Ni skrivnost, da je v sodobnem svetu kri svetovnega gospodarstva nafta, tako imenovano črno zlato. Skozi 20. in 21. stoletje ostaja olje eden najpomembnejših mineralov na planetu za človeštvo. Leta 2010 je nafta zasedla vodilno mesto v svetovni bilanci goriva in energije, saj predstavlja 33,6% celotne porabe energije. Hkrati je nafta neobnovljiv vir in govor o tem, da se bodo njene rezerve slej ko prej iztekle, traja že več kot ducat let.
Po mnenju znanstvenikov bodo dokazane zaloge nafte na svetu trajale približno 40 let, neraziskane pa še 10-50 let. Na primer, v Rusiji je 1. januarja 2012 po uradno objavljenih informacijah (do te točke so bile informacije o zalogah nafte in plina razvrščene) obseg izterljivih zalog nafte kategorij A / B / C1 17,8 milijard ton ali 129,9 milijarde sodčkov (po izračunu, pri katerem je ena tona izvozne nafte Urals 7,3 sodčka). Na podlagi obstoječih obsegov proizvodnje bodo ti raziskani naravni viri za našo državo zadostovali 35 let.
Hkrati se v čisti obliki olje praktično ne uporablja. Glavna vrednost je v izdelkih njene predelave. Nafta je vir tekočih goriv in olj ter velika količina pomembnih proizvodov za sodobno industrijo. Brez goriva se ne bo ustavilo samo svetovno gospodarstvo, ampak tudi vsaka vojska. Avtomobili in rezervoarji ne bodo šli brez goriva, letala ne bodo vzletela v nebo. Hkrati so bile nekaterim državam na začetku odvzete lastne rezerve črnega zlata. Nemčija in Japonska sta v 20. stoletju postali izrazit primer teh držav, ki so z zelo skromno osnovo virov sprožile drugo svetovno vojno, katere vsak dan je zahteval veliko porabo goriva. Med drugo svetovno vojno je Nemčija v veliki meri, v nekaterih letih do 50%, zadovoljila svoje potrebe po gorivu s proizvodnjo tekočega goriva iz premoga. Izhod zanjo je bila uporaba sintetičnih goriv in olj. Enako je bilo storjeno v zadnjem stoletju v Južni Afriki, kjer je Sasol Limited pomagala južnoafriškemu gospodarstvu, da je uspešno delovalo pod pritiskom mednarodnih sankcij v letih apartheida.
Sintetična goriva
V dvajsetih letih prejšnjega stoletja sta nemška raziskovalca Franz Fischer in Hans Tropsch, ki sta delala na Inštitutu Kaiser Wilhelm, izumila postopek, imenovan Fischer-Tropsch proces. Njegov temeljni pomen je bila proizvodnja sintetičnih ogljikovodikov za njihovo uporabo kot sintetično gorivo in olje za mazanje, na primer iz premoga. Ni presenetljivo, da so ta postopek izumili v precej naftni, a hkrati premogovno bogati Nemčiji. Veliko se je uporabljal za industrijsko proizvodnjo tekočih sintetičnih goriv. Nemčija in Japonska sta v vojnih letih široko uporabljali to alternativno gorivo. V Nemčiji je letna proizvodnja sintetičnih goriv leta 1944 dosegla približno 6,5 milijona ton ali 124.000 sodov na dan. Po koncu druge svetovne vojne so ujeti nemški znanstveniki nadaljevali delo na tem področju. Zlasti v Združenih državah so sodelovali v operaciji Paperclip, ki so delali za Ministrstvo.
Sredi tridesetih let prejšnjega stoletja se je tehnologija uplinjanja kondenziranih goriv za kemijsko-tehnološke namene začela širiti v Nemčiji, ZDA, ZSSR in drugih industrializiranih državah sveta, predvsem za sintezo različnih kemičnih spojin, vključno z umetnimi olji in tekoča goriva. Leta 1935 so v Nemčiji oziroma Angliji iz premoga, zraka in vode proizvedli 835 tisoč ton in 150 tisoč ton sintetičnega bencina. In leta 1936 je Adolf Hitler osebno uvedel nov državni program v Nemčiji, ki je predvideval proizvodnjo sintetičnih goriv in olj.
Že naslednje leto je Franz Fischer skupaj s Helmutom Pichlerjem (Hans Tropsch leta 1931 odšel iz Nemčije v ZDA, kjer je štiri leta pozneje umrl) razvil metodo za sintezo ogljikovodikov pri srednjem tlaku. Nemški znanstveniki so v svojem procesu uporabili katalizatorje na osnovi železovih spojin, tlak okoli 10 atmosfer in visoke temperature. Njihovi poskusi so bili zelo pomembni za uvedbo kemične proizvodnje ogljikovodikov v veliki tonaži v Nemčiji. Kot rezultat izvajanja tega postopka so bili kot glavni proizvodi pridobljeni parafini in bencin z visokim oktanskim številom. 13. avgusta 1938 je bilo v Karinhalleju - lovskem posestvu letalskega ministra Reicha Hermanna Goeringa, sestanek, na katerem je bil sprejet program za razvoj proizvodnje goriva, ki je prejel simbol "Karinhalleplan". Izbira Goeringovega bivališča in njegova kandidatura za vodjo programa nista bili naključni, saj je Luftwaffe, ki ga vodi, porabil vsaj tretjino goriva, proizvedenega v Nemčiji. Ta načrt je med drugim omogočil pomemben razvoj v proizvodnji sintetičnih motornih goriv in mazalnih olj.
Leta 1939 se je v Reichu v komercialnem obsegu začel postopek Fischer-Tropsch v zvezi z rjavim premogom, katerega nahajališča so bila še posebej bogata v srednjem delu države. Do začetka leta 1941 je skupna proizvodnja sintetičnega goriva v nacistični Nemčiji dohitela proizvodnjo oljnega goriva in jo nato presegla. Poleg sintetičnega goriva v rajhu so iz generatorja pridobivali maščobne kisline, parafin in umetne maščobe, vključno z užitnimi maščobami. Tako je bilo mogoče iz ene tone običajnega kondenziranega goriva po Fischer-Tropschovi metodi pridobiti 0,67 tone metanola in 0,71 tone amoniaka ali 1,14 tone alkoholov in aldehidov, vključno z višjimi maščobnimi alkoholi (HFA) ali 0,26 tone tekočih ogljikovodikov.
Konec druge svetovne vojne, več kot pol leta od jeseni 1944, ko so čete Rdeče armade zasedle naftna polja Ploiesti (Romunija) - največji naravni vir surovin za proizvodnjo goriva, ki je bil pod nadzorom Hitlerja, do maja 1945 pa je funkcija motornega goriva v nemškem gospodarstvu in vojski opravljala umetna tekoča goriva in plinski generator. Lahko rečemo, da je bila Hitlerjeva Nemčija imperij, ki je bil zgrajen iz trdnih surovin, ki vsebujejo ogljik (predvsem premog in v manjši meri iz navadnega lesa), vode in zraka. Iz teh surovin so v Nemčiji sintetizirali 100% obogatene dušikove kisline, ki je bila potrebna za proizvodnjo vseh vojaških eksplozivov, 99% gume in metanola ter 85% motornega goriva.
Tovarne za uplinjanje in hidrogeniranje premoga so bile hrbtenica nemškega gospodarstva v štiridesetih letih prejšnjega stoletja. Med drugim je sintetično letalsko gorivo, ki je bilo proizvedeno po metodi Fischer-Tropsch, pokrilo 84,5% vseh potreb Luftwaffe v vojnih letih. Med drugo svetovno vojno v nacistični Nemčiji so to metodo za sintezo dizelskega goriva uporabljali v osmih tovarnah, ki so letno proizvedle približno 600 tisoč ton dizelskega goriva. Poleg tega je ta projekt v celoti financirala država. Nemci so zgradili podobne tovarne v državah, ki so jih zasedli, zlasti na Poljskem (Auschwitz), ki je delovala do vključno petdesetih let. Po koncu vojne so bile vse te tovarne v Nemčiji zaprte in delno skupaj s tehnologijami odpeljane iz države na račun odškodnin iz ZSSR in ZDA.
olje iz skrilavca
Drugi vir za proizvodnjo goriva je poleg premoga olje iz skrilavca, katerega tema zadnjih nekaj let ni zapustila strani svetovnega tiska. V sodobnem svetu je eden najpomembnejših trendov v naftni industriji zmanjšanje proizvodnje lahkega olja in olja srednje gostote. Zmanjšanje dokazanih zalog nafte na planetu sili naftna podjetja, da delajo z alternativnimi viri ogljikovodikov in jih iščejo. Eden od teh virov, skupaj s težkim oljem in naravnim bitumnom, je oljni skrilavec. Zaloge oljnega skrilavca na planetu za red velikosti presegajo zaloge nafte. Njihove glavne zaloge so koncentrirane v ZDA - približno 450 bilijonov ton (24,7 bilijona ton nafte iz skrilavca). Na Kitajskem in v Braziliji so velike rezerve. Rusija ima tudi velike rezerve, ki vsebujejo približno 7% svetovnih zalog. V Združenih državah se je proizvodnja nafte iz skrilavca začela v poznih štiridesetih in zgodnjih petdesetih letih prejšnjega stoletja z uporabo rudniške metode. Večinoma je bila ekstrakcija eksperimentalna in je potekala v skromnem obsegu.
Danes na svetu obstajata dve glavni metodi pridobivanja zahtevanih surovin iz oljnega skrilavca. Prvi med njimi vključuje pridobivanje kamna iz skrilavca po odprti ali rudniški metodi, čemur sledi predelava v posebnih napravah-reaktorjih, pri katerih je skrilavec podvržen pirolizi brez dostopa do zraka. Med temi operacijami se iz kamnine pridobiva skrilavec iz skrilavca. To metodo so aktivno razvijali v Sovjetski zvezi. Podobni projekti so znani tudi po pridobivanju skrilavca na polju Irati v Braziliji in v kitajski provinci Fushun. Na splošno sta tako v 40. letih XX. V cenah leta 2005 so bili stroški sodčka take nafte 75–90 USD na izhodu.
Druga metoda pridobivanja olja iz skrilavca vključuje njegovo pridobivanje neposredno iz rezervoarja. Ta metoda se je v zadnjih nekaj letih razvila v ZDA in je omogočila govor o "revoluciji iz skrilavca" v proizvodnji nafte. Ta metoda vključuje vrtanje vodoravnih vrtin, čemur sledi večkratni hidravlični lom. V tem primeru je pogosto potrebno izvesti kemično ali toplotno segrevanje formacije. Očitno je tudi, da je takšna rudarska metoda veliko bolj zapletena in zato dražja od tradicionalne rudarske metode, ne glede na uporabljene tehnologije in napredek na znanstvenem področju. Doslej so stroški olja iz skrilavca bistveno višji od običajnega olja. Po ocenah samih proizvajalcev nafte ostaja njegova proizvodnja donosna z minimalnimi cenami nafte na svetovnem trgu nad 50-60 USD za sod. Poleg tega imata obe metodi pomembne pomanjkljivosti.
Na primer, prva metoda z odprtim ali rudarskim pridobivanjem oljnega skrilavca in njihovo nadaljnjo predelavo je močno omejena s potrebo po uporabi velikih količin ogljikovega dioksida - CO2, ki nastane pri pridobivanju katrana iz skrilavca. Nazadnje, problem uporabe ogljikovega dioksida še ni rešen, njegove emisije v zemeljsko atmosfero pa so polne resnih okoljskih problemov. Hkrati pa se pri pridobivanju olja iz skrilavca neposredno iz rezervoarjev pojavi še ena težava. To je visoka stopnja upadanja pretoka vrtin, ki so začele obratovati. V začetni fazi delovanja so za vrtine zaradi večkratnega hidravličnega loma in vodoravnega vbrizgavanja značilne zelo visoke stopnje proizvodnje. Vendar se po približno 400 dneh dela količina ekstrahiranih proizvodov močno zmanjša (do 80%). Da bi kompenzirali tako oster padec in nekako izravnali profil proizvodnje, je treba vrtine na takšnih poljih skrilavca obratovati postopoma.
Hkrati so tehnologije, kot sta horizontalno vrtanje in hidravlični lom, Združenim državam omogočile, da od leta 2010 povečajo proizvodnjo nafte za več kot 60%, kar pomeni, da je ta dosegla 9 milijonov sodov na dan. Trenutno je eden najuspešnejših primerov uporabe tehnologij pridobivanja nafte iz skrilavca polje Bakken, ki se nahaja v zvezni državi Severna in Južna Dakota. Razvoj tega posebnega naftnega polja iz skrilavca je na severnoameriškem trgu ustvaril nekakšno evforijo. Še pred petimi leti proizvodnja nafte na tem polju ni presegla 60 tisoč sodov na dan, zdaj pa že 500 tisoč sodov. Ker so tu potekala geološka raziskovanja, so se naftne rezerve polja povečale s 150 milijonov na 11 milijard sodov. Poleg tega naftnega polja se proizvodnja nafte iz skrilavca v ZDA izvaja v Bone Springs v Novi Mehiki, Eagle Ford v Teksasu in Three Forks v Severni Dakoti.
