Není žádným tajemstvím, že v moderním světě je krví světové ekonomiky ropa, takzvané černé zlato. V průběhu 20. a 21. století je to ropa, která zůstává jedním z nejdůležitějších minerálů na planetě pro lidstvo. V roce 2010 zaujímala ropa přední místo ve světové palivové a energetické bilanci a na celkové spotřebě energie se podílela 33,6%. Ropa je zároveň neobnovitelným zdrojem a už více než tucet let se mluví o tom, že dříve nebo později její zásoby skončí.
Podle vědců vydrží osvědčené zásoby ropy ve světě zhruba 40 let a neprobádané dalších 10–50 let. Například v Rusku byl k 1. lednu 2012 podle oficiálně zveřejněných informací (do té doby byly utajovány informace o zásobách ropy a plynu) objem zpětně získatelných zásob ropy kategorie A / B / C1 17,8 miliardy tun, čili 129, 9 miliard barelů (podle výpočtu, při kterém jedna tuna exportu uralské ropy činí 7,3 barelu). Na základě stávajících objemů výroby budou tyto prozkoumané přírodní zdroje stačit pro naši zemi na 35 let.
Ve své čisté formě se olej prakticky nepoužívá. Hlavní hodnota spočívá v produktech jeho zpracování. Ropa je zdrojem kapalných paliv a olejů a také obrovským množstvím důležitých produktů pro moderní průmysl. Bez paliva se zastaví nejen světová ekonomika, ale i jakákoli armáda. Auta a tanky nepůjdou bez paliva, letadla nevyletí do nebe. Současně byly některé země zpočátku zbaveny vlastních rezerv černého zlata. Německo a Japonsko se staly výrazným příkladem takových zemí ve 20. století, které s velmi malou základnou zdrojů rozpoutalo druhou světovou válku, jejíž každý den vyžadoval obrovskou spotřebu paliva. Během druhé světové války Německo do značné míry, v některých letech až 50%, uspokojovalo své potřeby paliva prostřednictvím výroby kapalného paliva z uhlí. Východiskem pro ni bylo používání syntetických paliv a olejů. Totéž bylo provedeno v minulém století v Jižní Africe, kde Sasol Limited pomohl jihoafrické ekonomice úspěšně fungovat pod tlakem mezinárodních sankcí během let apartheidu.
Syntetická paliva
Ve 20. letech 20. století vynalezli němečtí badatelé Franz Fischer a Hans Tropsch, kteří pracovali v institutu Kaisera Wilhelma, proces zvaný Fischer-Tropschův proces. Jeho zásadní význam byla výroba syntetických uhlovodíků pro jejich použití jako syntetického paliva a mazacího oleje, například z uhlí. Není divu, že tento proces byl vynalezen v poměrně chudém, ale zároveň na uhlí bohatém Německu. Byl široce používán pro průmyslovou výrobu kapalných syntetických paliv. Německo a Japonsko široce používaly toto alternativní palivo během válečných let. V Německu dosáhla roční produkce syntetických paliv v roce 1944 přibližně 6,5 milionu tun, tedy 124 000 barelů denně. Po skončení druhé světové války zajatí němečtí vědci v této oblasti nadále pracovali. Zejména ve Spojených státech se účastnili operace Paperclip, která pracovala pro Bureau of Mines.
Počínaje polovinou 30. let 20. století se v Německu, USA, SSSR a dalších průmyslových zemích světa začala šířit technologie zplyňování kondenzovaných paliv pro chemicko-technologické účely, především pro syntézu různých chemických sloučenin, včetně umělých olejů. a kapalná paliva. V roce 1935 bylo v Německu a Anglii vyrobeno 835 tisíc tun a 150 tisíc tun syntetického benzínu z uhlí, vzduchu a vody. A v roce 1936 Adolf Hitler osobně zahájil v Německu nový státní program, který zajišťoval výrobu syntetických paliv a olejů.
Hned příští rok byli Franz Fischer spolu s Helmutem Pichlerem (Hans Tropsch opustil Německo do USA v roce 1931, kde o čtyři roky později zemřel) schopni vyvinout metodu pro syntézu uhlovodíků za středního tlaku. Při svém postupu používali němečtí vědci katalyzátory na bázi sloučenin železa, tlak asi 10 atmosfér a vysoké teploty. Jejich experimenty měly velký význam pro zavedení velko tonážní chemické výroby uhlovodíků v Německu. V důsledku implementace tohoto procesu byly jako hlavní produkty získány parafiny a benzín s vysokým oktanovým číslem. 13. srpna 1938 se v Karinhalle - loveckém sídle říšského ministra letectví Hermanna Goeringa uskutečnilo setkání, na kterém byl přijat program rozvoje výroby paliva, který obdržel symbol „Karinhalleplan“. Volba Goeringova bydliště a jeho kandidatura na programového manažera nebyla náhodná, protože jím vedená Luftwaffe spotřebovala nejméně třetinu paliva vyrobeného v Německu. Tento plán mimo jiné počítal s významným rozvojem výroby syntetických motorových paliv a mazacích olejů.
V roce 1939 byl v Říši zahájen Fischer-Tropschův proces v komerčním měřítku ve vztahu k hnědému uhlí, jehož ložiska byla obzvláště bohatá ve střední části země. Na začátku roku 1941 celková produkce syntetického paliva v nacistickém Německu dohnala produkci ropného paliva a poté ji překročila. Kromě syntetického paliva v Říši byly z generátorového plynu syntetizovány mastné kyseliny, parafín a umělé tuky, včetně jedlých tuků. Takže z jedné tuny konvenčního kondenzovaného paliva podle Fischer-Tropschovy metody bylo možné získat 0,67 tuny methanolu a 0,71 tuny amoniaku, nebo 1,14 tuny alkoholů a aldehydů, včetně vyšších mastných alkoholů (HFA), nebo 0,26 tuny kapalných uhlovodíků.
Na konci druhé světové války, více než půl roku od podzimu 1944, kdy vojska Rudé armády obsadila ropná pole Ploiesti (Rumunsko) - největší přírodní zdroj surovin pro výrobu paliva, který byl řízen Hitlerem a do května 1945 vykonávala funkce motorového paliva v německé ekonomice a armádě umělá kapalná paliva a generátorový plyn. Můžeme říci, že Hitlerovo Německo bylo impériem, které bylo postaveno na pevných surovinách obsahujících uhlík (především uhlí a v menší míře na obyčejném dřevě), vodě a vzduchu. V Německu se z těchto surovin syntetizovalo 100% obohacené kyseliny dusičné, která byla nezbytná pro výrobu všech vojenských trhavin, 99% kaučuku a methanolu a 85% motorového paliva.
Zařízení na zplyňování a hydrogenaci uhlí byly páteří německé ekonomiky ve čtyřicátých letech minulého století. Syntetické letecké palivo, které bylo vyrobeno podle Fischer-Tropschovy metody, mimo jiné pokrývalo během válečných let 84,5% všech potřeb Luftwaffe. Během druhé světové války v nacistickém Německu byla tato metoda pro syntézu motorové nafty použita v osmi továrnách, které vyráběly asi 600 tisíc tun motorové nafty ročně. Tento projekt byl navíc plně financován státem. Němci stavěli podobné továrny v zemích, které okupovali, zejména v Polsku (Osvětim), které fungovalo až do padesátých let minulého století včetně. Po skončení války byly všechny tyto továrny v Německu uzavřeny a částečně spolu s technologiemi byly ze země odvezeny na úkor reparací ze SSSR a USA.
břidlicový olej
Druhým zdrojem pro výrobu paliva je kromě uhlí břidlicová ropa, jejíž téma posledních pár let neopustilo stránky světového tisku. V moderním světě je jedním z nejdůležitějších trendů pozorovaných v ropném průmyslu snížení produkce lehkého oleje a oleje střední hustoty. Snížení prokázaných zásob ropy na planetě nutí ropné společnosti pracovat s alternativními zdroji uhlovodíků a hledat je. Jedním z těchto zdrojů spolu s těžkou ropou a přírodním bitumenem jsou ropné břidlice. Zásoby ropných břidlic na planetě řádově převyšují zásoby ropy. Jejich hlavní zásoby jsou soustředěny ve Spojených státech - asi 450 bilionů tun (24,7 bilionu tun břidlicové ropy). V Číně a Brazílii jsou značné rezervy. Rusko má také obrovské rezervy, které obsahují asi 7% světových rezerv. Ve Spojených státech začala těžba břidlicové ropy na konci čtyřicátých a na počátku padesátých let minovou metodou. Extrakce byla většinou experimentální a prováděla se v malém měřítku.
Dnes ve světě existují dvě hlavní metody získávání požadované suroviny z ropných břidlic. První z nich zahrnuje těžbu břidlicové horniny otevřenou nebo důlní metodou, následovanou zpracováním ve speciálních zařízeních-reaktorech, ve kterých je břidlice podrobena pyrolýze bez přístupu vzduchu. V průběhu těchto operací se ze skály získává břidlicový dehet. Tato metoda se aktivně pokusila vyvinout v Sovětském svazu. Podobné projekty jsou známé také pro těžbu břidlic na poli Irati v Brazílii a v čínské provincii Fushun. Obecně platí, že jak ve 40. letech 20. století, tak v současnosti zůstává metoda těžby z břidlic s jejich následným zpracováním poměrně nákladnou metodou a náklady na konečný produkt zůstávají vysoké. V cenách roku 2005 činily náklady na barel takové ropy 75 až 90 USD na výstupu.
Druhý způsob těžby břidlicového oleje zahrnuje jeho extrakci přímo ze zásobníku. Právě tato metoda se v USA za posledních pár let vyvinula a umožnila hovořit o „břidlicové revoluci“v těžbě ropy. Tato metoda zahrnuje vrtání horizontálních vrtů s následným vícenásobným hydraulickým štěpením. V tomto případě je často požadováno provedení chemického nebo tepelného ohřevu formace. Je také zřejmé, že taková těžební metoda je mnohem složitější, a tedy i dražší než tradiční těžební metoda, bez ohledu na použité technologie a pokrok ve vědecké oblasti. Náklady na břidlicovou ropu jsou zatím výrazně vyšší než u konvenční ropy. Podle odhadů samotných společností produkujících ropu zůstává její produkce zisková s minimálními cenami ropy na světovém trhu nad 50–60 dolary za barel. Oba způsoby mají navíc určité významné nevýhody.
Například první metoda s těžbou ropných břidlic v dolech nebo v dolech a jejich následným zpracováním je výrazně omezena potřebou využít obrovské množství oxidu uhličitého - CO2, který se tvoří při extrakci břidlicového dehtu z něj. A konečně, problém využití oxidu uhličitého nebyl dosud vyřešen a jeho emise do zemské atmosféry jsou spojeny s vážnými problémy životního prostředí. Současně s těžbou břidlicové ropy přímo z nádrží vzniká další problém. Jedná se o vysokou míru poklesu průtoku vrtů uvedených do provozu. V počáteční fázi provozu se studny díky vícenásobnému hydraulickému štěpení a horizontálnímu vstřikování vyznačují velmi vysokou produkcí. Zhruba po 400 dnech práce však objem vytěžených produktů prudce klesá (až o 80%). Aby se kompenzoval tak prudký pokles a nějakým způsobem se vyrovnal profil produkce, musí být studny v takových břidlicových polích postupně uváděny do provozu.
Technologie, jako je horizontální vrtání a hydraulické štěpení, zároveň umožnily Spojeným státům od roku 2010 zvýšit těžbu ropy o více než 60%, čímž se dostanou na 9 milionů barelů denně. V současné době je jedním z nejúspěšnějších příkladů využití technologií produkce břidlicové ropy pole Bakken, které se nachází ve státech Severní a Jižní Dakota. Rozvoj tohoto konkrétního pole břidlicové ropy vytvořil na severoamerickém trhu jakousi euforii. Jen před 5 lety těžba ropy na tomto poli nepřekročila 60 tisíc barelů denně a nyní je to již 500 tisíc barelů. Jak zde probíhal geologický průzkum, zásoby ropy v poli se zvýšily ze 150 milionů na 11 miliard barelů. Kromě tohoto ropného pole se produkce břidlicové ropy ve Spojených státech provádí v Bone Springs v Novém Mexiku, Eagle Ford v Texasu a Three Forks v Severní Dakotě.
