بر هیچ کس پوشیده نیست که در دنیای مدرن ، خون اقتصاد جهان نفت است ، به اصطلاح طلای سیاه. در طول قرن 20 و 21 ، این نفت است که یکی از مهمترین مواد معدنی روی کره زمین برای بشریت باقی مانده است. در سال 2010 ، نفت جایگاه پیشرو در تراز سوخت و انرژی جهان را به خود اختصاص داد و 33.6 درصد از کل مصرف انرژی را به خود اختصاص داد. درعین حال ، نفت یک منبع تجدید ناپذیر است و این بحث که دیر یا زود ذخایر آن به پایان می رسد بیش از ده سال است که ادامه دارد.
به گفته دانشمندان ، ذخایر اثبات شده نفت در جهان حدود 40 سال و ذخایر کشف نشده 10 تا 50 سال دیگر دوام خواهند آورد. به عنوان مثال ، در روسیه ، از 1 ژانویه 2012 ، طبق اطلاعات منتشر شده رسمی (تا این مرحله ، اطلاعات مربوط به ذخایر نفت و گاز طبقه بندی شده بود) ، حجم ذخایر قابل بازیافت نفت دسته A / B / C1 17.8 میلیارد بود. تن ، یا 129 ، 9 میلیارد بشکه (طبق محاسبه ای که در آن یک تن نفت اورال صادراتی 7.3 بشکه است). بر اساس حجم تولید موجود ، این منابع طبیعی کاوش شده به مدت 35 سال برای کشور ما کافی خواهد بود.
در عین حال ، در شکل خالص آن ، عملاً از روغن استفاده نمی شود. ارزش اصلی در محصولات پردازش آن نهفته است. نفت منبع سوختها و روغنهای مایع و همچنین مقدار زیادی از محصولات مهم برای صنعت مدرن است. بدون سوخت ، نه تنها اقتصاد جهان متوقف می شود ، بلکه هر ارتش نیز متوقف می شود. ماشین ها و تانک ها بدون سوخت نمی مانند ، هواپیماها به آسمان بلند نمی شوند. در همان زمان ، برخی از کشورها در ابتدا از ذخایر طلای سیاه خود محروم بودند. آلمان و ژاپن به عنوان نمونه بارز چنین کشورهایی در قرن بیستم تبدیل شدند که با داشتن منابع بسیار ناچیز ، جنگ جهانی دوم را آغاز کردند ، که هر روز مصرف سوخت زیادی را طلب می کرد. در طول جنگ جهانی دوم ، آلمان تا حد زیادی ، در برخی از سالها تا 50 درصد ، نیاز سوخت خود را از طریق تولید سوخت مایع از زغال سنگ برآورده کرد. راه حل برای او استفاده از سوخت ها و روغن های مصنوعی بود. همین کار در قرن گذشته در آفریقای جنوبی انجام شد ، جایی که Sasol Limited به اقتصاد آفریقای جنوبی کمک کرد تا در طول سالهای آپارتاید تحت فشار تحریم های بین المللی موفق عمل کند.
سوختهای مصنوعی
در دهه 1920 ، محققان آلمانی فرانتس فیشر و هانس تروپش ، که در موسسه Kaiser Wilhelm کار می کردند ، فرایندی را به نام فرایند Fischer-Tropsch اختراع کردند. اهمیت اساسی آن تولید هیدروکربن های مصنوعی برای استفاده آنها به عنوان سوخت مصنوعی و روغن روان کننده ، به عنوان مثال ، از زغال سنگ بود. جای تعجب نیست که این فرآیند در یک آلمان فقیر نفتی ، اما در عین حال غنی از زغال سنگ اختراع شد. به طور گسترده ای برای تولید صنعتی سوخت های مصنوعی مایع استفاده می شد. آلمان و ژاپن در سالهای جنگ به طور گسترده از این سوخت جایگزین استفاده می کردند. در آلمان ، تولید سالانه سوخت های مصنوعی در سال 1944 به حدود 6.5 میلیون تن یا معادل 124.000 بشکه در روز رسید. پس از پایان جنگ جهانی دوم ، دانشمندان آلمانی اسیر به کار خود در این منطقه ادامه دادند. به طور خاص ، در ایالات متحده ، آنها در عملیات Paperclip ، که برای دفتر معادن کار می کرد ، شرکت کردند.
از اواسط دهه 1930 ، تکنولوژی گازرسانی سوخت های چگالیده برای اهداف شیمیایی و تکنولوژیکی در آلمان ، ایالات متحده ، اتحاد جماهیر شوروی و دیگر کشورهای صنعتی جهان گسترش یافت ، در درجه اول برای سنتز ترکیبات شیمیایی مختلف ، از جمله روغن های مصنوعی. و سوختهای مایع در سال 1935 ، 835 هزار تن و 150 هزار تن بنزین مصنوعی به ترتیب در آلمان و انگلیس از زغال سنگ ، هوا و آب تولید شد. و در سال 1936 ، آدولف هیتلر شخصاً برنامه ایالتی جدیدی را در آلمان راه اندازی کرد که شامل تولید سوخت ها و روغن های مصنوعی می شد.
سال بعد ، فرانتس فیشر به همراه هلموت پیچلر (هانس تروپش در سال 1931 آلمان را به مقصد ایالات متحده ترک کرد ، جایی که چهار سال بعد درگذشت) توانستند روشی برای سنتز هیدروکربن ها در فشار متوسط ایجاد کنند. در روند خود ، دانشمندان آلمانی از کاتالیزورهای مبتنی بر ترکیبات آهن ، فشار حدود 10 اتمسفر و درجه حرارت بالا استفاده کردند. آزمایشات آنها برای استقرار تولید مواد شیمیایی هیدروکربن در حجم بالا در آلمان اهمیت زیادی داشت. در نتیجه اجرای این فرآیند ، پارافین و بنزین با تعداد اکتان بالا به عنوان محصولات اصلی به دست آمد. در 13 آگوست 1938 ، جلسه ای در کارینهال - املاک شکار هرمان گورینگ ، وزیر هواپیمایی رایش برگزار شد ، که در آن برنامه ای برای توسعه تولید سوخت تصویب شد ، که نماد "Karinhalleplan" را دریافت کرد. انتخاب محل اقامت گورینگ و نامزدی وی به عنوان مدیر برنامه تصادفی نبود ، زیرا لوفت وافه به رهبری وی حداقل یک سوم سوخت تولید شده در آلمان را مصرف می کرد. از جمله موارد دیگر ، این طرح پیشرفت قابل توجهی در تولید سوخت های مصنوعی موتور و روغن های روان کننده ایجاد کرد.
در سال 1939 ، فرایند فیشر-تروپش در رایش در مقیاس تجاری در ارتباط با زغال قهوه ای آغاز شد ، که ذخایر آن به ویژه در قسمت میانی کشور غنی بود. در ابتدای سال 1941 ، کل تولید سوخت مصنوعی در آلمان نازی با تولید سوخت نفت همراه شد و سپس از آن فراتر رفت. علاوه بر سوخت مصنوعی در رایش ، اسیدهای چرب ، پارافین و چربی های مصنوعی از جمله چربی های خوراکی از گاز مولد سنتز شد. بنابراین از یک تن سوخت متراکم معمولی طبق روش فیشر تروپش ، می توان 0.67 تن متانول و 0.71 تن آمونیاک ، یا 1.14 تن الکل و آلدهیدها ، از جمله الکلهای چرب بالاتر (HFA) ، یا 0.26 تن به دست آورد. هیدروکربن های مایع
در پایان جنگ جهانی دوم ، بیش از نیم سال از پاییز 1944 ، هنگامی که نیروهای ارتش سرخ میدان های نفتی پلویستی (رومانی) را اشغال کردند - بزرگترین منبع طبیعی مواد اولیه برای تولید سوخت ، که توسط هیتلر کنترل می شد و تا مه 1945 ، عملکرد سوخت موتور در اقتصاد و ارتش آلمان سوخت مایع مصنوعی و گاز ژنراتور را انجام می داد. می توان گفت آلمان هیتلری امپراتوری ای بود که بر اساس مواد اولیه حاوی کربن جامد (در درجه اول زغال سنگ و تا حدی کمتر بر روی چوب معمولی) ، آب و هوا ساخته شده بود. 100٪ اسید نیتریک غنی شده ، که برای تولید همه مواد منفجره نظامی لازم بود ، 99٪ لاستیک و متانول و 85٪ سوخت موتور در آلمان از این مواد اولیه سنتز شد.
گازسازی و هیدروژناسیون زغال سنگ ستون فقرات اقتصاد آلمان در دهه 1940 بود. از جمله موارد دیگر ، سوخت هوایی مصنوعی ، که بر اساس روش فیشر تروپش تولید می شد ، 84.5 درصد از تمام نیازهای لوفت وافه را در طول سال های جنگ پوشش می داد. در طول جنگ جهانی دوم در آلمان نازی ، این روش برای سنتز سوخت دیزل در هشت کارخانه استفاده می شد ، که حدود 600 هزار تن سوخت دیزل در سال تولید می کرد. علاوه بر این ، این پروژه به طور کامل توسط دولت تأمین شد.آلمانی ها کارخانه های مشابهی را در کشورهای تحت اشغال خود ، به ویژه در لهستان (آشویتس) ساختند ، که تا دهه 1950 به کار خود ادامه داد. پس از پایان جنگ ، تمام این کارخانه ها در آلمان تعطیل شدند و تا حدی ، همراه با فناوری ها ، با هزینه جبران های اتحاد جماهیر شوروی و ایالات متحده از کشور خارج شدند.
نفت شیل
دومین منبع تولید سوخت ، علاوه بر زغال سنگ ، نفت شیل است که موضوع آن در چند سال گذشته صفحات مطبوعات جهان را ترک نکرده است. در جهان مدرن ، یکی از مهمترین گرایشهای مشاهده شده در صنعت نفت ، کاهش تولید روغن سبک و روغن با چگالی متوسط است. کاهش ذخایر اثبات شده نفت در کره زمین ، شرکت های نفتی را مجبور می کند تا با منابع جایگزین هیدروکربن ها کار کرده و آنها را جستجو کنند. یکی از این منابع ، همراه با روغن سنگین و قیر طبیعی ، شیل نفتی است. ذخایر نفت شیل در کره زمین از مقدار نفت از یک مرتبه بیشتر است. ذخایر اصلی آنها در ایالات متحده متمرکز است - حدود 450 تریلیون تن (24.7 تریلیون تن نفت شیل). ذخایر قابل توجهی در چین و برزیل وجود دارد. روسیه همچنین دارای ذخایر وسیعی است که حدود 7 درصد از ذخایر جهان را شامل می شود. در ایالات متحده ، تولید نفت شیل در اواخر دهه 1940 و اوایل 1950 با استفاده از روش معدن آغاز شد. در بیشتر موارد ، استخراج آزمایشی بود و در مقیاس ناچیز انجام شد.
امروزه در جهان دو روش اصلی برای بدست آوردن مواد اولیه مورد نیاز از شیل نفتی وجود دارد. اولین آنها شامل استخراج سنگ شیل به روش باز یا معدن است و پس از آن در تاسیسات-راکتورهای ویژه پردازش می شود ، که در آنها شیل بدون دسترسی به هوا در معرض پیرولیز قرار می گیرد. در جریان این عملیات ، تار شیل از سنگ به دست می آید. این روش به طور فعال در اتحاد جماهیر شوروی توسعه یافت. پروژه های مشابه نیز برای استخراج شیل در میدان ایراتی در برزیل و در استان فوشون چین شناخته شده است. به طور کلی ، هم در دهه 40 قرن بیستم ، و هم اکنون روش استخراج شیل با پردازش بعدی آنها یک روش نسبتاً پرهزینه است و هزینه محصول نهایی همچنان بالا است. در قیمت های سال 2005 ، هزینه هر بشکه چنین نفتی 75 تا 90 دلار در خروجی بود.
روش دوم استخراج روغن شیل شامل استخراج مستقیم آن از مخزن است. این روشی است که در ایالات متحده طی چند سال گذشته توسعه یافته و امکان صحبت درباره "انقلاب شیل" در تولید نفت را فراهم کرده است. این روش شامل حفر چاه های افقی و به دنبال آن شکست هیدرولیکی متعدد است. در این مورد ، اغلب لازم است گرمایش شیمیایی یا حرارتی سازه انجام شود. همچنین بدیهی است که چنین روش استخراج بسیار پیچیده تر است و بنابراین گرانتر از روش معدنکاری سنتی است ، صرف نظر از فن آوری های مورد استفاده و پیشرفت در زمینه علمی. تا کنون ، هزینه نفت شیل به طور قابل توجهی بیشتر از نفت معمولی است. طبق برآوردهای خود شرکت های تولیدکننده نفت ، تولید آن با حداقل قیمت نفت در بازار جهانی بالاتر از 50-60 دلار در هر بشکه همچنان سودآور است. علاوه بر این ، هر دو روش دارای معایب قابل توجهی هستند.
به عنوان مثال ، اولین روش با استخراج معادن روباز یا معدن شیل نفتی و پردازش بعدی آنها به طور قابل توجهی با نیاز به استفاده از مقادیر زیادی دی اکسید کربن - CO2 ، که در فرآیند استخراج قیر شیل از آن تشکیل می شود ، محدود می شود. در نهایت ، مشکل استفاده از دی اکسید کربن هنوز حل نشده است و انتشار آن در جو زمین مملو از مشکلات جدی زیست محیطی است. در همان زمان ، هنگامی که روغن شیل به طور مستقیم از مخازن استخراج می شود ، مشکل دیگری بوجود می آید. این میزان کاهش زیادی در میزان جریان چاه های مورد بهره برداری است. در مرحله اولیه عملیات ، چاه ها ، به دلیل شکست هیدرولیکی متعدد و تزریق افقی ، با نرخ تولید بسیار بالا مشخص می شوند.با این حال ، پس از حدود 400 روز کار ، حجم محصولات استخراج شده به شدت کاهش می یابد (تا 80). به منظور جبران چنین افت شدید و به نحوی تراز کردن مشخصات تولید ، باید چاه هایی در چنین مزارع شیل به صورت مرحله ای به بهره برداری برسد.
در عین حال ، فناوری هایی مانند حفاری افقی و شکست هیدرولیکی به ایالات متحده این امکان را داده است که از سال 2010 تولید نفت را بیش از 60 درصد افزایش دهد و به 9 میلیون بشکه در روز برساند. در حال حاضر ، یکی از موفق ترین نمونه های استفاده از فناوری های تولید نفت شیل ، میدان باکن است که در ایالت های داکوتای شمالی و جنوبی واقع شده است. توسعه این میدان نفتی شیل خاص نوعی سرخوشی در بازار آمریکای شمالی ایجاد کرده است. تنها 5 سال پیش ، تولید نفت در این میدان از 60 هزار بشکه در روز تجاوز نمی کرد و اکنون 500 هزار بشکه است. با اکتشافات زمین شناسی در اینجا ، ذخایر نفت این میدان از 150 میلیون به 11 میلیارد بشکه افزایش یافت. علاوه بر این میدان نفتی ، تولید نفت شیل در ایالات متحده در Bone Springs در نیومکزیکو ، ایگل فورد در تگزاس و Three Forks در داکوتای شمالی انجام می شود.
