Erdöl - Geschichte, Zusammensetzung ...

ERDÖL

Geschichte:

- infolge seiner Brennbarkeit wurde dünnflüssiges Erdöl schon in der Antike als Brenn- und Beleuchtungsmittel benutzt
- oberirdische Rohölaustritte sind im Mittelmeerraum seit der Antike bekannt
- man nutzte sie jedoch lange Zeit nur eingeschränkt für Zwecke, wie zum Abdichten von Booten, zum Imprägnieren von Geweben und als Brennstoff für Fackeln
- in der Renaissance wurde das sogenannte Quirinöl als Heilmittel genutzt
- auch Naturasphalt war bereits im 2. Jahrtausend v.Chr. bekannt und wurde z.B. als Mörtel von Babyloniern verwendet
- die Chinesen förderten angeblich schon 1700 v.Chr. Erdöl und verwandten es zu Leuchtzwecken
- um 1700 n.Chr. begann in Baku die erste industrielle Erdölgewinnung
- die erste systematische Ausbeutung des Rohöls begann erst im 19. Jahrhundert, als1859 die erste moderne Erdölbohrung von Drake in Pennsylvania durchgeführt wurde Ø bis zum heutigen Tage sind einige Millionen Bohrungen erfolgt

Zusammensetzung:

- ein in der Natur vorkommendes Gemisch verschiedener Kohlenwasserstoffe
- homogenes flüssiges Gemisch von hunderten Kohlenwasserstoffen mit versch. Siedetemp.
- ölige bis bituminöse Flüssigkeit
- im Rohöl befinden sich:
- Alkane (kettenförmige Paraffine),
- Cycloalkane (gesättigte Ringverbindungen; traditionell Naphthene)
- aromatische Verbindungen (ungesättigte Ringverbindungen),
- Alkene, sowie Schwefel-, Sauerstoff- und Stickstoffverbindungen
- parrafinische Rohöle bestehen aus Verbindungen, bei denen die Zahl der Wasserstoffatome immer um 2 höher ist als die doppelte Zahl der Kohlenstoffatome (Cnpn+2 )
- bei Cycloalkanen bestehen die Moleküle aus doppelt so vielen Wasserstoffatomen wie
- Kohlenstoffatomen (Cnpn)
- aromatische Verbindungen sind cyclische Verbindungen mit einer besonderen, stabilen Elektronenanordnung im Molekül
- der Schwefelanteil im Rohöl liegt zwischen 0,1 und 5 Prozent
- man unterscheidet je nach den Hauptkomponenten zwischen paraffinbasischem Erdöl (Pennsylvanien / USA) und naphthenbasischem Erdöl (Baku, Rumänien und Russland)
- naphthenbasische Erdöle sind meist relativ aromatenreich (bis zu 25% Aromaten)
- Erdöl zählt neben Erdgas und Kohle derzeit zu den wichtigsten Energieträgern
- die verschiedenen Erdöle sind je nach ihren Inhaltsstoffen hellgelb bis schwarz gefärbt
- Erdöl ist nicht mit Wasser mischbar und leicht entflammbar und brennbar
- einzelne Fraktionen werden nach Siedetemperaturen eingeteilt:
- bis 30°C Raffineriegas
- 35-140 °C Benzine
- 150-250 °C Mitteldestillate (Petroleum/Kerosin)
- 250-360 °C Dieselöl und leichtes Heizöl
- Rückstand (Sumpf) schweres Heizöl

Verwendung:

-Erdöl wird als Brenn- und Kraftstoff sowie als Rohstoff für die chem. Industrie verarbeitet
-Erdöl und Erdölprodukte werden auch zur Herstellung von Arzneimitteln und Dünger, Kunststoffen, Baustoffen, Farben und Textilien verwendet

Entstehung:

-Erdöl entsteht vorwiegend im Meer aus der Zersetzung von abgestorbenen pflanzlichen und tierischen Kleinstlebewesen (Plankton) in einem sauerstoffarmen Milieu
-Zutritt von Sauerstoff würde zum Verwesen unter Bildung gasförmiger Zersetzungsprodukte führen
-dass sowohl niedere Tiere, als auch Pflanzen an der Entstehung des Erdöls beteiligt sind, wird durch das Vorkommen von Porphyrinen im Erdöl bewiesen
-anaerobe, d.h. vom Luftsauerstoff unabhängig lebende Bakterien, bauen unter Reduktion die organischen Verbindungen bei verhältnismäßig niedriger Temperatur ab
-die hierbei entstehenden Zwischenprodukte wandeln sich, wahrscheinlich über geochemisch ausgelöste weitere Reaktionen, in Kohlenwasserstoffe um
-am Meeresgrund lagert sich - mit feinem Sand, Schluff und Ton vermischt - ein sogenannter Faulschlamm ab, der aus Proteinen, Kohlenhydraten und Fetten besteht
-anschließend verfestigen sich die Faulschlämme zu Gesteinen, die das Erdölmuttergestein darstellen
-bei der Umwandlung der organischen Bestandteile des Faulschlammes zu Erdöl wirken Bakterien mit
-Metalle wie Kupfer, Nickel und Vanadium sowie Tonminerale wirken als Katalysatoren
-durch weitere Sedimentation gerät das Erdölmuttergestein allmählich in tiefere Schichtniveaus, dadurch steigen in ihm Druck und Temperatur
-als Zwischenstufe entsteht das sogenannte Kerogen, das sich aus organischen Verbindungen, wie u.a. Alkanen zusammensetzt
-weitere organische Substanzen werden schließlich zu einfacheren Kohlenwasserstoffen (Paraffine, Naphthene) abgebaut
-Spuren von Chlorophyll und Hämoglobin im Erdöl sind Beweise für die organische Herkunft
-durch zunehmenden Gesteinsdruck werden die Poren des Muttergesteins zusammengedrückt und Porenwasser, Erdöl und Erdgas herausgedrückt
-diese steigen dann als leichtere Bestandteile und durch Kapillarkräfte nach oben
-vielfach wandert das Erdöl unter dem Einfluss des Gebirgs-, Wasser oder Gasdruckes aus dem Muttergestein ab und dringt durch Spalten in poröses Speichergestein
(Sand-, Trümmergestein, Dolomit oder Kalk) ein
-das gleichzeitig mitwandernde Wasser sammelt sich infolge seiner realtiv großen Dichte unterhalb des Erdöls und schließt die Lagerstätte als Randwasser nach unten hin ab
-im Speichergestein lagern von unten nach oben Erdwachs, salzhaltige Ölwässer, Schweröl, Leichtöl und zuoberst Erdgas
-Voraussetzung für die Bildung einer Lagerstätte sind weniger undurchlässige Deckschichten (z.B. Ton), die das Speichergestein nach oben abdecken und die weitere Migration verhindern
-Erdöl und Erdgas können sich dann in sogenannten Erdölfallen sammeln
-als Fallen kommen nur tektonische Strukturen in Frage, wie z.B. Sättel, Verwerfungen und Transgressionen (langsam überflutete Festlandsteile) oder Salzstöcke
-Erdölbildung dauert gewöhnlich sehr lang, aber nie mehr als 10.000 Jahre

Beispiel Schwarzes Meer

-an der Oberfläche hat sich durch Süßwasserzuflüsse eine etwa 150 Meter tiefe Schicht von leichtem, sauerstoffreichem und salzarmen Wasser gebildet, in der sich ein reiches Planktonleben entwickelt hat
-abgestorbene Organismen sinken in eine tiefere, schwerere und lebensfeindlichere Wasserschicht ab
-weitgehend unbewegtes Wasser ist arm an Sauerstoff, aber reich an Salz und Schwefelwasserstoff >> verhindert Verwesung
-durch das Salz werden die organischen Reste konserviert
-am Meeresgrund lagert sich - mit feinem Sand, Schluff und Ton vermischt - ein sogenannter Faulschlamm ab, der aus Proteinen, Kohlenhydraten und Fetten besteht

Auffinden von Erdöl:

-das Aufspüren ist die Aufgabe von Geologen und Geophysikern
-bei seismischen Messungen werden unterirdisch künstliche Erdbeben erzeugt
-die reflektierten Schallwellen werden aufgezeichnet
-die Auswertung lässt Rückschlüsse auf die geologische Schichtenfolge zu
-Erdölvorkommen kann nur durch kostspielige Probebohrungen 100%-ig bewiesen werden

Förderung:

-zur Förderung wird meist das von Herrn Beart erfundene Rotary-Verfahren angewandt
-über einen Motor wird das Bohrgestänge angetrieben
-dieser Gestängestrang ist mit dem Bohrturm verbunden
-ebenfalls mit einem Drehtisch am Bohrturmboden verbunden der gedreht werden kann
-der Bohrmeißel am Ende hat im Allgemeinen drei konische Räder mit gehärteten Zahnspitzen
-zur Kühlung dient eine pumpengetriebene Spülanlage, die das Bohrklein kontinuierlich an die Oberfläche befördert
-Erdöl, Erdgas und Wasser werden an die Erdoberfläche gepresst, da die meisten Erdöllager unter hohem Druck stehen
-sobald der Druck nachlässt werden Tiefpumpen eingesetzt (Primärförderung)
-durch diese Technik werden zwischen 15 und 30% zutage gefördert
-durch Wasser- oder auch Dampfeinpressung wird der Lagerstättendruck künstlich erhöht
-dies wird durchgeführt, da sich je nach Art der Lagerstätte, die Bohrlöcher einen Abstand zwischen 60 und 600 Metern haben können
-auf diese Weise lässt sich die Geschwindigkeit der Rohölförderung steigern
-Dampfeinpressung (Tertiärförderung) wird bei Lagerstätten mit sehr zähflüssigem Öl angewendet
-der überhitzte Wasserdampf (ca. 340°C) treibt das Erdöl an die Oberfläche
-aber auch die Ölviskosität wird durch die Hitze verringert
-mit derzeit bekannten Verfahren können bis zu 60% des Erdöls gefördert werden
-die restlichen 40% bleiben als nicht gewinnbar in den Lagerstätten zurück
-schon im Bohrturm durchläuft das erhaltenen Rohöl eine Aufbereitungsanlage
-dort wird das Rohöl erstmals grob von Erdgas, Schlamm, Wasser und Salz getrennt
-in Raffinerien, die mit Pipelines verbunden sind, erfolgt dann die Weiterverarbeitung
-Ölfelder, die unter dem Meeresspiegel liegen, werden mit Hilfe der Offshorebohrung erschlossen
-es werden sowohl schwimmende, als auch am Meeresboden befestigt Bohrinseln eingesetzt
-die weltweite Produktion hat in den letzten hundert Jahren explosionsartig zugenommen
-dies ist bedingt durch die Motorisierung und Nachfrage nach Treibstoffen

Fördermengen:

-die 3 führenden Erdölförderländer waren 1996:

- Saudi-Arabien mit 400,9 Millionen Tonnen (ca. 12% der Weltförderung)
- USA mit 400,3 Millionen Tonnen (ebenfalls ca. 12%)
- GUS mit 352 Millionen Tonnen (ca. 10%)
- Deutschland förderte 2,8 Millionen Tonnen

Export, Import und Verbrauch:

-die 3 größten Erdölexporteure waren 1994:
- Saudi-Arabien mit knapp 311 Millionen Tonnen
- Iran mit 132 Millionen Tonnen
- Russland mit 126 Millionen Tonnen
-die 3 größten Erdölimporteure waren 1994:
- USA mit 354 Millionen Tonnen
- Japan mit 226 Millionen Tonnen
- Deutschland mit 106 Millionen Tonnen
-die größten Erdölverbraucher waren:
- USA
- GUS
- Japan
- Deutschland
-auf Nordamerika entfielen knapp 27% des weltweiten Verbrauchs, auf Westeuropa ca.20%
-Deutschland konnte seinen Erdölverbrauch nie selbst decken
-bereits 1960 hat Deutschland 6 mal so viel Erdöl verbraucht, wie gefördert
-Deutschland importierte 1994 das Erdöl zu 37% aus den OPEC-Staaten, 34% aus der Nordsee und 22% aus Russland
-die eigene Erdölförderung ist dagegen mit nur 3% sehr gering mit fallender Tendenz
-deutsche Vorkommen liegen im Niedersächsischen Becken (Gebiet um Ems, Weser und Elbe) und im Molassebecken des Alpenvorlandes

Reserven:

-trotz Zunahme des Erdölverbrauches, scheinen die Reserven an Erdöl noch zu reichen
-die weltweiten Reserven reichen schätzungsweise bis ins 21. Jahrhundert
-gesicherte Ölreserven stiegen zwischen 1996 und 1997 um fast eine Milliarde Tonnen auf 138,4 Milliarden an
-der Grund für diesen Zuwachs sind neue Quellenfunde

Blick in die Zukunft:

-es ist gut möglich, dass in den nächsten Jahren noch weitere Erdölquellen gefunden werden
-auch die Technik entwickelt sich weiter und es könnte die Förderleistung gesteigert werden
-es ist jedoch klar, dass der Rohölvorrat nur bis zum 21.Jahrhunderts reicht

Alternativen:

-alternative Energiequellen sind vor allem geothermische Energie, Solarenergie, Windenergie und die weitgehend umstrittene Kernenergie
-eine vorübergehende Alternative, die den Energiebedarf zeitweise decken könnte, ist die Kohle, die fast auf der ganzen Welt noch ausreichend vorhanden ist
-mit intensiverer Nutzung könnte sie vor allem den Industrieländern weiterhelfen
-als Grundstoff für die Gewinnung von Kraftstoff ist zur Zeit noch keine umfassende Alternative zum Erdöl in Sicht