I slutet av 1800-talet utvecklade forskare grunden för att fullt ut utnyttja vattenkraft och naturgas, två energiformer som driver en stor del av världens infrastruktur idag. Utöver deras fördelar utgör båda formerna logistiska, ekonomiska och etiska utmaningar, vilket ger en del debatt om deras långsiktiga lönsamhet som hållbara energikällor.

Utnyttjande av strömmar

Egyptiska och grekiska civilisationer använde kraften i flytande vatten för tusentals år sedan, först med hjälp av vattenhjul att vrida kvarstenar och slipvete. Senare fabriker på 1700-talet utvecklade liknande system för att massproducera textilier och möbler. Att gifta den elektriska generatorn i slutet av 1800-talet till vattenkraft är det som möjliggjorde en stabil elkälla. År 1881 blev Niagara Falls platsen för den första vattenkraftverk som används för att driva stadens streetlights. Över 200 fler växter byggdes i USA under de kommande tio åren. Efter att Bureau of Reclamation grundades 1902 byggdes över 220 dammar för bevattning och kraft i västra USA och 56 var utrustade med vattenkraftverk.

Vattenkraftutmaningar

Dammarna brukade generera vattenkraft påverkar miljön på flera nivåer. Arter som trivs i flodekosystem kan drabbas av reservoar som skapas av en damm, och de näringsrika sediment som fångas av dammkonstruktion kan leda till mindre fruktbarhet för floodplains och deltaer nedströms. Överraskande bidrar dammar också till växthusgasuppbyggnad när levande växter nedsänkt av en nybildad reservoar dör och bryts ner i koldioxid eller metan. Dammar kommer också med betydande kostnader för markrättigheter där det är tillämpligt, konstruktion och underhåll.

I behov av en rörledning

Forntida rekord från 200 B.C. ange hur de kinesiska skapade bambu rörsystem för att bränna naturgas, som de brukade fördunsta saltvatten och producera salt. På samma sätt möjliggjorde byggandet av infrastruktur på 1800-talet naturgas att transporteras med rör och användas för belysning i hushålls- och affärsstrukturer. Efterfrågan på el kombinerad med de inneboende svårigheterna att transportera naturgas begränsade vidtagandet, trots att produktionen fortfarande stod för att möta den regionala efterfrågan på varmvatten, hem och matlagning. Naturgasproduktionen toppade i USA 1973; cirka 17 procent av naturgasen som används i USA importeras nu, mestadels från Kanada.

Naturliga överväganden

Naturgas producerar mycket mindre koldioxid vid bränning, vilket gör den till en renare energikälla än Andra fossila bränslen som olja eller kol. Det måste emellertid lagras och transporteras inom högtrycks-, tätningsbara inneslutningssystem eller det läcker ut. Naturgaspålagringar förekommer ofta i närheten av kolgruvor och oljebrunnar, och består typiskt av metan med andra föreningar såsom butan, propan, vattenånga eller koldioxid. Naturgas kan också extraheras från okonventionella källor, såsom metan extraherad från deponier eller avloppsreningsverk, vilket gör det till en förnybar resurs. Naturgas, såsom insättningar som finns i grunda kolbäddar, kan innehålla stora mängder vatten, vilket leder till avrinning eller bortskaffande av komplikationer för den lokala miljön.