Nie je žiadnym tajomstvom, že v modernom svete je krvou svetovej ekonomiky ropa, takzvané čierne zlato. Po celé 20. a 21. storočie je to ropa, ktorá zostáva pre ľudstvo jednou z najdôležitejších minerálov na planéte. V roku 2010 zaujímala ropa popredné miesto vo svetovej palivovej a energetickej bilancii, pričom sa podieľala na celkovej spotrebe energie 33,6%. Ropa je zároveň neobnoviteľným zdrojom a už viac ako tucet rokov sa hovorí o tom, že skôr alebo neskôr sa jej zásoby skončia.
Podľa vedcov osvedčené zásoby ropy vo svete vydržia asi 40 rokov a nepreskúmané ďalších 10-50 rokov. Napríklad v Rusku bol k 1. januáru 2012 podľa oficiálne zverejnených informácií (do tohto bodu boli utajované informácie o zásobách ropy a plynu) objem vyťažiteľných zásob ropy kategórií A / B / C1 17,8 mld. ton, alebo 129, 9 miliardy barelov (podľa prepočtu, pri ktorom je jedna tona exportu uralskej ropy 7,3 barelov). Na základe existujúcich objemov výroby budú tieto preskúmané prírodné zdroje pre našu krajinu stačiť na 35 rokov.
V čistej forme sa olej prakticky nepoužíva. Hlavná hodnota spočíva v produktoch jeho spracovania. Ropa je zdrojom kvapalných palív a olejov, ako aj veľkým množstvom dôležitých produktov pre moderný priemysel. Bez paliva sa zastaví nielen svetová ekonomika, ale aj každá armáda. Autá a tanky nepôjdu bez paliva, lietadlá nevyletia do neba. Niektoré krajiny boli zároveň pôvodne zbavené vlastných rezerv čierneho zlata. Nemecko a Japonsko sa stali výrazným príkladom týchto krajín v 20. storočí, ktoré s veľmi skromnou základňou zdrojov rozpútalo druhú svetovú vojnu, ktorej každý deň si vyžiadal obrovskú spotrebu paliva. Počas druhej svetovej vojny Nemecko do značnej miery, v niektorých rokoch až 50%, uspokojovalo svoje potreby paliva prostredníctvom výroby tekutého paliva z uhlia. Východiskom pre ňu bolo používanie syntetických palív a olejov. To isté sa robilo v minulom storočí v Južnej Afrike, kde spoločnosť Sasol Limited pomohla juhoafrickému hospodárstvu úspešne fungovať pod tlakom medzinárodných sankcií počas rokov apartheidu.
Syntetické palivá
V 20. rokoch 20. storočia vynašli nemeckí vedci Franz Fischer a Hans Tropsch, ktorí pracovali v Inštitúte Kaisera Wilhelma, proces nazývaný Fischer-Tropschov proces. Jeho zásadným významom bola výroba syntetických uhľovodíkov na ich použitie ako syntetických palív a mazacích olejov, napríklad z uhlia. Nie je prekvapujúce, že tento proces bol vynájdený v dosť chudobnom, ale zároveň na uhlie bohatom Nemecku. Široko sa používal na priemyselnú výrobu kvapalných syntetických palív. Nemecko a Japonsko vo vojnových rokoch vo veľkom využívali toto alternatívne palivo. V Nemecku dosiahla ročná produkcia syntetických palív v roku 1944 približne 6,5 milióna ton alebo 124 000 barelov denne. Po skončení 2. svetovej vojny zajatí nemeckí vedci v tejto oblasti naďalej pracovali. Najmä v USA sa zúčastnili operácie Paperclip, ktorá pracovala pre banský úrad.
V polovici 30. rokov 20. storočia sa v Nemecku, USA, ZSSR a ďalších priemyselných krajinách sveta začala šíriť technológia splyňovania kondenzovaných palív na chemicko-technologické účely, predovšetkým na syntézu rôznych chemických zlúčenín vrátane umelých olejov. a kvapalné palivá. V roku 1935 sa v Nemecku a Anglicku vyrobilo 835 tisíc ton a 150 tisíc ton syntetického benzínu z uhlia, vzduchu a vody. A v roku 1936 Adolf Hitler osobne zahájil v Nemecku nový štátny program, ktorý zabezpečoval výrobu syntetických palív a olejov.
Hneď nasledujúci rok dokázali Franz Fischer spolu s Helmutom Pichlerom (Hans Tropsch odišiel z Nemecka do USA v roku 1931, kde o štyri roky neskôr zomrel) vyvinúť metódu syntézy uhľovodíkov pri strednom tlaku. Pri svojom procese nemeckí vedci použili katalyzátory na báze zlúčenín železa, tlak asi 10 atmosfér a vysoké teploty. Ich experimenty mali veľký význam pre zavedenie veľko tonážnej chemickej výroby uhľovodíkov v Nemecku. V dôsledku implementácie tohto postupu boli ako hlavné produkty získané parafíny a benzín s vysokým oktánovým číslom. 13. augusta 1938 sa uskutočnilo stretnutie v Karinhalle - poľovníckom sídle ríšskeho ministra letectva Hermanna Goeringa, na ktorom bol prijatý program rozvoja výroby paliva, ktorý dostal symbol „Karinhalleplan“. Voľba Goeringovho bydliska a jeho kandidatúra na programového manažéra nebola náhodná, pretože ním vedená Luftwaffe spotrebovala najmenej tretinu paliva vyrobeného v Nemecku. Tento plán okrem iného počítal s výrazným rozvojom výroby syntetických motorových palív a mazacích olejov.
V roku 1939 bol v Ríši zahájený Fischer-Tropschov proces v obchodnom meradle vo vzťahu k hnedému uhlu, ktorého ložiská boli obzvlášť bohaté na strednú časť krajiny. Začiatkom roku 1941 celková výroba syntetického paliva v nacistickom Nemecku dohnala výrobu ropného paliva a potom ju prekročila. Okrem syntetického paliva v Ríši sa z generátorového plynu syntetizovali mastné kyseliny, parafín a umelé tuky vrátane jedlých tukov. Takže z jednej tony konvenčného kondenzovaného paliva podľa Fischerovej-Tropschovej metódy bolo možné získať 0,67 tony metanolu a 0,71 tony amoniaku, alebo 1,14 tony alkoholov a aldehydov, vrátane vyšších mastných alkoholov (HFA), alebo 0,26 t. kvapalných uhľovodíkov.
Na konci 2. svetovej vojny, viac ako pol roka od jesene 1944, keď vojská Červenej armády obsadili ropné polia Ploiesti (Rumunsko) - najväčší prírodný zdroj surovín na výrobu paliva, ktorý bol kontrolovaný Hitlerom a až do mája 1945 vykonávala funkcia motorového paliva v nemeckom hospodárstve a armáde umelé kvapalné palivá a generátorový plyn. Môžeme povedať, že Hitlerovo Nemecko bolo impérium, ktoré bolo postavené na pevných surovinách obsahujúcich uhlík (predovšetkým uhlie a v menšej miere na obyčajnom dreve), vode a vzduchu. Z týchto surovín sa v Nemecku syntetizovalo 100% obohatenej kyseliny dusičnej, ktorá bola potrebná na výrobu všetkých vojenských trhavín, 99% gumy a metanolu a 85% motorového paliva.
Zariadenia na splyňovanie a hydrogenáciu uhlia boli v štyridsiatych rokoch minulého storočia chrbticou nemeckej ekonomiky. Syntetické letecké palivo, ktoré bolo vyrobené podľa Fischer-Tropschovej metódy, okrem iného pokrývalo počas vojnových rokov 84,5% všetkých potrieb Luftwaffe. Počas druhej svetovej vojny v nacistickom Nemecku sa táto metóda syntézy motorovej nafty používala v ôsmich továrňach, v ktorých sa ročne vyrobilo asi 600 tisíc ton motorovej nafty. Tento projekt bol navyše plne financovaný štátom. Nemci postavili podobné továrne v krajinách, ktoré obsadili, najmä v Poľsku (Osvienčim), ktoré fungovalo až do päťdesiatych rokov minulého storočia vrátane. Po skončení vojny boli všetky tieto továrne v Nemecku zatvorené a čiastočne spolu s technológiami boli z krajiny vyvezené na úkor reparácií zo ZSSR a USA.
bridlicový olej
Druhým zdrojom na výrobu paliva okrem uhlia je bridlicová ropa, ktorej téma posledné roky neopúšťa stránky svetovej tlače. V modernom svete je jedným z najdôležitejších trendov pozorovaných v ropnom priemysle zníženie produkcie ľahkého oleja a oleja strednej hustoty. Zníženie preukázaných zásob ropy na planéte núti ropné spoločnosti pracovať s alternatívnymi zdrojmi uhľovodíkov a hľadať ich. Jedným z týchto zdrojov spolu s ťažkým olejom a prírodným bitúmenom sú ropné bridlice. Zásoby ropných bridlíc na planéte prevyšujú zásoby ropy rádovo. Ich hlavné zásoby sú sústredené v USA - asi 450 biliónov ton (24,7 bilióna ton bridlicovej ropy). V Číne a Brazílii sú značné rezervy. Rusko má tiež obrovské zásoby, ktoré obsahujú asi 7% svetových rezerv. V USA sa ťažba bridlicovej ropy začala na konci štyridsiatych a na začiatku päťdesiatych rokov minulého storočia pomocou banskej metódy. Extrakcia bola väčšinou experimentálna a prebiehala v skromnom rozsahu.
Dnes vo svete existujú dve hlavné metódy získavania požadovanej suroviny z ropných bridlíc. Prvý z nich zahŕňa extrakciu bridlicovej horniny otvorenou alebo banskou metódou, po ktorej nasleduje spracovanie v špeciálnych zariadeniach-reaktoroch, v ktorých je bridlica podrobená pyrolýze bez prístupu vzduchu. V priebehu týchto operácií sa z horniny získava bridlicový decht. Táto metóda sa aktívne pokúšala vyvinúť v Sovietskom zväze. Podobné projekty sú tiež známe pre ťažbu bridlice na poli Irati v Brazílii a v čínskej provincii Fushun. Všeobecne platí, že v 40. rokoch 20. storočia a v súčasnosti metóda ťažby z bridlíc s ich následným spracovaním zostáva dosť nákladnou metódou a náklady na konečný výrobok zostávajú vysoké. V cenách roku 2005 boli náklady na barel takejto ropy pri výstupe 75 až 90 dolárov.
Druhý spôsob získavania bridlicového oleja zahŕňa jeho extrakciu priamo zo zásobníka. Práve táto metóda sa vyvinula v USA za posledných niekoľko rokov a umožnila hovoriť o „bridlicovej revolúcii“vo výrobe ropy. Táto metóda zahŕňa vŕtanie horizontálnych vrtov, po ktorom nasleduje viacnásobné hydraulické štiepenie. V tomto prípade je často potrebné vykonať chemické alebo tepelné zahrievanie formácie. Je tiež zrejmé, že takýto spôsob ťažby je oveľa komplikovanejší, a teda aj drahší ako tradičný spôsob ťažby, bez ohľadu na použité technológie a pokrok vo vedeckej oblasti. Náklady na bridlicovú ropu sú zatiaľ výrazne vyššie ako konvenčnú ropu. Podľa odhadov samotných spoločností produkujúcich ropu zostáva jej produkcia zisková s minimálnymi cenami ropy na svetovom trhu nad 50-60 dolárov za barel. Oba spôsoby majú navyše určité významné nevýhody.
Napríklad prvý spôsob povrchovej alebo banskej ťažby ropných bridlíc a ich následné spracovanie je výrazne obmedzený potrebou využiť obrovské množstvo oxidu uhličitého - CO2, ktorý vzniká pri extrakcii bridlicového dechtu z neho. Nakoniec, problém využívania oxidu uhličitého ešte nebol vyriešený a jeho emisie do zemskej atmosféry sú spojené s vážnymi problémami životného prostredia. Súčasne, keď sa bridlicová ropa ťaží priamo z nádrží, vzniká ďalší problém. Ide o vysokú mieru poklesu prietoku vrtov uvedených do prevádzky. V počiatočnom štádiu prevádzky sa studne vďaka viacnásobnému hydraulickému štiepeniu a horizontálnemu vstrekovaniu vyznačujú veľmi vysokou produkciou. Asi po 400 dňoch práce však objem vyťažených produktov prudko klesá (až o 80%). Aby sa kompenzoval taký prudký pokles a nejako sa vyrovnal výrobný profil, musia sa studne v takýchto bridlicových poliach uvádzať do prevádzky postupne.
Technológie ako horizontálne vŕtanie a hydraulické štiepenie zároveň umožnili Spojeným štátom od roku 2010 zvýšiť produkciu ropy o viac ako 60%, čo je nárast na 9 miliónov barelov denne. V súčasnosti je jedným z najúspešnejších príkladov použitia technológií výroby bridlicovej ropy pole Bakken, ktoré sa nachádza v štátoch Severná a Južná Dakota. Rozvoj tohto konkrétneho poľa z bridlicovej ropy vyvolal na severoamerickom trhu akúsi eufóriu. Len pred 5 rokmi produkcia ropy v tejto oblasti nepresiahla 60 tisíc barelov denne a teraz je to už 500 tisíc barelov. Keďže tu prebiehal geologický prieskum, zásoby ropy v poli sa zvýšili zo 150 miliónov na 11 miliárd barelov. Okrem tohto ropného poľa sa ťažba bridlicovej ropy v USA uskutočňuje v spoločnostiach Bone Springs v Novom Mexiku, Eagle Ford v Texase a Three Forks v Severnej Dakote.
