Modern dünyada dünya ekonomisinin kanının kara altın denilen petrol olduğu bir sır değil. 20. ve 21. yüzyıllar boyunca, insanlık için gezegendeki en önemli minerallerden biri olmaya devam eden petroldür. 2010 yılında petrol, toplam enerji tüketiminin %33,6'sını oluşturan dünya yakıt ve enerji dengesinde lider konumdaydı. Aynı zamanda, petrol yenilenemez bir kaynaktır ve er ya da geç rezervlerinin sona ereceği bir düzineden fazla yıldır konuşulmaktadır.
Bilim adamlarına göre, dünyadaki kanıtlanmış petrol rezervleri yaklaşık 40 yıl sürecek ve keşfedilmemiş olanlar 10-50 yıl daha sürecek. Örneğin, Rusya'da, 1 Ocak 2012 itibariyle, resmi olarak açıklanan bilgilere göre (bu noktaya kadar, petrol ve gaz rezervleri hakkındaki bilgiler sınıflandırıldı), A / B / C1 kategorilerinin geri kazanılabilir petrol rezervlerinin hacmi 17.8 milyar oldu. ton veya 129,9 milyar varil (bir ton ihracat Ural petrolünün 7,3 varil olduğu hesaplamaya göre). Mevcut üretim hacimlerine göre keşfedilen bu doğal kaynaklar ülkemize 35 yıl yetecektir.
Aynı zamanda, saf haliyle yağ pratikte kullanılmaz. Ana değer, işlenmesinin ürünlerinde yatmaktadır. Petrol, sıvı yakıt ve yağların yanı sıra modern endüstri için çok miktarda önemli ürün kaynağıdır. Yakıt olmadan, sadece dünya ekonomisi durmayacak, aynı zamanda herhangi bir ordu da duracaktır. Arabalar ve tanklar yakıtsız gitmeyecek, uçaklar gökyüzüne çıkmayacak. Aynı zamanda, bazı ülkeler başlangıçta kendi siyah altın rezervlerinden yoksun bırakıldı. Almanya ve Japonya, 20. yüzyılda, çok kıt bir kaynak tabanına sahip olarak, her gün büyük yakıt tüketimi gerektiren II. İkinci Dünya Savaşı sırasında Almanya, kömürden akaryakıt üretimi yoluyla yakıt ihtiyacını büyük ölçüde, bazı yıllarda %50'ye varan oranlarda karşılamıştır. Onun için çıkış yolu, sentetik yakıtların ve yağların kullanılmasıydı. Aynısı, Sasol Limited'in Apartheid yıllarında uluslararası yaptırımların baskısı altında Güney Afrika ekonomisinin başarılı bir şekilde çalışmasına yardımcı olduğu Güney Afrika'da geçen yüzyılda yapıldı.
sentetik yakıtlar
1920'lerde, Kaiser Wilhelm Enstitüsü'nde çalışan Alman araştırmacılar Franz Fischer ve Hans Tropsch, Fischer-Tropsch süreci adı verilen bir süreç icat ettiler. Temel önemi, örneğin kömürden sentetik yakıt ve yağlama yağı olarak kullanımları için sentetik hidrokarbonların üretilmesiydi. Bu sürecin oldukça petrol fakiri ama aynı zamanda kömür zengini Almanya'da icat edilmiş olması şaşırtıcı değil. Sıvı sentetik yakıtların endüstriyel üretimi için yaygın olarak kullanılmıştır. Almanya ve Japonya, savaş yıllarında bu alternatif yakıtı yaygın olarak kullanmıştır. Almanya'da 1944'te yıllık sentetik yakıt üretimi yaklaşık 6,5 milyon tona veya günde 124.000 varile ulaştı. Dünya Savaşı'nın sona ermesinden sonra, yakalanan Alman bilim adamları bu alanda çalışmaya devam ettiler. Özellikle Amerika Birleşik Devletleri'nde, Maden Bürosu için çalışan Ataç Operasyonuna katıldılar.
1930'ların ortalarından başlayarak, yoğunlaştırılmış yakıtların kimyasal-teknolojik amaçlarla gazlaştırılması teknolojisi, başta yapay yağlar da dahil olmak üzere çeşitli kimyasal bileşiklerin sentezi için Almanya, ABD, SSCB ve dünyanın diğer sanayileşmiş ülkelerinde yayılmaya başladı. ve sıvı yakıtlar. 1935 yılında Almanya'da kömür, hava ve sudan sırasıyla 835 bin ton ve İngiltere'de 150 bin ton sentetik benzin üretilmiştir. Ve 1936'da, Adolf Hitler kişisel olarak Almanya'da sentetik yakıt ve yağ üretimini sağlayan yeni bir devlet programı başlattı.
Ertesi yıl, Franz Fischer, Helmut Pichler ile birlikte (Hans Tropsch, 1931'de Almanya'dan ABD'ye gitti ve dört yıl sonra öldü), orta basınçta hidrokarbonların sentezi için bir yöntem geliştirebildi. Alman bilim adamları, süreçlerinde, demir bileşiklerine, yaklaşık 10 atmosferlik bir basınca ve yüksek sıcaklıklara dayanan katalizörler kullandılar. Onların deneyleri, Almanya'da büyük tonajlı bir hidrokarbon kimyasal üretiminin konuşlandırılması için büyük önem taşıyordu. Bu işlemin uygulanması sonucunda ana ürün olarak yüksek oktan sayısına sahip parafinler ve benzin elde edilmiştir. 13 Ağustos 1938'de, Reich Havacılık Bakanı Hermann Goering'in avlanma bölgesi olan Karinhalle'de, "Karinhalleplan" sembolünü alan yakıt üretiminin geliştirilmesi için bir programın kabul edildiği bir toplantı yapıldı. Goering'in ikametgahının seçimi ve program yöneticisi olarak adaylığı tesadüfi değildi, çünkü başındaki Luftwaffe Almanya'da üretilen yakıtın en az üçte birini tüketiyordu. Diğer şeylerin yanı sıra, bu plan, sentetik motor yakıtları ve yağlama yağlarının üretiminde önemli bir gelişme sağladı.
1939'da, Reich'ta, yatakları özellikle ülkenin orta kesiminde zengin olan kahverengi kömür ile ilgili olarak ticari ölçekte Fischer-Tropsch süreci başlatıldı. 1941'in başlarında, Nazi Almanyası'ndaki toplam sentetik yakıt üretimi, petrol yakıtı üretimini yakaladı ve daha sonra aştı. Reich'ta sentetik yakıta ek olarak, yağ asitleri, parafin ve yenilebilir yağlar dahil yapay yağlar jeneratör gazından sentezlendi. Böylece Fischer-Tropsch yöntemine göre bir ton geleneksel yoğunlaştırılmış yakıttan 0,67 ton metanol ve 0,71 ton amonyak veya daha yüksek yağlı alkoller (HFA) dahil olmak üzere 1,14 ton alkol ve aldehit veya 0,26 ton elde etmek mümkün oldu. sıvı hidrokarbonlardan oluşur.
Dünya Savaşı'nın sonunda, Kızıl Ordu birliklerinin yakıt üretimi için en büyük doğal hammadde kaynağı olan Ploiesti (Romanya) petrol sahalarını işgal ettiği 1944 sonbaharından itibaren yarım yıldan fazla bir süre. Hitler tarafından kontrol edildi ve Mayıs 1945'e kadar motor yakıtının Alman ekonomisindeki işlevi ve ordusu yapay sıvı yakıtlar ve jeneratör gazı gerçekleştirdi. Hitler'in Almanya'sının katı karbon içeren hammaddeler (öncelikle kömür ve daha az ölçüde sıradan ahşap), su ve hava üzerine kurulmuş bir imparatorluk olduğunu söyleyebiliriz. Tüm askeri patlayıcıların üretimi için gerekli olan zenginleştirilmiş nitrik asidin %100'ü, kauçuk ve metanolün %99'u ve motor yakıtının %85'i bu hammaddelerden Almanya'da sentezlendi.
Kömür gazlaştırma ve hidrojenasyon tesisleri 1940'larda Alman ekonomisinin bel kemiğiydi. Diğer şeylerin yanı sıra, Fischer-Tropsch yöntemine göre üretilen sentetik havacılık yakıtı, savaş yıllarında Luftwaffe'nin tüm ihtiyaçlarının %84,5'ini karşıladı. Nazi Almanyası'ndaki İkinci Dünya Savaşı sırasında, dizel yakıtın sentezi için bu yöntem, yılda yaklaşık 600 bin ton dizel yakıt üreten sekiz fabrikada kullanıldı. Üstelik bu proje tamamen devlet tarafından finanse edildi. Almanlar, işgal ettikleri ülkelerde, özellikle de 1950'lere kadar çalışmaya devam eden Polonya'da (Auschwitz) benzer fabrikalar kurdular. Savaşın sona ermesinden sonra, Almanya'daki tüm bu fabrikalar kapatıldı ve kısmen teknolojilerle birlikte SSCB ve ABD'den tazminat pahasına ülke dışına çıkarıldı.
şist yağı
Akaryakıt üretimi için kömüre ek olarak ikinci kaynak, konusu son birkaç yıldır dünya basınının sayfalarından çıkmayan şeyl yağıdır. Modern dünyada, petrol endüstrisinde gözlenen en önemli trendlerden biri, hafif yağ ve orta yoğunlukta yağ üretimindeki azalmadır. Gezegendeki kanıtlanmış petrol rezervlerindeki azalma, petrol şirketlerini alternatif hidrokarbon kaynaklarıyla çalışmaya ve onları aramaya zorluyor. Bu kaynaklardan biri de ağır petrol ve doğal bitüm ile birlikte petrol şeylleridir. Gezegendeki petrol şeyli rezervleri, petrol rezervlerini büyüklük sırasına göre aşıyor. Ana rezervleri Amerika Birleşik Devletleri'nde yoğunlaşmıştır - yaklaşık 450 trilyon ton (24.7 trilyon ton şeyl yağı). Çin ve Brezilya'da önemli rezervler var. Rusya ayrıca dünya rezervlerinin yaklaşık %7'sini içeren geniş rezervlere sahiptir. Amerika Birleşik Devletleri'nde kaya petrolü üretimi 1940'ların sonlarında ve 1950'lerin başlarında maden yöntemini kullanarak başladı. Çoğunlukla, ekstraksiyon deneyseldi ve yetersiz bir ölçekte gerçekleştirildi.
Bugün dünyada petrol şistinden gerekli hammaddeyi elde etmenin iki ana yöntemi vardır. Bunlardan ilki, şeyl kayasının açık veya maden yöntemiyle çıkarılmasını, ardından şeylin havaya erişimi olmadan pirolize tabi tutulduğu özel tesisler-reaktörlerde işlenmesini içerir. Bu işlemler sırasında kayadan şeyl katranı elde edilir. Bu yöntem Sovyetler Birliği'nde aktif olarak geliştirilmeye çalışıldı. Benzer projeler, Brezilya'daki Irati sahasında ve Çin'in Fushun eyaletindeki şeyl çıkarılması için de biliniyor. Genel olarak, hem XX yüzyılın 40'larında hem de şimdi sonraki işlemleriyle birlikte şeyl çıkarma yöntemi oldukça maliyetli bir yöntem olmaya devam ediyor ve nihai ürünün maliyeti yüksek kalıyor. 2005 fiyatlarında, bu tür bir petrolün varil maliyeti çıktıda 75-90 dolar idi.
Şeyl yağı çıkarmanın ikinci yöntemi, onu doğrudan rezervuardan çıkarmayı içerir. Amerika Birleşik Devletleri'nde son birkaç yılda gelişen ve petrol üretiminde bir “kaya devrimi”nden bahsetmeyi mümkün kılan bu yöntemdir. Bu yöntem, yatay kuyuların delinmesini ve ardından çoklu hidrolik kırılmayı içerir. Bu durumda, genellikle oluşumun kimyasal veya termal olarak ısıtılması gerekir. Kullanılan teknolojiler ve bilimsel alanda ilerleme ne olursa olsun, böyle bir madencilik yönteminin geleneksel madencilik yönteminden çok daha karmaşık ve dolayısıyla daha pahalı olduğu da aşikardır. Şimdiye kadar, şeyl yağının maliyeti, geleneksel yağdan önemli ölçüde daha yüksektir. Petrol üreten şirketlerin kendi tahminlerine göre, dünya piyasasındaki minimum petrol fiyatlarının varil başına 50-60 doların üzerinde olmasıyla üretimi karlılığını koruyor. Ayrıca, her iki yöntemin de bazı önemli dezavantajları vardır.
Örneğin, petrol şeylinin açık ocak veya maden madenciliği ve sonraki işlemleri ile ilk yöntem, ondan şeyl katranı çıkarma sürecinde oluşan büyük miktarlarda karbondioksit - CO2 kullanma ihtiyacı ile önemli ölçüde sınırlandırılmıştır. Son olarak, karbondioksit kullanma sorunu henüz çözülmedi ve dünya atmosferine emisyonları ciddi çevre sorunlarıyla dolu. Aynı zamanda, şeyl yağı doğrudan rezervuarlardan çıkarıldığında başka bir sorun ortaya çıkar. Bu, işletmeye alınan kuyuların debisinde yüksek bir düşüş oranıdır. İşletmenin ilk aşamasında, çoklu hidrolik kırılma ve yatay enjeksiyon nedeniyle kuyular çok yüksek üretim oranları ile karakterize edilir. Bununla birlikte, yaklaşık 400 günlük çalışmadan sonra, çıkarılan ürünlerin hacmi keskin bir şekilde azalır (% 80'e kadar). Böyle keskin bir düşüşü telafi etmek ve üretim profilini bir şekilde dengelemek için, bu tür şeyl alanlarındaki kuyuların kademeli olarak işletmeye alınması gerekiyor.
Aynı zamanda, yatay sondaj ve hidrolik kırma gibi teknolojiler, ABD'nin petrol üretimini 2010'dan bu yana %60'tan fazla artırarak günde 9 milyon varile çıkarmasına olanak sağladı. Şu anda, şeyl yağı üretim teknolojilerinin kullanımının en başarılı örneklerinden biri, Kuzey ve Güney Dakota eyaletlerinde bulunan Bakken sahasıdır. Bu özel şeyl petrol sahasının gelişimi, Kuzey Amerika pazarında bir tür coşku yarattı. Sadece 5 yıl önce bu sahadaki petrol üretimi günde 60 bin varili geçmiyordu ve şimdi 500 bin varil oldu. Burada jeolojik keşifler yapıldıkça sahanın petrol rezervleri 150 milyon varile 11 milyar varile çıktı. Bu petrol sahasına ek olarak, Amerika Birleşik Devletleri'nde şeyl yağı üretimi New Mexico'daki Bone Springs, Teksas'taki Eagle Ford ve Kuzey Dakota'daki Three Forks'ta yürütülmektedir.
