Bukan rahsia lagi bahawa di dunia moden, darah ekonomi dunia adalah minyak, yang disebut emas hitam. Sepanjang abad ke-20 dan ke-21, minyak adalah salah satu mineral terpenting di planet ini untuk manusia. Pada tahun 2010, minyak menduduki tempat terkemuka di dunia keseimbangan bahan bakar dan tenaga, menyumbang 33.6% dari jumlah penggunaan tenaga. Pada masa yang sama, minyak adalah sumber yang tidak boleh diperbaharui, dan pembicaraan bahawa lambat laun cadangannya akan berakhir telah berlangsung selama lebih dari belasan tahun.
Menurut saintis, rizab minyak yang terbukti di dunia akan bertahan sekitar 40 tahun, dan yang belum diterokai selama 10-50 tahun lagi. Sebagai contoh, di Rusia, pada 1 Januari 2012, menurut maklumat yang dikeluarkan secara rasmi (hingga saat ini, maklumat mengenai cadangan minyak dan gas diklasifikasikan), jumlah simpanan minyak yang dapat dipulihkan dari kategori A / B / C1 adalah 17.8 bilion tan, atau 129, 9 miliar tong (menurut perhitungan di mana satu tan minyak Ural eksport adalah 7.3 tong). Berdasarkan jumlah pengeluaran yang ada, sumber semula jadi yang dijelajahi ini akan mencukupi untuk negara kita selama 35 tahun.
Pada masa yang sama, dalam bentuk tulennya, minyak praktikalnya tidak digunakan. Nilai utama terletak pada produk pemprosesannya. Minyak adalah sumber bahan bakar cair dan minyak, serta sejumlah besar produk penting untuk industri moden. Tanpa bahan bakar, bukan sahaja ekonomi dunia akan berhenti, tetapi juga tentera mana pun. Kereta dan kereta kebal tidak akan pergi tanpa bahan bakar, pesawat tidak akan terbang ke langit. Pada masa yang sama, beberapa negara pada awalnya kekurangan simpanan emas hitam mereka sendiri. Jerman dan Jepun menjadi contoh yang mencolok dari negara-negara seperti itu pada abad ke-20, yang, dengan pangkalan sumber daya yang sangat sedikit, melancarkan Perang Dunia II, yang setiap hari menuntut penggunaan bahan bakar yang besar. Selama Perang Dunia Kedua, sebagian besar Jerman, dalam beberapa tahun hingga 50%, memenuhi kebutuhan bahan bakarnya melalui pengeluaran bahan bakar cair dari arang batu. Jalan keluar untuknya adalah penggunaan bahan bakar dan minyak sintetik. Perkara yang sama dilakukan pada abad yang lalu di Afrika Selatan, di mana Sasol Limited membantu ekonomi Afrika Selatan untuk berjaya beroperasi di bawah tekanan sekatan antarabangsa selama tahun-tahun Apartheid.
Bahan api sintetik
Pada tahun 1920-an, penyelidik Jerman Franz Fischer dan Hans Tropsch, yang bekerja di Institut Kaiser Wilhelm, mencipta satu proses yang disebut proses Fischer-Tropsch. Kepentingan asasnya adalah pengeluaran hidrokarbon sintetik untuk penggunaannya sebagai bahan bakar sintetik dan minyak pelincir, misalnya, dari arang batu. Tidak menghairankan bahawa proses ini diciptakan di negara miskin minyak, tetapi pada masa yang sama, Jerman kaya arang batu. Ia digunakan secara meluas untuk pengeluaran industri bahan bakar sintetik cair. Jerman dan Jepun menggunakan bahan bakar alternatif ini secara meluas selama tahun-tahun perang. Di Jerman, pengeluaran tahunan bahan bakar sintetik pada tahun 1944 mencapai sekitar 6.5 juta tan, atau 124.000 tong sehari. Setelah berakhirnya Perang Dunia II, para saintis Jerman yang ditangkap terus bekerja di kawasan ini. Khususnya, di Amerika Syarikat, mereka mengambil bahagian dalam Operation Paperclip, bekerja untuk Bureau of Mines.
Bermula pada pertengahan tahun 1930-an, teknologi gasifikasi bahan bakar pekat untuk tujuan kimia-teknologi mulai tersebar di Jerman, AS, USSR dan negara industri lain di dunia, terutamanya untuk sintesis pelbagai sebatian kimia, termasuk minyak buatan dan bahan api cecair. Pada tahun 1935, 835 ribu tan dan 150 ribu tan petrol sintetik dihasilkan di Jerman dan Inggeris masing-masing dari arang batu, udara dan air. Dan pada tahun 1936, Adolf Hitler secara peribadi melancarkan program negara baru di Jerman, yang menyediakan pengeluaran bahan bakar dan minyak sintetik.
Pada tahun berikutnya, Franz Fischer, bersama Helmut Pichler (Hans Tropsch meninggalkan Jerman ke AS pada tahun 1931, di mana dia meninggal empat tahun kemudian) dapat mengembangkan kaedah untuk sintesis hidrokarbon pada tekanan sederhana. Dalam proses mereka, saintis Jerman menggunakan pemangkin berdasarkan sebatian besi, tekanan sekitar 10 atmosfera dan suhu tinggi. Eksperimen mereka sangat penting bagi penyebaran hidrokarbon kimia dalam jumlah besar di Jerman. Sebagai hasil dari pelaksanaan proses ini, parafin dan petrol dengan jumlah oktan tinggi diperoleh sebagai produk utama. Pada 13 Ogos 1938, sebuah pertemuan diadakan di Karinhalle - kawasan perburuan Menteri Penerbangan Reich Hermann Goering, di mana sebuah program untuk pengembangan produksi bahan bakar diadopsi, yang menerima simbol "Karinhalleplan". Pilihan tempat tinggal Goering dan pencalonannya sebagai pengurus program tidak sengaja, kerana Luftwaffe yang dipimpinnya menghabiskan sekurang-kurangnya sepertiga bahan bakar yang dihasilkan di Jerman. Antara lain, rancangan ini memberikan perkembangan yang signifikan dalam pengeluaran bahan bakar motor sintetik dan minyak pelincir.
Pada tahun 1939, proses Fischer-Tropsch dilancarkan di Reich dalam skala komersial sehubungan dengan arang batu coklat, yang depositnya sangat kaya di bahagian tengah negara ini. Pada awal tahun 1941, jumlah pengeluaran bahan bakar sintetik di Jerman Nazi menyusul dengan pengeluaran bahan bakar minyak, dan kemudian melebihi jumlah itu. Sebagai tambahan kepada bahan bakar sintetik di Reich, asid lemak, parafin, dan lemak buatan, termasuk lemak yang boleh dimakan, disintesis dari gas penjana. Oleh itu, dari satu tan bahan api pekat konvensional mengikut kaedah Fischer-Tropsch, adalah mungkin untuk memperoleh 0,67 tan metanol dan 0,71 tan ammonia, atau 1,14 tan alkohol dan aldehid, termasuk alkohol berlemak lebih tinggi (HFA), atau 0,26 tan hidrokarbon cecair.
Pada akhir Perang Dunia II, lebih dari setengah tahun dari kejatuhan 1944, ketika pasukan Tentera Merah menduduki ladang minyak Ploiesti (Romania) - sumber bahan mentah semula jadi terbesar untuk pembuatan bahan bakar, yang dikendalikan oleh Hitler, dan hingga Mei 1945, fungsi bahan bakar motor dalam ekonomi Jerman dan tentera melakukan bahan bakar cair buatan dan gas penjana. Kita boleh mengatakan bahawa Hitler Jerman adalah sebuah kerajaan yang dibina berdasarkan bahan mentah yang mengandungi karbon pepejal (terutamanya arang batu dan pada tahap yang lebih rendah pada kayu biasa), air dan udara. 100% asid nitrat yang diperkaya, yang diperlukan untuk pengeluaran semua bahan letupan tentera, 99% getah dan metanol dan 85% bahan bakar motor disintesis di Jerman dari bahan mentah ini.
Loji gasifikasi dan hidrogenasi arang batu merupakan tulang belakang ekonomi Jerman pada tahun 1940-an. Antara lain, bahan bakar penerbangan sintetik, yang dihasilkan mengikut kaedah Fischer-Tropsch, meliputi 84.5% dari semua keperluan Luftwaffe selama tahun-tahun perang. Semasa Perang Dunia Kedua di Nazi Jerman, kaedah ini untuk sintesis bahan bakar diesel digunakan di lapan kilang, yang menghasilkan sekitar 600 ribu tan bahan bakar diesel setiap tahun. Lebih-lebih lagi, projek ini dibiayai sepenuhnya oleh negeri. Orang Jerman membina kilang serupa di negara-negara yang mereka duduki, khususnya di Poland (Auschwitz), yang terus beroperasi sehingga tahun 1950-an. Selepas berakhirnya perang, semua kilang di Jerman ditutup dan sebahagiannya, bersama dengan teknologi, dibawa keluar dari negara tersebut dengan mengorbankan pembayaran balik dari USSR dan AS.
minyak serpih
Sumber kedua untuk pengeluaran bahan bakar, selain arang batu, adalah minyak serpih, yang topiknya tidak meninggalkan halaman dunia untuk beberapa tahun terakhir. Di dunia moden, salah satu trend terpenting yang diperhatikan dalam industri minyak adalah penurunan pengeluaran minyak ringan dan minyak kepadatan sederhana. Pengurangan rizab minyak terbukti di planet ini memaksa syarikat minyak bekerja dengan sumber hidrokarbon alternatif dan mencarinya. Salah satu sumber ini, bersama dengan minyak berat dan bitumen semula jadi, adalah serpihan minyak. Rizab serpihan minyak di planet ini melebihi simpanan minyak dengan susunan besarnya. Rizab utama mereka tertumpu di Amerika Syarikat - sekitar 450 trilion tan (24,7 trilion tan minyak serpih). Terdapat rizab yang ketara di China dan Brazil. Rusia juga memiliki rizab yang luas, yang mengandung sekitar 7% dari cadangan dunia. Di Amerika Syarikat, pengeluaran minyak serpih bermula pada akhir 1940-an dan awal 1950-an menggunakan kaedah lombong. Sebahagian besarnya, pengekstrakan dilakukan secara eksperimental dan dilakukan pada skala yang sedikit.
Kini di dunia terdapat dua kaedah utama untuk mendapatkan bahan mentah yang diperlukan dari serpihan minyak. Yang pertama melibatkan pengekstrakan batuan serpih dengan kaedah terbuka atau lombong, diikuti dengan pemprosesan dalam reaktor pemasangan khas, di mana serpihan tersebut mengalami pirolisis tanpa akses ke udara. Semasa operasi ini, tar serpih diperoleh dari batu. Kaedah ini cuba dikembangkan secara aktif di Kesatuan Soviet. Projek serupa juga terkenal dengan pengekstrakan serpih di ladang Irati di Brazil dan di wilayah China, Fushun. Secara umum, kedua-duanya pada tahun 40-an abad XX, dan sekarang kaedah pengekstrakan serpih dengan pemprosesan berikutnya tetap menjadi kaedah yang agak mahal, dan kos produk akhir tetap tinggi. Pada harga tahun 2005, kos setong minyak tersebut adalah $ 75- $ 90 pada output.
Kaedah kedua untuk mengeluarkan minyak serpih melibatkan pengekstrakannya secara langsung dari takungan. Kaedah inilah yang telah berkembang di Amerika Syarikat selama beberapa tahun terakhir dan memungkinkan untuk membicarakan "revolusi serpih" dalam pengeluaran minyak. Kaedah ini melibatkan penggerudian telaga mendatar diikuti dengan keretakan hidraulik berganda. Dalam kes ini, selalunya diperlukan untuk melakukan pemanasan kimia atau terma formasi. Juga jelas bahawa kaedah perlombongan seperti itu jauh lebih rumit, dan oleh itu lebih mahal daripada kaedah perlombongan tradisional, tanpa mengira teknologi yang digunakan dan kemajuan dalam bidang saintifik. Setakat ini, kos minyak serpih jauh lebih tinggi daripada minyak konvensional. Menurut anggaran syarikat pengeluar minyak itu sendiri, pengeluarannya tetap menguntungkan dengan harga minyak minimum di pasaran dunia melebihi $ 50-60 setong. Lebih-lebih lagi, kedua-dua kaedah ini mempunyai kelemahan yang ketara.
Sebagai contoh, kaedah pertama dengan penambangan serpihan minyak terbuka atau lombong dan pemprosesan selanjutnya dikekang oleh keperluan untuk menggunakan sejumlah besar karbon dioksida - CO2, yang terbentuk dalam proses pengekstrakan tar serpih daripadanya. Akhirnya, masalah penggunaan karbon dioksida belum dapat diselesaikan, dan pelepasannya ke atmosfer bumi penuh dengan masalah persekitaran yang serius. Pada masa yang sama, ketika minyak serpih diekstrak langsung dari takungan, masalah lain timbul. Ini adalah kadar penurunan kadar aliran sumur yang tinggi. Pada peringkat awal operasi, sumur, disebabkan oleh banyak keretakan hidraulik dan suntikan mendatar, dicirikan oleh kadar pengeluaran yang sangat tinggi. Namun, setelah kira-kira 400 hari bekerja, jumlah produk yang diekstrak menurun dengan mendadak (hingga 80%). Untuk mengimbangi penurunan yang begitu mendadak dan entah bagaimana meratakan profil pengeluaran, sumur di ladang serpih tersebut harus beroperasi secara bertahap.
Pada masa yang sama, teknologi seperti penggerudian mendatar dan keretakan hidraulik telah membolehkan Amerika Syarikat meningkatkan pengeluaran minyak lebih dari 60% sejak 2010, menjadikannya 9 juta tong sehari. Pada masa ini, salah satu contoh yang paling berjaya dari penggunaan teknologi pengeluaran minyak serpih adalah ladang Bakken, yang terletak di negara-negara Dakota Utara dan Selatan. Perkembangan ladang minyak serpih ini telah menimbulkan semacam euforia di pasaran Amerika Utara. Hanya 5 tahun yang lalu, pengeluaran minyak di ladang ini tidak melebihi 60 ribu tong sehari, dan sekarang sudah 500 ribu tong. Semasa eksplorasi geologi dilakukan di sini, simpanan minyak di ladang meningkat dari 150 juta menjadi 11 bilion tong. Selain ladang minyak ini, pengeluaran minyak serpih di Amerika Syarikat juga dilakukan di Bone Springs di New Mexico, Eagle Ford di Texas dan Three Forks di North Dakota.
