในปริมาณน้อยมากๆ จะทำให้เกิดเป็นอินทรียวัตถุขนาดเล็กจำนวนมากและเมื่อตกตะกอนลงสู่เบื้องล่างก็จะเกิดการทับถมกันโดยไม่เกิดการย่อยสลายไป ส่งผลให้มีอินทรียวัตถุปริมาณมากถูกฝังอยู่ใต้สิ่งที่ทับถมตามมา นอกจากจะเกิดการทับถมกันของอินทรียวัตถุแล้ว ก็ยังจะถูกทับถมด้วยชั้นกรวด ทราย และโคลนสลับกันไปเป็นชั้นๆ เกิดน้ำหนักกดทับกลายเป็นชั้นหินต่างๆ ตามมา



เมื่อเกิดการทับถมกันมากๆ เข้า อุณหภูมิและความดันสูงขึ้น น้ำกับคาร์บอนไดออกไซด์ที่อยู่ภายในของผสม (อินทรียวัตถุ) จะถูกกำจัดออกเหลือเป็นสสารที่มีลักษณะเหมือนขี้ผึ้งไว้ สสารนี้มีชื่อเรียกว่า เคโรเจน (Kerogen) ซึ่งมีลักษณะเป็นสายโซ่ยาวๆ ของคาร์บอนและไฮโดรเจน โดยมีอะตอมของออกซิเจน ไนโตรเจน และซัลเฟอร์หรือกำมะถันปนอยู่ในปริมาณเล็กน้อย



หลายล้านปีต่อมา เมื่อเกิดการทับถมกันซ้ำแล้วซ้ำเล่า จนมีความลึกเกินกว่า 4 กิโลเมตร ภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูงเคโรเจนจะเกิดปฏิกิริยาที่เรียกว่า Catagenesis หรือ Cracking ทำให้ความยาวสายโซ่สั้นลง กลายเป็นสารประกอบที่มีไฮโดรเจนและคาร์บอนเป็นองค์ประกอบหลัก เรียกว่า ไฮโดรคาร์บอน (Hydrocarbons) และสารผสมของไฮโดรคาร์บอนเหล่านี้เองที่เราเรียกว่า ปิโตรเลียม อุณหภูมิมีผลต่อไฮโดรคาร์บอนที่เกิดขึ้น อุณหภูมิยิ่งสูงสายโซ่ยิ่งสั้น ที่อุณหภูมิสูงมากๆ จะเกิดเป็นมีเทน (Methane) หรือก๊าซธรรมชาติ ซึ่งมีคาร์บอน 1 อะตอม กับไฮโดรเจน 4 อะตอม



ปิโตรเลียมที่เกิดขึ้นจะอยู่ในช่องว่างของชั้นหิน และมีสมบัติเบากว่าน้ำที่อยู่ในช่องว่างดังกล่าว ดังนั้น มันจะถูกบีบและผุดเป็นฟองลอยขึ้นด้านบนสู่ผิวโลก ปิโตรเลียมจะพยายามแทรกตัวขึ้นมาบนพื้นผิวโลกให้ได้ บางส่วนจะถูกย่อยสลายไปโดยแบคทีเรีย หรือไม่ก็เกิดการระเหยไป แต่บางส่วนจะถูกกักเก็บไว้ภายใต้ชั้นหินที่ไม่มีรูพรุน เกิดเป็นแหล่งกักเก็บใต้ผิวโลก นักธรณีวิทยาจะมองหาหินที่มีลักษณะเช่นนี้ จากนั้น บริษัทสำรวจและขุดเจาะน้ำมันจะเป็นผู้ขุดเจาะและนำปิโตรเลียมขึ้นมา



ความพิเศษของไฮโดรคาร์บอนเหล่านี้อยู่ที่ การที่มันสามารถรวมตัวกับออกซิเจนและปลดปล่อยพลังงานที่ถูกสะสมไว้ที่พันธะเคมีออกมาได้นั่นเอง มนุษย์เราได้ใช้ประโยชน์จากพลังงานที่ปลดปล่อยออกมานี้ เช่น นำไปให้ความร้อนกับบ้านเรือน ผลิตไฟฟ้า รวมทั้งใช้เป็นพลังงานในการขับเคลื่อนรถ หรือ เครื่องบิน นั่นเอง

[Spoil] คลิกเพื่อดูข้อความที่ซ่อนไว้ศัพท์เทคนิคที่ใช้เรียกปฏิกิริยานี้ คือ ออกซิเดชัน (Oxidation) หรือ คอมบัสชัน (Combustion) แต่เรามักคุ้นเคยกับคำว่า การเผาไหม้ มากกว่า
-------------------------------
ตอนหน้าจะเป็นเรื่องอะไร ติดตามกันต่อไปนะคะ

ที่มา : http://sciencenetlinks.com/interactives/energy/interactive/api_treat_012810.swf

ฝากติดตามเพจ แม่หนูเป็นวิศวะ ด้วยนะคะ เข้าไปพูดคุยกันได้ค่ะ
https://www.facebook.com/mymomisanengineer/