Ei ole mikään salaisuus, että nykymaailmassa maailmantalouden veri on öljyä, niin sanottua mustaa kultaa. Koko 1900- ja 21 -vuosisatojen ajan öljy on edelleen yksi ihmiskunnan tärkeimmistä mineraaleista planeetalla. Vuonna 2010 öljy oli maailman johtavassa asemassa polttoaine- ja energiataseessa, ja sen osuus energian kokonaiskulutuksesta oli 33,6%. Samaan aikaan öljy on uusiutumaton luonnonvara, ja puhe siitä, että ennemmin tai myöhemmin sen varannot loppuu, on jatkunut jo yli tusina vuotta.
Tutkijoiden mukaan todistetut öljyvarat maailmassa kestävät noin 40 vuotta ja tutkimattomat vielä 10-50 vuotta. Esimerkiksi Venäjällä 1. tammikuuta 2012 lähtien virallisesti julkaistujen tietojen mukaan (tähän asti tiedot öljy- ja kaasuvarannoista on luokiteltu) luokkien A / B / C1 kerättävissä olevien öljyvarastojen määrä oli 17,8 miljardia tonnia eli 129, 9 miljardia tynnyriä (laskelman mukaan, jonka mukaan Uralin öljyn vientitonnin määrä on 7,3 tynnyriä). Nykyisten tuotantomäärien perusteella nämä tutkitut luonnonvarat riittävät maamme 35 vuodeksi.
Samaan aikaan öljyä ei käytännössä käytetä puhtaassa muodossaan. Tärkein arvo on sen jalostustuotteissa. Öljy on nestemäisten polttoaineiden ja öljyjen lähde sekä valtava määrä nykyaikaiselle teollisuudelle tärkeitä tuotteita. Ilman polttoainetta paitsi maailmantalous pysähtyy, myös kaikki armeijat. Autot ja säiliöt eivät mene ilman polttoainetta, lentokoneet eivät nouse taivaalle. Samaan aikaan joiltakin mailta puuttui aluksi omat mustan kullan varannot. Saksasta ja Japanista tuli silmiinpistävä esimerkki tällaisista maista 1900 -luvulla, ja niillä oli hyvin niukka resurssipohja, joka vapautti toisen maailmansodan, jonka jokainen päivä vaati valtavaa polttoaineen kulutusta. Toisen maailmansodan aikana Saksa tyydytti polttoainetarpeensa suurelta osin, joissakin vuosina jopa 50%, tuottamalla nestemäistä polttoainetta hiilestä. Hänen tiensä oli synteettisten polttoaineiden ja öljyjen käyttö. Sama tapahtui viime vuosisadalla Etelä -Afrikassa, missä Sasol Limited auttoi Etelä -Afrikan taloutta toimimaan menestyksekkäästi kansainvälisten pakotteiden paineessa Apartheid -vuosina.
Synteettiset polttoaineet
1920-luvulla saksalaiset tutkijat Franz Fischer ja Hans Tropsch, jotka työskentelivät Kaiser Wilhelm -instituutissa, keksivät Fischer-Tropsch-prosessin. Sen perustavanlaatuinen merkitys oli synteettisten hiilivetyjen tuotanto esimerkiksi hiilestä käytettäväksi synteettisenä polttoaineena ja voiteluöljynä. Ei ole yllättävää, että tämä prosessi keksittiin melko öljyköyhässä, mutta samalla hiilipitoisessa Saksassa. Sitä käytettiin laajalti nestemäisten synteettisten polttoaineiden teolliseen tuotantoon. Saksa ja Japani käyttivät laajasti tätä vaihtoehtoista polttoainetta sodan aikana. Saksassa synteettisten polttoaineiden vuotuinen tuotanto vuonna 1944 oli noin 6,5 miljoonaa tonnia eli 124 000 tynnyriä päivässä. Toisen maailmansodan päättymisen jälkeen vangitut saksalaiset tutkijat jatkoivat työskentelyään tällä alalla. Erityisesti Yhdysvalloissa he osallistuivat operaatioon Paperclip ja työskentelivät Bureau of Minesissa.
1930-luvun puolivälistä lähtien tiivistettyjen polttoaineiden kaasutustekniikka kemiallisia ja teknologisia tarkoituksia varten alkoi levitä Saksassa, Yhdysvalloissa, Neuvostoliitossa ja muissa maailman teollisuusmaissa, pääasiassa erilaisten kemiallisten yhdisteiden, mukaan lukien keinotekoisten öljyjen, synteesiä varten ja nestemäiset polttoaineet. Vuonna 1935 tuotettiin Saksassa 835 tuhatta tonnia ja Englannissa 150 tuhatta tonnia synteettistä bensiiniä hiilestä, ilmasta ja vedestä. Ja vuonna 1936 Adolf Hitler käynnisti henkilökohtaisesti Saksassa uuden valtion ohjelman, jossa määrättiin synteettisten polttoaineiden ja öljyjen tuotannosta.
Heti seuraavana vuonna Franz Fischer ja Helmut Pichler (Hans Tropsch lähtivät Saksasta Yhdysvaltoihin vuonna 1931, missä hän kuoli neljä vuotta myöhemmin) pystyivät kehittämään menetelmän hiilivetyjen synteesiin keskipaineessa. Prosessissaan saksalaiset tutkijat käyttivät katalyyttejä, jotka perustuivat rautayhdisteisiin, noin 10 ilmakehän paineeseen ja korkeisiin lämpötiloihin. Heidän kokeillaan oli suuri merkitys suurten hiilivetyjen kemiallisen tuotannon käyttöönotolle Saksassa. Tämän prosessin toteuttamisen tuloksena päätuotteiksi saatiin parafiineja ja bensiiniä, joilla on korkea oktaaniluku. 13. elokuuta 1938 pidettiin kokous Karinhallessa - valtakunnan ilmailuministeri Hermann Goeringin metsästysalueella, jossa hyväksyttiin polttoaineen tuotannon kehittämisohjelma, joka sai symbolin "Karinhalleplan". Goeringin asuinpaikan valinta ja hänen ehdokkuutensa ohjelmapäälliköksi ei ollut sattumaa, koska hänen johtamansa Luftwaffe kuluttaa vähintään kolmanneksen Saksassa tuotetusta polttoaineesta. Tämä suunnitelma sisälsi muun muassa merkittävän kehityksen synteettisten moottoripolttoaineiden ja voiteluöljyjen tuotannossa.
Vuonna 1939 valtakunnassa käynnistettiin Fischer-Tropsch-prosessi kaupallisessa mittakaavassa ruskean hiilen suhteen, jonka talletukset olivat erityisen rikkaita maan keskiosassa. Vuoden 1941 alussa synteettisen polttoaineen kokonaistuotanto natsi -Saksassa saavutti öljypolttoaineen tuotannon ja ylitti sen. Valtakunnan synteettisen polttoaineen lisäksi generaattorikaasusta syntetisoitiin rasvahappoja, parafiinia ja keinotekoisia rasvoja, mukaan lukien syötävät rasvat. Joten yhdestä tonnista tavanomaista kondensoitua polttoainetta Fischer-Tropsch-menetelmän mukaisesti oli mahdollista saada 0,67 tonnia metanolia ja 0,71 tonnia ammoniakkia tai 1,14 tonnia alkoholeja ja aldehydejä, mukaan lukien korkeammat rasva-alkoholit (HFA), tai 0,26 tonnia nestemäisistä hiilivedyistä.
Toisen maailmansodan lopussa, yli puoli vuotta syksystä 1944, jolloin Puna -armeijan joukot miehittivät Ploiestin (Romania) öljykentät, jotka ovat suurin luonnollinen raaka -ainelähde polttoaineen valmistuksessa. oli Hitlerin hallinnassa, ja toukokuuhun 1945 saakka moottoripolttoaineen toiminta Saksan taloudessa ja armeijassa teki keinotekoisia nestemäisiä polttoaineita ja generaattorikaasua. Voimme sanoa, että Hitlerin Saksa oli imperiumi, joka rakentui kiinteille hiiltä sisältäville raaka-aineille (pääasiassa hiilelle ja vähemmässä määrin tavalliselle puulle), vedelle ja ilmalle. Saksassa syntetisoitiin näistä raaka -aineista 100% rikastettua typpihappoa, joka oli välttämätöntä kaikkien sotilasräjähteiden valmistamiseksi, 99% kumia ja metanolia ja 85% moottoripolttoainetta.
Hiilen kaasutus- ja hydrauslaitokset olivat Saksan talouden selkäranka 1940 -luvulla. Muun muassa Fischer-Tropsch-menetelmällä valmistettu synteettinen lentopolttoaine kattoi 84,5% kaikista Luftwaffen tarpeista sodan aikana. Toisen maailmansodan aikana natsi -Saksassa tätä dieselpolttoaineen synteesimenetelmää käytettiin kahdeksassa tehtaassa, jotka tuottivat noin 600 tuhatta tonnia dieselpolttoainetta vuodessa. Lisäksi valtio rahoitti hankkeen kokonaan. Saksalaiset rakensivat samanlaisia tehtaita miehittämiinsä maihin, erityisesti Puolaan (Auschwitz), joka jatkoi toimintaansa 1950 -luvulle asti. Sodan päätyttyä kaikki nämä Saksan tehtaat suljettiin ja osittain yhdessä tekniikan kanssa vietiin maasta Neuvostoliiton ja Yhdysvaltojen korvausten kustannuksella.
liuskeöljyä
Toinen polttoaineen tuotannon lähde kivihiilen lisäksi on liuskeöljy, jonka aihe ei ole poistunut maailman lehdistön sivuilta viime vuosina. Nykymaailmassa yksi öljyteollisuuden merkittävimmistä suuntauksista on kevyen ja keskitiheän öljyn tuotannon väheneminen. Todistettujen öljyvarojen väheneminen planeetalla pakottaa öljy -yhtiöt työskentelemään vaihtoehtoisten hiilivetylähteiden kanssa ja etsimään niitä. Yksi näistä lähteistä yhdessä raskaan öljyn ja luonnon bitumin kanssa on öljyliuske. Maapallon öljykivivarat ylittävät öljyvarot suuruusluokkaa. Niiden päävarat ovat keskittyneet Yhdysvaltoihin - noin 450 biljoonaa tonnia (24,7 biljoonaa tonnia liuskeöljyä). Kiinassa ja Brasiliassa on merkittäviä varantoja. Venäjällä on myös suuria varantoja, jotka sisältävät noin 7% maailman varannoista. Yhdysvalloissa liuskeöljyn tuotanto alkoi 1940 -luvun lopulla ja 1950 -luvun alussa kaivosmenetelmää käyttäen. Suurimmaksi osaksi uuttaminen oli kokeellista ja suoritettiin vähäisessä mittakaavassa.
Nykyään maailmassa on kaksi pääasiallista tapaa saada tarvittava raaka -aine öljyliuskeesta. Ensimmäinen niistä sisältää liuske-kiven uuttamisen avoimella tai kaivosmenetelmällä, jota seuraa käsittely erikoislaitteissa-reaktorissa, joissa liuske on pyrolyysissä ilman pääsyä ilmaan. Näiden toimenpiteiden aikana kivestä saadaan liuskeatervaa. Tätä menetelmää yritettiin aktiivisesti kehittää Neuvostoliitossa. Samankaltaisia hankkeita tunnetaan myös liuskeen saannista Irakin pellolla Brasiliassa ja Kiinan Fushunin maakunnassa. Yleensä sekä XX vuosisadan 40 -luvulla että nyt liuskeen louhintamenetelmä ja niiden jatkokäsittely ovat edelleen melko kallis menetelmä, ja lopputuotteen hinta on edelleen korkea. Vuonna 2005 tällaisen öljyn tynnyrihinta oli 75-90 dollaria tuotannossa.
Toinen menetelmä liuskeöljyn uuttamiseksi sisältää sen uuttamisen suoraan säiliöstä. Tämä menetelmä on kehittynyt Yhdysvalloissa viime vuosina ja mahdollistanut puhumisen "liuskevallankumouksesta" öljyntuotannossa. Tämä menetelmä sisältää vaakasuorien kaivojen poraamisen, jota seuraa useita hydraulisia murtumia. Tässä tapauksessa on usein suoritettava muodostuman kemiallinen tai lämpökuumennus. On myös selvää, että tällainen kaivosmenetelmä on paljon monimutkaisempi ja siksi kalliimpi kuin perinteinen kaivosmenetelmä käytetyistä tekniikoista ja tieteen edistymisestä riippumatta. Toistaiseksi liuskeöljyn hinta on huomattavasti korkeampi kuin perinteisen öljyn. Öljyntuottajayritysten arvioiden mukaan sen tuotanto on edelleen kannattavaa ja öljyn vähimmäishinnat maailmanmarkkinoilla ovat yli 50–60 dollaria tynnyriltä. Lisäksi molemmilla menetelmillä on tiettyjä merkittäviä haittoja.
Esimerkiksi ensimmäistä menetelmää öljyliuskeen avolouhoksella tai kaivoksella ja niiden myöhempää käsittelyä rajoittaa merkittävästi tarve hyödyntää valtavia määriä hiilidioksidia - hiilidioksidia, joka muodostuu liuske tervan poistamisesta siitä. Lopuksi, hiilidioksidin hyödyntämisen ongelmaa ei ole vielä ratkaistu, ja sen päästöt maan ilmakehään ovat täynnä vakavia ympäristöongelmia. Samaan aikaan, kun liuskeöljyä uutetaan suoraan säiliöistä, syntyy toinen ongelma. Tämä on nopea lasku käyttöön otettujen kaivojen virtausnopeudessa. Käytön alkuvaiheessa kaivoille on ominaista erittäin korkea tuotantomäärä moninkertaisen hydraulisen murtumisen ja vaakasuuntaisen ruiskutuksen vuoksi. Kuitenkin noin 400 työpäivän jälkeen uutettujen tuotteiden määrä vähenee jyrkästi (jopa 80%). Tällaisen jyrkän pudotuksen kompensoimiseksi ja tuotantoprofiilin tasaamiseksi jotenkin sellaisten liuskealueiden kaivot on otettava käyttöön vaiheittain.
Samaan aikaan tekniikat, kuten vaakasuora poraus ja hydraulinen murtaminen, ovat antaneet Yhdysvaltojen mahdollisuuden lisätä öljyntuotantoa yli 60% vuodesta 2010, jolloin se on 9 miljoonaa tynnyriä päivässä. Tällä hetkellä yksi onnistuneimmista esimerkeistä liuskeöljyn tuotantoteknologioiden käytöstä on Bakken -kenttä, joka sijaitsee Pohjois- ja Etelä -Dakotan osavaltioissa. Tämän liuskeöljykentän kehittäminen on luonut eräänlaisen euforian Pohjois -Amerikan markkinoille. Vain viisi vuotta sitten öljyn tuotanto tällä alalla ei ylittänyt 60 tuhatta tynnyriä päivässä, ja nyt se on jo 500 tuhatta tynnyriä. Kun geologista tutkimusta tehtiin täällä, kentän öljyvarat kasvoivat 150 miljoonasta 11 miljardiin tynnyriin. Tämän öljykentän lisäksi liuskeöljyn tuotanto Yhdysvalloissa suoritetaan Bone Springsissä New Mexicossa, Eagle Fordissa Texasissa ja Three Forksissa Pohjois -Dakotassa.
