Det är ingen hemlighet att i den moderna världen är blodet i världsekonomin olja, det så kallade svarta guldet. Under 1900- och 2000 -talen är det olja som fortfarande är ett av de viktigaste mineralerna på planeten för mänskligheten. Under 2010 intog oljan en ledande plats i världens bränsle- och energibalans och stod för 33,6% av den totala energiförbrukningen. Samtidigt är olja en icke-förnybar resurs, och tal om att dess reser förr eller senare kommer att ta slut har pågått i mer än ett dussin år.
Enligt forskare kommer beprövade oljereserver i världen att pågå i cirka 40 år och outforskade i ytterligare 10-50 år. Till exempel, i Ryssland, från och med den 1 januari 2012, enligt officiellt offentliggjord information (fram till denna punkt klassificerades information om olje- och gasreserver) var volymen av återvinningsbara oljereserver i kategorierna A / B / C1 17,8 miljarder ton, eller 129, 9 miljarder fat (enligt beräkningen vid vilken ett ton export Urals olja är 7,3 fat). Baserat på de befintliga produktionsvolymerna kommer dessa utforskade naturresurser att räcka för vårt land i 35 år.
Samtidigt används olja i sin rena form praktiskt taget inte. Huvudvärdet ligger i produkterna från dess bearbetning. Olja är en källa till flytande bränslen och oljor, liksom en enorm mängd viktiga produkter för modern industri. Utan bränsle kommer inte bara världsekonomin att stanna, utan också vilken armé som helst. Bilar och tankar går inte utan bränsle, flygplan kommer inte att lyfta till himlen. Samtidigt berövades vissa länder ursprungligen sina egna reserver av svart guld. Tyskland och Japan blev ett slående exempel på sådana länder under 1900 -talet, som, med en mycket mager resursbas, släppte loss andra världskriget, varav varje dag krävde en enorm bränsleförbrukning. Under andra världskriget uppfyllde Tyskland i stor utsträckning, under vissa år upp till 50%, sitt bränslebehov genom produktion av flytande bränsle från kol. Vägen ut för henne var användningen av syntetiska bränslen och oljor. Detsamma gjordes under förra seklet i Sydafrika, där Sasol Limited hjälpte den sydafrikanska ekonomin att framgångsrikt fungera under trycket av internationella sanktioner under apartheidåren.
Syntetiska bränslen
På 1920-talet uppfann tyska forskare Franz Fischer och Hans Tropsch, som arbetade vid Kaiser Wilhelm Institute, en process som kallades Fischer-Tropsch-processen. Dess grundläggande betydelse var produktion av syntetiska kolväten för deras användning som syntetiskt bränsle och smörjolja, till exempel från kol. Det är inte förvånande att denna process uppfanns i ett ganska oljefattigt, men samtidigt kolrikt Tyskland. Det användes i stor utsträckning för industriell produktion av flytande syntetiska bränslen. Tyskland och Japan använde i stor utsträckning detta alternativa bränsle under krigsåren. I Tyskland nådde den årliga produktionen av syntetiska bränslen 1944 cirka 6,5 miljoner ton, eller 124 000 fat per dag. Efter slutet av andra världskriget fortsatte fångade tyska forskare att arbeta inom detta område. I synnerhet i USA deltog de i Operation Paperclip som arbetade för Bureau of Mines.
Från mitten av 1930-talet började tekniken för förgasning av kondenserade bränslen för kemiskt-tekniska ändamål spridas i Tyskland, USA, Sovjetunionen och andra industriländer i världen, främst för syntes av olika kemiska föreningar, inklusive konstgjorda oljor och flytande bränslen. År 1935 producerades 835 tusen ton och 150 tusen ton syntetisk bensin i Tyskland och England från kol, luft respektive vatten. Och 1936 lanserade Adolf Hitler personligen ett nytt statligt program i Tyskland, som omfattade produktion av syntetiska bränslen och oljor.
Redan nästa år kunde Franz Fischer, tillsammans med Helmut Pichler (Hans Tropsch lämnade Tyskland till USA 1931, där han dog fyra år senare) utveckla en metod för syntes av kolväten vid medeltryck. I sin process använde tyska forskare katalysatorer baserade på järnföreningar, ett tryck på cirka 10 atmosfärer och höga temperaturer. Deras experiment var av stor betydelse för utplaceringen i Tyskland av en kemisk produktion av kolväten i stort tonnage. Som ett resultat av genomförandet av denna process erhölls paraffiner och bensin med ett högt oktantal som huvudprodukter. Den 13 augusti 1938 hölls ett möte i Karinhalle - Reichs luftfartsminister Hermanns Goerings jaktgård, där ett program för utveckling av bränsleproduktion antogs, som fick symbolen "Karinhalleplan". Valet av Görings bostad och hans kandidatur som programchef var inte av misstag, eftersom Luftwaffe som leddes av honom förbrukade minst en tredjedel av det bränsle som producerades i Tyskland. Denna plan gav bland annat en betydande utveckling av produktionen av syntetiska motorbränslen och smörjoljor.
År 1939 lanserades Fischer-Tropsch-processen i riket i kommersiell skala i förhållande till brunkol, vars avlagringar var särskilt rika i den mellersta delen av landet. I början av 1941 hann den totala produktionen av syntetiskt bränsle i Nazityskland med produktionen av oljebränsle och överskred det sedan. Förutom syntetiskt bränsle i riket syntetiserades fettsyror, paraffin och konstgjorda fetter, inklusive ätliga fetter, från generatorgas. Så från ett ton konventionellt kondenserat bränsle enligt Fischer-Tropsch-metoden var det möjligt att få 0,67 ton metanol och 0,71 ton ammoniak, eller 1,14 ton alkoholer och aldehyder, inklusive högre fettalkoholer (HFA), eller 0,26 ton av flytande kolväten.
I slutet av andra världskriget, mer än ett halvt år från hösten 1944, då Röda arméns trupper ockuperade oljefälten i Ploiesti (Rumänien) - den största naturliga råvarukällan för tillverkning av bränsle, som kontrollerades av Hitler, och fram till maj 1945 utförde motorbränslets funktion i den tyska ekonomin och armén konstgjorda flytande bränslen och generatorgas. Vi kan säga att Hitlers Tyskland var ett imperium som byggdes på fasta kolhaltiga råvaror (främst kol och i mindre utsträckning på vanligt trä), vatten och luft. 100% av berikad salpetersyra, som var nödvändig för produktion av alla militära sprängämnen, 99% av gummi och metanol och 85% av motorbränsle syntetiserades i Tyskland från dessa råvaror.
Kolförgasnings- och hydreringsanläggningar var ryggraden i den tyska ekonomin på 1940 -talet. Bland annat täckte syntetiskt flygbränsle, som producerades enligt Fischer-Tropsch-metoden, 84,5% av alla Luftwaffes behov under krigsåren. Under andra världskriget i Nazityskland användes denna metod för syntes av dieselbränsle vid åtta fabriker, som producerade cirka 600 tusen ton dieselbränsle per år. Dessutom var detta projekt helt finansierat av staten. Tyskarna byggde liknande fabriker i de länder de ockuperade, särskilt i Polen (Auschwitz), som fortsatte att arbeta fram till 1950 -talet inklusive. Efter krigsslutet stängdes alla dessa fabriker i Tyskland och delvis, tillsammans med teknik, togs ut ur landet på bekostnad av reparationer från Sovjetunionen och USA.
skifferolja
Den andra källan för produktion av bränsle, förutom kol, är skifferolja, vars ämne inte har lämnat världspressens sidor de senaste åren. I den moderna världen är en av de viktigaste trenderna som observerats inom oljeindustrin en minskning av produktionen av lätt olja och olja med medeldensitet. Minskningen av beprövade oljereserver på planeten tvingar oljebolagen att arbeta med alternativa källor till kolväten och söka efter dem. En av dessa källor, tillsammans med tung olja och naturlig bitumen, är oljeskiffer. Reserverna av oljeskiffer på planeten överstiger oljereserverna med en storleksordning. Deras huvudsakliga reserver är koncentrerade till USA - cirka 450 biljoner ton (24,7 biljoner ton skifferolja). Det finns betydande reserver i Kina och Brasilien. Ryssland besitter också stora reserver, som innehåller cirka 7% av världens reserver. I USA började produktionen av skifferolja i slutet av 1940 -talet och början av 1950 -talet med gruvmetoden. För det mesta var extraktionen experimentell och utfördes i en mager skala.
Idag i världen finns det två huvudmetoder för att få fram den nödvändiga råvaran från oljeskiffer. Den första av dem innefattar extraktion av skiffersten med den öppna eller gruvmetoden, följt av bearbetning i speciella installationer-reaktorer, där skiffern utsätts för pyrolys utan tillgång till luft. Under dessa operationer erhålls skiffer tjära från berget. Denna metod försökte aktivt utvecklas i Sovjetunionen. Liknande projekt är också kända för utvinning av skiffer vid Irati -fältet i Brasilien och i den kinesiska provinsen Fushun. I allmänhet förblir både på 40 -talet av XX -talet och nu metoden för utvinning av skiffer med deras efterföljande bearbetning en ganska dyr metod och kostnaden för den slutliga produkten är fortfarande hög. 2005 års priser var kostnaden för ett fat sådan olja $ 75- $ 90 vid produktionen.
Den andra metoden för att utvinna skifferolja innebär att man extraherar den direkt från behållaren. Det är denna metod som har utvecklats i USA under de senaste åren och har gjort det möjligt att tala om en "skifferrevolution" inom oljeproduktionen. Denna metod innefattar borrning av horisontella brunnar följt av flera hydrauliska sprickor. I detta fall är det ofta nödvändigt att utföra kemisk eller termisk uppvärmning av formationen. Det är också uppenbart att en sådan gruvmetod är mycket mer komplicerad och därför dyrare än den traditionella gruvmetoden, oavsett vilken teknik som används och framsteg inom det vetenskapliga området. Hittills är kostnaden för skifferolja betydligt högre än konventionell olja. Enligt de oljeproducerande företagens uppskattningar förblir dess produktion lönsam med lägsta oljepris på världsmarknaden över 50-60 dollar per fat. Båda metoderna har dessutom vissa betydande nackdelar.
Till exempel begränsas den första metoden med dagbrytning eller gruvdrift av oljeskiffer och deras efterföljande bearbetning avsevärt av behovet av att använda enorma mängder koldioxid - CO2, som bildas i processen att utvinna skifferjära från den. Slutligen har problemet med att använda koldioxid ännu inte lösts, och dess utsläpp till jordens atmosfär är fylld av allvarliga miljöproblem. Samtidigt uppstår ett annat problem när skifferolja utvinns direkt från reservoarerna. Detta är en hög nedgång i flödeshastigheten för brunnarna som tas i drift. I början av driften kännetecknas brunnarna på grund av flera hydrauliska sprickor och horisontell injektion av mycket höga produktionshastigheter. Men efter cirka 400 dagars arbete minskar volymen på de extraherade produkterna kraftigt (upp till 80%). För att kompensera för ett så kraftigt fall och på något sätt jämna ut produktionsprofilen måste brunnar i sådana skifferfält tas i drift i etapper.
Samtidigt har teknik som horisontell borrning och hydraulisk sprickbildning gjort det möjligt för USA att öka oljeproduktionen med mer än 60% sedan 2010, vilket ger den 9 miljoner fat per dag. För närvarande är Bakken -fältet, som ligger i delstaterna North and South Dakota, ett av de mest framgångsrika exemplen på användning av teknik för produktion av skifferolja. Utvecklingen av just detta skifferoljefält har skapat en slags eufori på den nordamerikanska marknaden. För bara 5 år sedan översteg inte oljeproduktionen på det här fältet 60 tusen fat per dag, och nu är det redan 500 tusen fat. När geologisk utforskning utfördes här ökade fältets oljereserver från 150 miljoner till 11 miljarder fat. Förutom detta oljefält bedrivs skifferoljeproduktion i USA vid Bone Springs i New Mexico, Eagle Ford i Texas och Three Forks i North Dakota.
