Het is geen geheim dat in de moderne wereld het bloed van de wereldeconomie olie is, het zogenaamde zwarte goud. Gedurende de 20e en 21e eeuw is het olie die voor de mensheid een van de belangrijkste mineralen op aarde blijft. In 2010 nam olie een leidende plaats in op de wereldbrandstof- en energiebalans, goed voor 33,6% van het totale energieverbruik. Tegelijkertijd is olie een niet-hernieuwbare hulpbron, en er wordt al meer dan twaalf jaar gepraat dat de reserves vroeg of laat opraken.
Volgens wetenschappers zullen bewezen oliereserves in de wereld ongeveer 40 jaar meegaan, en onontgonnen oliereserves nog 10-50 jaar. In Rusland bijvoorbeeld, was op 1 januari 2012 volgens officieel vrijgegeven informatie (tot nu toe was informatie over olie- en gasreserves geclassificeerd), het volume van winbare oliereserves van de categorieën A / B / C1 17,8 miljard ton, of 129, 9 miljard vaten (volgens de berekening waarbij een ton export Oeral-olie 7,3 vaten is). Op basis van de bestaande productievolumes zijn deze onderzochte natuurlijke hulpbronnen voor ons land 35 jaar lang genoeg.
Tegelijkertijd wordt olie in zijn pure vorm praktisch niet gebruikt. De belangrijkste waarde ligt in de producten van de verwerking. Olie is een bron van vloeibare brandstoffen en oliën, evenals een enorme hoeveelheid belangrijke producten voor de moderne industrie. Zonder brandstof stopt niet alleen de wereldeconomie, maar ook elk leger. Auto's en tanks zullen niet zonder brandstof kunnen, vliegtuigen zullen niet de lucht in gaan. Tegelijkertijd werden sommige landen aanvankelijk beroofd van hun eigen reserves aan zwart goud. Duitsland en Japan werden een treffend voorbeeld van dergelijke landen in de 20e eeuw, die, met een zeer magere grondstofbasis, de Tweede Wereldoorlog ontketenden, die elke dag een enorm brandstofverbruik vergde. Tijdens de Tweede Wereldoorlog voorzag Duitsland voor een groot deel, in sommige jaren tot 50%, in zijn brandstofbehoefte door de productie van vloeibare brandstof uit steenkool. De uitweg voor haar was het gebruik van synthetische brandstoffen en oliën. Hetzelfde gebeurde in de vorige eeuw in Zuid-Afrika, waar Sasol Limited de Zuid-Afrikaanse economie hielp om succesvol te opereren onder druk van internationale sancties tijdens de apartheidsjaren.
synthetische brandstoffen
In de jaren twintig vonden de Duitse onderzoekers Franz Fischer en Hans Tropsch, die aan het Kaiser Wilhelm Instituut werkten, een proces uit dat het Fischer-Tropsch-proces wordt genoemd. Het fundamentele belang ervan was de productie van synthetische koolwaterstoffen voor gebruik als synthetische brandstof en smeerolie, bijvoorbeeld uit steenkool. Het is niet verwonderlijk dat dit proces is uitgevonden in een nogal oliearm, maar tegelijkertijd steenkoolrijk Duitsland. Het werd veel gebruikt voor de industriële productie van vloeibare synthetische brandstoffen. Duitsland en Japan gebruikten deze alternatieve brandstof tijdens de oorlogsjaren op grote schaal. In Duitsland bereikte de jaarlijkse productie van synthetische brandstoffen in 1944 ongeveer 6,5 miljoen ton, of 124.000 vaten per dag. Na het einde van de Tweede Wereldoorlog bleven gevangengenomen Duitse wetenschappers in dit gebied werken. Met name in de Verenigde Staten namen ze deel aan Operatie Paperclip, waar ze werkten voor het Bureau of Mines.
Vanaf het midden van de jaren dertig begon de technologie van vergassing van gecondenseerde brandstoffen voor chemisch-technologische doeleinden zich te verspreiden in Duitsland, de VS, de USSR en andere geïndustrialiseerde landen van de wereld, voornamelijk voor de synthese van verschillende chemische verbindingen, waaronder kunstmatige oliën en vloeibare brandstoffen. In 1935 werd in Duitsland en Engeland 835 duizend ton en 150 duizend ton synthetische benzine geproduceerd uit respectievelijk steenkool, lucht en water. En in 1936 lanceerde Adolf Hitler persoonlijk een nieuw staatsprogramma in Duitsland, dat voorzag in de productie van synthetische brandstoffen en oliën.
Het jaar daarop kon Franz Fischer samen met Helmut Pichler (Hans Tropsch verliet Duitsland naar de VS in 1931, waar hij vier jaar later stierf) een methode ontwikkelen voor de synthese van koolwaterstoffen bij gemiddelde druk. In hun proces gebruikten Duitse wetenschappers katalysatoren op basis van ijzerverbindingen, een druk van ongeveer 10 atmosfeer en hoge temperaturen. Hun experimenten waren van groot belang voor de inzet in Duitsland van een grote tonnage chemische productie van koolwaterstoffen. Als resultaat van de implementatie van dit proces werden paraffines en benzine met een hoog octaangetal als hoofdproducten verkregen. Op 13 augustus 1938 vond een bijeenkomst plaats in Karinhalle - het jachtlandgoed van de Reichsluchtvaartminister Hermann Göring, waar een programma voor de ontwikkeling van brandstofproductie werd aangenomen, dat het symbool "Karinhalleplan" kreeg. De keuze van Görings woonplaats en zijn kandidatuur als programmamanager was niet toevallig, aangezien de door hem geleide Luftwaffe minstens een derde van de in Duitsland geproduceerde brandstof verbruikte. Dit plan zorgde onder meer voor een belangrijke ontwikkeling in de productie van synthetische motorbrandstoffen en smeeroliën.
In 1939 werd in het Reich op commerciële schaal het Fischer-Tropsch-proces gelanceerd met betrekking tot bruinkool, waarvan de afzettingen bijzonder rijk waren in het midden van het land. Aan het begin van 1941 haalde de totale productie van synthetische brandstof in nazi-Duitsland de productie van stookolie in en overtrof deze. Naast synthetische brandstof in het Reich werden vetzuren, paraffine en kunstmatige vetten, waaronder eetbare vetten, gesynthetiseerd uit generatorgas. Dus uit één ton conventionele gecondenseerde brandstof volgens de Fischer-Tropsch-methode, was het mogelijk om 0,67 ton methanol en 0,71 ton ammoniak te verkrijgen, of 1,14 ton alcoholen en aldehyden, inclusief hogere vetalcoholen (HFA), of 0,26 ton van vloeibare koolwaterstoffen.
Aan het einde van de Tweede Wereldoorlog, meer dan een half jaar na de herfst van 1944, toen de troepen van het Rode Leger de olievelden van Ploiesti (Roemenië) bezetten - de grootste natuurlijke bron van grondstoffen voor de productie van brandstof, die werd gecontroleerd door Hitler, en tot mei 1945 vervulde de functie van motorbrandstof in de Duitse economie en het leger kunstmatige vloeibare brandstoffen en generatorgas. We kunnen stellen dat Hitlers Duitsland een rijk was dat gebouwd was op vaste koolstofhoudende grondstoffen (voornamelijk steenkool en in mindere mate op gewoon hout), water en lucht. 100% verrijkt salpeterzuur, dat nodig was voor de productie van alle militaire explosieven, 99% rubber en methanol en 85% motorbrandstof werden in Duitsland uit deze grondstoffen gesynthetiseerd.
In de jaren veertig vormden kolenvergassings- en hydrogeneringsinstallaties de ruggengraat van de Duitse economie. Onder andere synthetische vliegtuigbrandstof, geproduceerd volgens de Fischer-Tropsch-methode, dekte tijdens de oorlogsjaren 84,5% van alle behoeften van de Luftwaffe. Tijdens de Tweede Wereldoorlog in nazi-Duitsland werd deze methode voor de synthese van dieselbrandstof gebruikt in acht fabrieken, die ongeveer 600 duizend ton dieselbrandstof per jaar produceerden. Bovendien werd dit project volledig gefinancierd door de staat. De Duitsers bouwden soortgelijke fabrieken in de landen die ze bezetten, met name in Polen (Auschwitz), die tot in de jaren vijftig bleven werken. Na het einde van de oorlog werden al deze fabrieken in Duitsland gesloten en gedeeltelijk, samen met technologieën, het land uitgezet ten koste van herstelbetalingen van de USSR en de VS.
schalie olie
De tweede bron voor de productie van brandstof, naast steenkool, is schalieolie, waarvan het onderwerp de afgelopen jaren de pagina's van de wereldpers niet heeft verlaten. In de moderne wereld is een van de belangrijkste trends die in de olie-industrie worden waargenomen, een afname van de productie van lichte olie en olie met een gemiddelde dichtheid. De vermindering van bewezen oliereserves op de planeet dwingt oliemaatschappijen om met alternatieve bronnen van koolwaterstoffen te werken en ernaar te zoeken. Een van deze bronnen, samen met zware olie en natuurlijk bitumen, is olieschalie. De reserves aan olieschalie op de planeet overtreffen de oliereserves met een orde van grootte. Hun belangrijkste reserves zijn geconcentreerd in de Verenigde Staten - ongeveer 450 biljoen ton (24,7 biljoen ton schalieolie). Er zijn aanzienlijke reserves in China en Brazilië. Rusland bezit ook enorme reserves, die ongeveer 7% van de wereldreserves bevatten. In de Verenigde Staten begon de productie van schalieolie in de late jaren 1940 en vroege jaren 1950 met behulp van de mijnmethode. De extractie was voor het grootste deel experimenteel en op magere schaal uitgevoerd.
Tegenwoordig zijn er in de wereld twee hoofdmethoden om de vereiste grondstof uit olieschalie te verkrijgen. De eerste omvat de winning van schaliegesteente door de open- of mijnmethode, gevolgd door verwerking in speciale installaties-reactoren, waarbij de schalie wordt onderworpen aan pyrolyse zonder toegang tot lucht. Tijdens deze bewerkingen wordt schalieteer uit het gesteente gewonnen. Deze methode werd actief geprobeerd te ontwikkelen in de Sovjet-Unie. Soortgelijke projecten zijn ook bekend voor de winning van schalie in het Irati-veld in Brazilië en in de Chinese provincie Fushun. Over het algemeen blijft zowel in de jaren 40 van de twintigste eeuw als nu de methode van schalie-extractie met hun daaropvolgende verwerking een vrij dure methode en blijven de kosten van het eindproduct hoog. In de prijzen van 2005 bedroegen de kosten van een vat van dergelijke olie $ 75- $ 90 bij de output.
De tweede methode om schalieolie te winnen, houdt in dat deze rechtstreeks uit het reservoir wordt gewonnen. Het is deze methode die zich de afgelopen jaren in de Verenigde Staten heeft ontwikkeld en het mogelijk heeft gemaakt om te spreken van een "schalie-revolutie" in de olieproductie. Deze methode omvat het boren van horizontale putten gevolgd door meervoudig hydraulisch breken. In dit geval is het vaak nodig om de formatie chemisch of thermisch te verwarmen. Het is ook duidelijk dat een dergelijke mijnbouwmethode veel gecompliceerder is, en dus duurder dan de traditionele mijnbouwmethode, ongeacht de gebruikte technologieën en de vooruitgang op wetenschappelijk gebied. Tot nu toe zijn de kosten van schalieolie aanzienlijk hoger dan die van conventionele olie. Volgens de schattingen van de olieproducerende bedrijven zelf blijft de productie winstgevend met de minimumolieprijzen op de wereldmarkt boven $ 50-60 per vat. Bovendien hebben beide methoden bepaalde belangrijke nadelen.
De eerste methode met dagbouw of mijnbouw van olieschalie en de daaropvolgende verwerking ervan wordt bijvoorbeeld aanzienlijk beperkt door de noodzaak om enorme hoeveelheden kooldioxide - CO2 te gebruiken, dat wordt gevormd bij het winnen van schalieteer. Ten slotte is het probleem van het gebruik van kooldioxide nog niet opgelost, en de uitstoot ervan in de atmosfeer van de aarde gaat gepaard met ernstige milieuproblemen. Tegelijkertijd ontstaat er een ander probleem wanneer schalieolie rechtstreeks uit reservoirs wordt gewonnen. Dit is een hoge mate van afname van het debiet van de in gebruik genomen putten. In de beginfase van de exploitatie worden de putten, als gevolg van meervoudig hydraulisch breken en horizontale injectie, gekenmerkt door zeer hoge productiesnelheden. Na ongeveer 400 dagen werk neemt het volume van de geëxtraheerde producten echter sterk af (tot 80%). Om zo'n scherpe daling te compenseren en het productieprofiel op de een of andere manier te egaliseren, moeten putten in dergelijke schalievelden gefaseerd in bedrijf worden genomen.
Tegelijkertijd hebben technologieën zoals horizontaal boren en hydrofracturering de Verenigde Staten in staat gesteld om de olieproductie sinds 2010 met meer dan 60% te verhogen, waardoor deze op 9 miljoen vaten per dag komt. Momenteel is een van de meest succesvolle voorbeelden van het gebruik van schalieolieproductietechnologieën het Bakken-veld, gelegen in de staten North en South Dakota. De ontwikkeling van dit specifieke schalie-olieveld heeft voor een soort euforie gezorgd op de Noord-Amerikaanse markt. Slechts 5 jaar geleden was de olieproductie op dit veld niet hoger dan 60 duizend vaten per dag, en nu is het al 500 duizend vaten. Omdat hier geologische exploratie werd uitgevoerd, namen de oliereserves van het veld toe van 150 miljoen tot 11 miljard vaten. Naast dit olieveld vindt de productie van schalieolie in de Verenigde Staten plaats in de Bone Springs in New Mexico, Eagle Ford in Texas en Three Forks in North Dakota.