Es ist kein Geheimnis, dass das Blut der Weltwirtschaft in der modernen Welt Öl ist, das sogenannte schwarze Gold. Während des 20. und 21. Jahrhunderts ist Öl für die Menschheit eines der wichtigsten Mineralien der Erde. Im Jahr 2010 nahm Öl einen Spitzenplatz in der weltweiten Brennstoff- und Energiebilanz ein und machte 33,6% des gesamten Energieverbrauchs aus. Gleichzeitig ist Öl eine nicht erneuerbare Ressource, und es wird seit mehr als einem Dutzend Jahren darüber gesprochen, dass seine Reserven früher oder später aufgebraucht sein werden.
Wissenschaftlern zufolge reichen die nachgewiesenen Ölreserven der Welt für etwa 40 Jahre und die unerforschten für weitere 10 bis 50 Jahre. In Russland beispielsweise betrug das Volumen der förderbaren Ölreserven der Kategorien A / B / C1 nach offiziell veröffentlichten Informationen (bis zu diesem Zeitpunkt wurden Informationen zu Öl- und Gasreserven klassifiziert) 17,8 Milliarden Tonnen oder 129, 9 Milliarden Barrel (nach der Berechnung, bei der eine Tonne Ural-Exportöl 7,3 Barrel entspricht). Ausgehend von den vorhandenen Produktionsmengen reichen diese erforschten Bodenschätze für unser Land für 35 Jahre.
Gleichzeitig wird Öl in seiner reinen Form praktisch nicht verwendet. Der Hauptwert liegt in den Produkten seiner Verarbeitung. Öl ist eine Quelle für flüssige Brennstoffe und Öle sowie eine große Menge wichtiger Produkte für die moderne Industrie. Ohne Treibstoff wird nicht nur die Weltwirtschaft zum Stillstand kommen, sondern auch jede Armee. Autos und Panzer werden nicht ohne Treibstoff auskommen, Flugzeuge werden nicht in den Himmel abheben. Gleichzeitig wurden einigen Ländern zunächst die eigenen Reserven an schwarzem Gold entzogen. Deutschland und Japan wurden im 20. Jahrhundert zu einem markanten Beispiel für solche Länder, die mit einer sehr mageren Ressourcenbasis den Zweiten Weltkrieg auslösten, der jeden Tag einen enormen Kraftstoffverbrauch forderte. Während des Zweiten Weltkriegs deckte Deutschland seinen Brennstoffbedarf zu einem großen Teil, in manchen Jahren bis zu 50 %, durch die Herstellung von flüssigem Brennstoff aus Kohle. Der Ausweg für sie war die Verwendung von synthetischen Kraftstoffen und Ölen. Das gleiche geschah im letzten Jahrhundert in Südafrika, wo Sasol Limited der südafrikanischen Wirtschaft half, während der Apartheid-Jahre unter dem Druck internationaler Sanktionen erfolgreich zu agieren.
Synthetische Kraftstoffe
In den 1920er Jahren erfanden die deutschen Forscher Franz Fischer und Hans Tropsch, die am Kaiser-Wilhelm-Institut arbeiteten, ein Verfahren namens Fischer-Tropsch-Verfahren. Seine grundlegende Bedeutung war die Gewinnung von synthetischen Kohlenwasserstoffen für deren Verwendung als synthetischer Kraftstoff und Schmieröl, beispielsweise aus Kohle. Es ist nicht verwunderlich, dass dieses Verfahren in einem eher ölarmen, aber gleichzeitig kohlereichen Deutschland erfunden wurde. Es wurde häufig für die industrielle Herstellung von flüssigen synthetischen Kraftstoffen verwendet. Deutschland und Japan verwendeten diesen alternativen Kraftstoff während der Kriegsjahre in großem Umfang. In Deutschland erreichte die Jahresproduktion an synthetischen Kraftstoffen 1944 etwa 6,5 Millionen Tonnen oder 124.000 Barrel pro Tag. Nach dem Ende des Zweiten Weltkriegs arbeiteten gefangene deutsche Wissenschaftler auf diesem Gebiet weiter. Insbesondere in den Vereinigten Staaten nahmen sie an der Operation Paperclip teil und arbeiteten für das Bureau of Mines.
Ab Mitte der 1930er Jahre verbreitete sich in Deutschland, den USA, der UdSSR und anderen Industrieländern der Welt die Technologie der Vergasung kondensierter Brennstoffe für chemisch-technologische Zwecke, vor allem für die Synthese verschiedener chemischer Verbindungen, darunter künstliche Öle und flüssige Brennstoffe. 1935 wurden in Deutschland und England aus Kohle, Luft und Wasser 835 Tausend Tonnen und 150 Tausend Tonnen synthetisches Benzin hergestellt. Und 1936 startete Adolf Hitler persönlich ein neues Staatsprogramm in Deutschland, das die Herstellung synthetischer Kraftstoffe und Öle vorsah.
Bereits im nächsten Jahr konnte Franz Fischer zusammen mit Helmut Pichler (Hans Tropsch verließ Deutschland 1931 in die USA, wo er vier Jahre später starb) eine Methode zur Synthese von Kohlenwasserstoffen bei Mitteldruck entwickeln. In ihrem Verfahren verwendeten deutsche Wissenschaftler Katalysatoren auf Basis von Eisenverbindungen, einen Druck von etwa 10 Atmosphären und hohe Temperaturen. Ihre Experimente waren von großer Bedeutung für den Einsatz einer großvolumigen chemischen Produktion von Kohlenwasserstoffen in Deutschland. Durch die Umsetzung dieses Verfahrens wurden als Hauptprodukte Paraffine und Benzin mit hoher Oktanzahl erhalten. Am 13. August 1938 fand in Karinhalle - dem Jagdgut des Reichsluftfahrtministers Hermann Göring - eine Sitzung statt, bei der ein Programm zur Entwicklung der Treibstoffproduktion verabschiedet wurde, das das Symbol "Karinhalleplan" erhielt. Die Wahl des Wohnsitzes Görings und seine Kandidatur als Programmleiter war kein Zufall, denn die von ihm geführte Luftwaffe verbrauchte mindestens ein Drittel des in Deutschland produzierten Treibstoffs. Dieser Plan sah unter anderem eine signifikante Weiterentwicklung bei der Herstellung von synthetischen Kraftstoffen und Schmierölen vor.
1939 wurde im Reich der kommerzielle Fischer-Tropsch-Prozess für Braunkohle eingeleitet, deren Vorkommen im mittleren Teil des Landes besonders reich waren. Zu Beginn des Jahres 1941 hat die Gesamtproduktion von synthetischem Kraftstoff in Nazi-Deutschland die Produktion von Ölkraftstoff eingeholt und dann überschritten. Neben synthetischem Kraftstoff wurden im Reich auch Fettsäuren, Paraffin und künstliche Fette, darunter auch Speisefette, aus Generatorgas synthetisiert. So konnten aus einer Tonne konventionellem kondensierten Kraftstoff nach dem Fischer-Tropsch-Verfahren 0,67 Tonnen Methanol und 0,71 Tonnen Ammoniak oder 1,14 Tonnen Alkohole und Aldehyde, darunter höhere Fettalkohole (HFA), oder 0,26 Tonnen. gewonnen werden von flüssigen Kohlenwasserstoffen.
Am Ende des Zweiten Weltkriegs, mehr als ein halbes Jahr nach dem Herbst 1944, als die Truppen der Roten Armee die Ölfelder von Ploiesti (Rumänien) besetzten - die größte natürliche Rohstoffquelle für die Herstellung von Kraftstoffen, die von Hitler kontrolliert wurde, und bis Mai 1945 die Funktion des Treibstoffs in der deutschen Wirtschaft und der Armee übernahmen künstliche Flüssigbrennstoffe und Generatorgas. Wir können sagen, dass Hitlerdeutschland ein Reich war, das auf festen kohlenstoffhaltigen Rohstoffen (hauptsächlich Kohle und in geringerem Maße auf gewöhnlichem Holz), Wasser und Luft aufgebaut war. Aus diesen Rohstoffen wurden in Deutschland 100 % angereicherte Salpetersäure, die für die Herstellung aller militärischen Sprengstoffe notwendig war, 99 % Kautschuk und Methanol und 85 % des Treibstoffs synthetisiert.
Kohlevergasungs- und Hydrieranlagen waren in den 1940er Jahren das Rückgrat der deutschen Wirtschaft. Unter anderem deckte synthetischer Flugkraftstoff, der nach dem Fischer-Tropsch-Verfahren hergestellt wurde, in den Kriegsjahren 84,5% des gesamten Bedarfs der Luftwaffe. Während des Zweiten Weltkriegs in Nazi-Deutschland wurde diese Methode zur Synthese von Dieselkraftstoff in acht Fabriken verwendet, die jährlich etwa 600.000 Tonnen Dieselkraftstoff produzierten. Darüber hinaus wurde dieses Projekt vollständig vom Staat finanziert. Die Deutschen bauten ähnliche Fabriken in den von ihnen besetzten Ländern, insbesondere in Polen (Auschwitz), die bis einschließlich der 1950er Jahre funktionierten. Nach Kriegsende wurden alle diese Fabriken in Deutschland geschlossen und teilweise zusammen mit Technologien auf Kosten von Reparationen aus der UdSSR und den USA außer Landes gebracht.
Schieferöl
Die zweite Quelle für die Brennstoffgewinnung ist neben Kohle Schieferöl, dessen Thema seit einigen Jahren die Seiten der Weltpresse nicht mehr verlassen hat. In der modernen Welt ist einer der wichtigsten Trends in der Ölindustrie ein Rückgang der Produktion von Leichtöl und Öl mittlerer Dichte. Die Verringerung der nachgewiesenen Ölreserven auf dem Planeten zwingt Ölunternehmen, mit alternativen Kohlenwasserstoffquellen zu arbeiten und danach zu suchen. Eine dieser Quellen ist neben Schweröl und natürlichem Bitumen Ölschiefer. Die Ölschieferreserven auf dem Planeten übersteigen die Ölreserven um eine Größenordnung. Ihre Hauptreserven sind in den Vereinigten Staaten konzentriert - etwa 450 Billionen Tonnen (24,7 Billionen Tonnen Schieferöl). Große Reserven gibt es in China und Brasilien. Russland besitzt auch riesige Reserven, die etwa 7% der Weltreserven umfassen. In den Vereinigten Staaten begann die Schieferölförderung Ende der 1940er und Anfang der 1950er Jahre nach der Minenmethode. Die Extraktion war größtenteils experimentell und wurde in einem mageren Umfang durchgeführt.
Heute gibt es weltweit zwei Hauptmethoden, um den benötigten Rohstoff aus Ölschiefer zu gewinnen. Die erste davon beinhaltet die Gewinnung von Schiefergestein im Tagebau- oder Bergbauverfahren, gefolgt von der Verarbeitung in speziellen Anlagen-Reaktoren, in denen der Schiefer ohne Zugang zu Luft einer Pyrolyse unterzogen wird. Dabei wird aus dem Gestein Schieferteer gewonnen. In der Sowjetunion wurde aktiv versucht, diese Methode zu entwickeln. Ähnliche Projekte sind auch für den Abbau von Schiefer auf dem Irati-Feld in Brasilien und in der chinesischen Provinz Fushun bekannt. Im Allgemeinen bleibt sowohl in den 40er Jahren des 20. Jahrhunderts als auch heute die Methode der Schiefergewinnung mit ihrer anschließenden Verarbeitung eine ziemlich kostspielige Methode, und die Kosten für das Endprodukt bleiben hoch. In den Preisen von 2005 lagen die Kosten für ein Barrel solchen Öls bei 75 bis 90 US-Dollar bei der Ausgabe.
Die zweite Methode zur Gewinnung von Schieferöl besteht darin, es direkt aus der Lagerstätte zu gewinnen. Es ist diese Methode, die sich in den USA in den letzten Jahren entwickelt hat und von einer „Schieferrevolution“in der Ölförderung sprechen kann. Bei dieser Methode werden horizontale Bohrlöcher gebohrt, gefolgt von mehreren hydraulischen Frakturierungen. In diesem Fall ist es oft erforderlich, eine chemische oder thermische Erwärmung der Formation durchzuführen. Es ist auch offensichtlich, dass ein solches Abbauverfahren viel komplizierter und damit teurer ist als das traditionelle Abbauverfahren, unabhängig von den verwendeten Technologien und dem Fortschritt auf dem wissenschaftlichen Gebiet. Bisher sind die Kosten für Schieferöl deutlich höher als für konventionelles Öl. Nach Einschätzung der Ölförderunternehmen selbst bleibt seine Produktion bei Mindestölpreisen auf dem Weltmarkt über 50-60 Dollar pro Barrel profitabel. Darüber hinaus haben beide Verfahren bestimmte erhebliche Nachteile.
Zum Beispiel wird die erste Methode mit Tagebau- oder Minenabbau von Ölschiefer und deren anschließender Verarbeitung erheblich durch die Notwendigkeit eingeschränkt, riesige Mengen an Kohlendioxid zu verwenden - CO2, das bei der Gewinnung von Schieferteer daraus entsteht. Schließlich ist das Problem der Verwendung von Kohlendioxid noch nicht gelöst, und seine Emissionen in die Erdatmosphäre sind mit ernsthaften Umweltproblemen verbunden. Gleichzeitig entsteht bei der direkten Gewinnung von Schieferöl aus Lagerstätten ein weiteres Problem. Dies ist eine starke Abnahme der Durchflussrate der in Betrieb genommenen Brunnen. In der Anfangsphase des Betriebs zeichnen sich die Bohrlöcher aufgrund von mehrfachem Hydrofracking und horizontaler Injektion durch sehr hohe Produktionsraten aus. Nach etwa 400 Arbeitstagen nimmt das Volumen der extrahierten Produkte jedoch stark ab (bis zu 80%). Um einen so starken Abfall zu kompensieren und das Förderprofil irgendwie zu nivellieren, müssen Bohrungen in solchen Schieferfeldern stufenweise in Betrieb genommen werden.
Gleichzeitig haben Technologien wie Horizontalbohrungen und Hydraulic Fracturing es den Vereinigten Staaten ermöglicht, die Ölproduktion seit 2010 um mehr als 60 % auf 9 Millionen Barrel pro Tag zu steigern. Derzeit ist eines der erfolgreichsten Beispiele für den Einsatz von Schieferölfördertechnologien das Feld Bakken in den Bundesstaaten North und South Dakota. Die Erschließung dieses speziellen Schieferölfeldes hat auf dem nordamerikanischen Markt eine Art Euphorie ausgelöst. Noch vor 5 Jahren überstieg die Ölförderung in diesem Feld 60.000 Barrel pro Tag nicht, heute sind es bereits 500.000 Barrel. Da hier geologische Explorationen durchgeführt wurden, stiegen die Ölreserven des Feldes von 150 Millionen auf 11 Milliarden Barrel. Neben diesem Ölfeld wird Schieferöl in den USA in Bone Springs in New Mexico, Eagle Ford in Texas und Three Forks in North Dakota gefördert.