Erdöl: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 1. Mai 2008, 16:13 Uhr

Referat : Erdöl

Def.: Ein kompliziertes Gemisch aus 500-1000 verschiedenen Kohlenwasserstoffen.

        Dichte: zwischen 0,65 und 1,02 g/cm³

Geschichtliches: Ältestes Öl rund drei Milliarden Jahre alt. Chinesen waren erste Nutzer (Mittelalter). 1859 erste nennenswerte Bohrung der Neuzeit in Pennsylvania durch Edwin L. Drake ( weltberühmt). In nur 21,2 Meter stieß er auf die erste große Quelle. 1. So genante Ölrausch beginnt 2. durch Automobile steigen Preise u. Nachfrage 3. Besitzer von Ölfeldern z.B. Rockefeller werden innerhalb von 20 Jahren Milliardäre

Entstehung: Am Meeresgrund lagert sich so genanter Faulschwamm ( Sapropel ) ab. Dieser besteht aus abgestorbenen Organismen. Durch weiteres Sedimentieren sinkt dieser in tiefere Schichten ab, in denen der Druck u. die Temperatur steigen .Bei der Umwandlung wirken vor allem Bakterien mit, deren Prozess durch Katalysatoren wie Kupfer und Nickel beschleunigt werden.

Förderung: Auf der Landoberfläche wird das Öl mit Spezialpumpen gefördert. Um Lagerstätten unter dem Meeresboden zu erreichen wurden Bohrplattformen entwickelt, die entweder fest am Meeresboden verankert sind oder auf den Wasser schwimmen. Das wird Offschore - Technik genant. Jährlich: Ca.3,5 Milliarden Tendenz steigend!

Führende Länder: 1.Saudi-Arabien (12%) 411,8 Millionen t

                   USA (10%) 354,7 Millionen t
                   Russland (9%) 304,8Millionen t

Zum Vergleich Deutschland: 2,7 Millionen t

Deutschland: Gebiete: westl. Ems, Weser-Ems, Elbe-Weser, nördl. der Elbe Eigenförderung: 3% (Tendenz abnehmend) Importe: 28% aus Russland, 27% aus OPEC, 18% aus Norwegen, 13% aus GB

OPEC: Organization of the Petroleum Exporting Countries Gegründet: 1960; Sitz in Wien; Mächtigstes Kartell der Welt Mitglieder: Algerien, Ecuador, Gabun, Indunesien, Irak, Katar, Kuwait, Libyen, Nigeria, Vereinigte Arabische Emirate, Venezuela, Saudi-Arabien

Verarbeitung:

Zunächst wird das Erdöl mit Chemikalien und Wärme behandelt, um das teilweise noch im Erdöl gebundene Erdgas zu lösen. Danach wird das Öl destilliert dabei entsteht Rohbenzin in Form von Leicht- und Schwerbenzin (diesen Arbeitsschritt nennt man auch cracken ). Das Leichtbenzin wird danach zu autotauglichen Benzin und anderen chem. Produkten weiterverarbeitet. Aus dem Schwerbenzin entstehen Kerosin, Heizöl, Schmieröl und Schmierfett. - einfaches cracken: zu geringe Benzinausbeute - thermisches cracken: höherer Druck = mehr Benzin - katalytisches cracken: Einsetzen eines Katalysators => bessere Eigenschaften des Benzins

Verwendung:

Barrel( 158,987 l) Rohöl => 50% Benzin, 21,4% Gasöl und Destillate, 9,5% Schmieröl, 7,1% Düsentreibstoff, 7,1% Schwere Rückstände. Außerdem wird es zu Alkohole, Waschmittel, Kunstgummi, Glycerin, Dünger, Schwefel, Lösungsmittel, Rohstoffe für Arzneien, Nylon, Kunststoffe, Farben, Polyester, Lebensmittelzusatzstoffe, Sprengstoffe, Farb- und Dämmstoffe, Tinte und Teer verarbeitet.

Reserven: Sie liegen derzeit bei knapp 140 Milliarden Tonnen. Das würde beim heutigen Verbrauch fast 40 Jahre reichen. China und Indien benötigen aber jedes Jahr mehr dieses kostbaren Rohstoffs ( Neuentdeckungen wie das Feld zwischen England und Irland werden das nicht kompensieren können ).

Alternativen:

geothermische Energie, Sonnenenergie, Wind- und Wasserenergie, BIO - Gas

Vorübergehend: Kernenergie und Kohle Kernfusion: - kaum Radioaktivität - keine GAUs - unendlicher Vorrat ( Deuterium; Meer ) Deuterium: ähnlich Wasserstoff 0,02% enthalten Anlagen in: - seit 1998 in Japan - 2007 in Greifswald (Max-Planck-Gesellschaft) - Standort Frankreich in Planung o. Bau - Universität Princeton - Kernforschungszentrum Dubna (bei Moskau) frühe 80er

Copyright ist natürlich bei Tobias Engel

So noch Infos zu Erdöl aus Encarta

Erdöl

1 EINLEITUNG

Erdöl, in der Natur vorkommende ölige bis bituminöse Flüssigkeit, die aus verschiedenen organischen Stoffen besteht, brennbar ist und sich nicht mit Wasser mischen lässt. Unbehandeltes Erdöl wird auch Rohöl genannt.

Erdöl wird als Brenn- und Kraftstoff sowie als Rohstoff für die chemische Industrie verarbeitet. Außerdem kommen Erdöl und Erdölprodukte beispielsweise zur Herstellung von Arzneimitteln und Dünger, Nahrungsmitteln, Kunststoffen, Baustoffen, Farben (siehe Farbstoffe) und Textilien (siehe Textilindustrie) zum Einsatz. Im großen Maßstab dient Erdöl auch zur Erzeugung von elektrischem Strom. Das bislang älteste Erdöl ist Funden in Australien, Kanada und Südafrika zufolge rund zwei Milliarden Jahre alt.

Noch zählt Erdöl, neben Erdgas und Kohle, zu den derzeit wichtigsten Energieträgern. Verschiedene Studien prognostizieren, dass spätestens bis zur Mitte des 21. Jahrhunderts die weltweiten, wirtschaftlich nutzbaren Erdölreserven erschöpft sein werden (siehe Weltenergieversorgung). Verschiedene Funde jüngerer Zeit, wie z. B. das riesige Ölfeld zwischen der irischen und englischen Küste (entdeckt Anfang 2002), können den voraussichtlichen Endtermin nur unwesentlich hinauszögern.

2 KENNZEICHEN

Erdöle (es gibt verschiedene Typen) bestehen chemisch zum großen Teil aus Gemischen von Hunderten oder Tausenden von Kohlenwasserstoffen. Daneben enthalten sie schwefel-, stickstoff- und sauerstoffhaltige Verbindungen in verschiedenen Anteilen. Der Schwefelanteil liegt z. B. zwischen circa 0,1 und 5 Prozent. Außerdem setzt sich das Öl aus flüssigen und festen Bestandteilen zusammen. Jüngsten Erkenntnissen zufolge sind im Erdöl auch so genannte Nanodiamanten enthalten (siehe Diamant). Kleine Mengen gasförmiger Verbindungen sind ebenfalls im Öl gelöst. Bei größeren Gasmengen kann Erdöl zusammen mit Erdgas in der Lagerstätte vorkommen.

Rohöl enthält drei Hauptbestandteile: Alkane (kettenförmige Paraffine), Cycloalkane (gesättigte Ringverbindungen, die man traditionell auch als Naphthene bezeichnet) und aromatische Verbindungen (ungesättigte Ringverbindungen). Die paraffinischen Rohöle bestehen aus Verbindungen, bei denen die Zahl der Wasserstoffatome immer um zwei höher ist als die doppelte Zahl der Kohlenstoffatome. Bei den Cycloalkanen bestehen die Moleküle aus doppelt so vielen Wasserstoffatomen wie Kohlenstoffatomen. Bei den aromatischen Bestandteilen handelt es sich schließlich um cyclische Verbindungen mit einer besonderen, stabilen Elektronenanordnung im Molekül. Zu ihnen zählen eine ganze Reihe von Verbindungen, wie z. B. Benzole, Phenole oder Anthracene.

Siehe auch Asphalt; Benzin

3 ENTSTEHUNG

Erdöl entsteht vorwiegend im Meer aus der Zersetzung von abgestorbenen pflanzlichen und tierischen Kleinstlebewesen (Plankton) in einem sauerstoffarmen (anaeroben) Milieu, so dass es nicht zur Verwesung kommt. Bedingungen hierfür finden sich in abgeschlossenen Meeresbecken, wie z. B. dem heutigen Schwarzen Meer, wo gegenwärtig die Voraussetzungen einer zukünftigen Erdöllagerstätte gegeben sind. Hier hat sich an der Oberfläche durch Süßwasserzuflüsse eine etwa 150 Meter tiefe Schicht von leichtem, sauerstoffreichem und salzarmem Wasser gebildet, in der sich ein reiches Planktonleben entwickeln konnte. Abgestorbene Organismen sinken in eine tiefere, schwerere und lebensfeindliche Wasserschicht, deren weitgehend unbewegtes Wasser arm an Sauerstoff, aber reich an Salz und Schwefelwasserstoff ist. Ersteres konserviert die organischen Reste, Letzteres verhindert die Verwesung.

Am Meeresgrund lagert sich – mit feinem Sand, Schluff und Ton vermischt – ein so genannter Faulschlamm oder ein Sapropel ab, das sich aus Proteinen, Kohlenhydraten und Fetten zusammensetzt. Das so gebildete, noch unverfestigte, feinkörnige Erdölmuttergestein, zählt zu den Sedimentiten: in keinem anderen Gestein findet man Erdöl. Das Muttergestein kann sich aber auch unter bewegtem, sauerstoffreichem Wasser im Schelfbereich der Ozeane in noch unverfestigten Sedimenten bilden. Der organische Anteil des Gesteins ist fein verteilt und beträgt maximal nur wenige Prozent. Durch weitere Sedimentation gerät das Erdölmuttergestein allmählich in tiefere Schichtniveaus, wodurch in ihm Druck und Temperatur (bis maximal 200 °C) zunehmen und die Umbildung des Sapropels einsetzt. Bei der Umwandlung der organischen Bestandteile des Sapropels (dies betrifft nur einen geringen Teil) zu Erdöl wirken Bakterien mit. Metalle wie Kupfer, Nickel, Molybdän und Vanadium sowie Tonminerale fungieren in diesem Zusammenhang als Katalysatoren. Als Zwischenstufe entsteht das so genannte Kerogen, das sich aus organischen Verbindungen wie Alkanen, Olefinen, Isoprenoiden, Terpenoiden, Dimethylfuran und Vanadium- oder Nickelporphyrinen zusammensetzt. Die organischen Substanzen werden schließlich zu einfacheren Kohlenwasserstoffen (Paraffine, Naphthene) abgebaut. Spuren von Chlorophyll und Hämoglobin im Erdöl sind Beweise für seine organische Herkunft.

Durch den zunehmenden Gesteinsdruck werden schließlich die Poren des Muttergesteins zusammengedrückt, Porenwasser, Erdöl und Erdgas werden herausgequetscht (der Vorgang lässt sich grob mit dem Ausdrücken eines Schwammes vergleichen) und steigen als leichtere Bestandteile und durch Kapillarkräfte nach oben (dies ist die so genannte Migration). Grobkörnige und durchlässige Gesteine mit entsprechenden Poren oder Klüften, vor allem Sandsteine und zerklüftete Kalksteine oder Dolomite, bilden dann die so genannten Speichergesteine. Während der Migration trennen sich die Bestandteile schon nach ihrer Dichte und Viskosität. Im Speichergestein lagern dann von unten nach oben Erdwachs, salzhaltige Ölwässer, Schweröl, Leichtöl und zuoberst Erdgas, das aufgrund seiner Flüchtigkeit aber auch weiter wandern und unter Umständen getrennte Lagerstätten bilden kann. Voraussetzung für die Bildung einer Lagerstätte sind ferner undurchlässige Deckschichten, die das Speichergestein nach oben abdecken, die weitere Migration verhindern und so dafür sorgen, dass sich unter ihnen das noch fein verteilte Erdöl und Erdgas in größeren Mengen ansammeln kann.

Für die so genannten Erdölfallen kommen verschiedene, vor allem tektonische Strukturen in Frage: Sättel (siehe Falten und Faltung; das Erdöl und Erdgas sammelt sich im Scheitel der durchlässigen Schichten), Verwerfungen und Transgressionen (bei denen jeweils undurchlässige Schichten poröse Schichten nach oben hin abschneiden), Salzstöcke (hier können unter deren Dächern und an deren Flanken Erdölfallen entstehen) oder fazielle Gesteinsunterschiede (hier werden aufgrund der Sedimentationsbedingungen poröse Speichergesteine von undurchlässigen Schichten umschlossen). In manchen Fällen (vor allem beim Sattel-Typ) liegen mehrere erdölhaltige Schichten, jeweils durch Deckschichten getrennt, vertikal übereinander.

Der Sattel- und der Salzstockdach-Typ bilden zusammen weltweit 80 Prozent der Lagerstätten, auf den Verwerfungs-, den Transgressions- und den Fazies-Typ gehen zusammen genommen 11 Prozent zurück, auf den Salzstockflanken-Typ 3 Prozent. Die Lagerstätten des Norddeutschen Flachlandes sind z. B. an die Strukturen von Salzstöcken gebunden, an deren Flanken und Scheiteln sich Erdöl- und Erdgas in abbauwürdigen Mengen angereichert haben. Die Speichergesteine sind vorwiegend Sandsteine und Kalksteine der Kreide und des Jura. In der Nähe von Celle wurde schon 1858 bei einem natürlichen Oberflächenaustritt von Öl eine Bohrung angesetzt, erstmals in Europa und eine der ersten Erdölbohrungen überhaupt. Die weltweiten Erdöllagerstätten verteilen sich altersmäßig folgendermaßen: 17 Prozent stammen aus der Kreide, 13 Prozent aus dem Jura und etwa 12 Prozent aus dem Paläozoikum. Die ältesten Erdöllagerstätten bildeten sich vor zwei Milliarden Jahren. Die Entstehung von Erdöl kann sich aber auch, gemessen an geologischen Zeitmaßstäben, mit nicht viel mehr als 10 000 Jahren vergleichsweise „rasch” vollziehen.

4 HISTORISCHE ENTWICKLUNG DER ERDÖLNUTZUNG

Oberirdische Rohölaustritte sind im Mittelmeerraum seit der Antike bekannt. Man nutzte sie aber lange Zeit nur eingeschränkt für Zwecke wie zum Kalfatern (Abdichten) von Booten, zum Imprägnieren von Geweben und als Brennstoff für Fackeln. In der Renaissance vertrieben die Mönche am Tegernsee das so genannte Quirinöl als Heilmittel. Die systematische Ausbeutung des Rohöls begann aber erst im 19. Jahrhundert. Zuvor wurde z. B. noch Walöl für Beleuchtungszwecke verwendet, das allerdings wegen seines begrenzten Vorkommens und der langen Handelswege sehr teuer war. Talgkerzen rochen unangenehm, und Gaslicht gab es nur in den modernen Häusern und Wohnungen der Städte. So wurde nach einem besseren Lampenbrennstoff gesucht, ihn sollte das Erdöl liefern. Zahlreiche Wissenschaftler entwickelten in der Mitte des 19. Jahrhunderts Verfahren zur kommerziellen Nutzung. So begannen z. B. der Engländer James Young und andere Forscher, mit Rohöl zu experimentieren. Später wandte Young sich der Kohledestillation und der Verwertung von Ölschiefern zu. Der kanadische Arzt und Geologe Abraham Gessner erwarb 1852 ein Patent auf die Herstellung eines relativ sauber brennenden, preisgünstigen Lampenbrennstoffes aus Rohöl: Es wurde „Petroleum” genannt. 1855 veröffentlichte der amerikanische Chemiker Benjamin Silliman einen Bericht über die vielen nützlichen Produkte, die man durch Destillation von Erdöl gewinnen könnte. Silliman schlug vor, destilliertes und mit Schwefelsäure gereinigtes Erdöl als Lampenbrennstoff zu verwenden.

Die intensive Suche nach größeren Rohöllagerstätten begann. Seit mehreren Jahren wusste man bereits, dass bei Bohrungen nach Wasser und Salz gelegentlich auch Erdöl in die Bohrlöcher sickerte. Es lag daher nahe, direkt nach Öl zu bohren. Die ersten Bohrungen wurden 1858 bis 1859 durchgeführt (siehe oben). Weltberühmt wurde jedoch die Bohrung nach Öl, die „Colonel” Edwin L. Drake am 27. August 1859 am Oil Creek in Pennsylvania (USA) durchführte. Drake bohrte im Auftrag des amerikanischen Industriellen George H. Bissell nach dem „Muttersee”, aus dem das Öl im Westen Pennsylvanias nach den damaligen Vermutungen heraussickerte. Drake stieß in nur 21,2 Meter Tiefe auf die erste größere Ölquelle.

Drakes Erfolg war der Beginn einer schnell wachsenden modernen Erdölindustrie. Bald zog das Erdöl die verstärkte Aufmerksamkeit der Wissenschaft auf sich. Schlüssige Hypothesen über die Lagerstättenbildung, d. h. über die Entstehung von Erdöl, seine Wanderung (Migration) durch die Gesteinsschichten und seine Anreicherung und Ansammlung wurden ausgearbeitet. Mit der Einführung des elektrischen Lichtes rückte das Leuchtpetroleum jedoch zunächst in den Hintergrund. Doch der Erfindung des Automobils folgte eine rasch zunehmende Motorisierung. Sie beanspruchte seitdem riesige Mengen an Rohölprodukten für Treibstoffe.

5 DIE SUCHE NACH ERDÖL

Viele ölhaltige Gesteinsfelder der Welt entdeckte man in historischen Zeiten, weil Erdöl an die Oberfläche gesickert war. Auf derartige Zufallsfunde kann sich jedoch die moderne Lagerstättenforschung längst nicht mehr verlassen. Lagerstätten werden heute mit einem sehr großen und teuren wissenschaftlichen und technischen Aufwand gesucht. Bei der Exploration und Prospektion von Erdöllagerstätten arbeiten viele geowissenschaftliche und technische Disziplinen zusammen: Geologie (speziell Lagerstättenkunde, Sedimentologie und Tektonik), Paläontologie, Geophysik (speziell Seismik), Geochemie und Photogrammetrie. Gesucht werden geologische Strukturen, die die Voraussetzungen für eine Lagerstättenbildung besitzen: Gesteine, die sich in einem entsprechen Milieu (Meeresbecken, Kontinentalschelf) gebildet haben (Erdölmuttergestein, die aber auch weit entfernt, sogar außerhalb des Untersuchungsgebiets liegen können), Migrationsmöglichkeiten, ein Speichergestein mit Deckschichten sowie tektonische Strukturen, die eine Erdölfalle bilden. Eine weitere Voraussetzung ist eine Zeitspanne, die die Entwicklung der Lagerstätte zuließ.

Die geologische Kartierung der anstehenden Sedimentgesteine ermöglicht eine Interpretation der tiefer liegenden Schichten und Strukturen. Die Auswertung von Luftbildern geht meist einer Kartierung zuvor, vor allem in unzugänglichen Gebieten, und ergänzt diese Arbeiten. Weitere Informationen werden durch erste Probebohrungen und die Entnahme von Proben aus den angebohrten Gesteinsschichten gewonnen. Messungen direkt im Bohrloch (z. B. Magnetfelder, Geothermie) ergänzen diese Daten. Außerdem zeigen immer komplexere seismische Verfahren – die Reflexion und Brechung von künstlich erzeugten Druckwellen, die sich durch die Gesteine fortpflanzen – Einzelheiten des Aufbaus und der Lagerung der Schichten. Die Gravimetrie erlaubt es, Dichteunterschiede des Untergrundes aufzuspüren. Die Gesteine werden mineralogisch und geochemisch analysiert, ihr Fossilinhalt wird paläontologisch untersucht, um Alter und Abfolge der Schichten festzustellen. Letztendlich ist jedoch die Probebohrung der sicherste Weg, um das Vorhandensein von Öl unter der Erde nachzuweisen.

Ein Ölfeld kann aus mehr als einer Lagerstätte bestehen, d. h. aus mehr als einer einzigen, durchgehenden, begrenzten Ansammlung von Öl. Es kann sogar vorkommen, dass mehrere Lagerstätten übereinander liegen und durch Schieferton und undurchlässige Gesteinsschichten voneinander getrennt sind (siehe oben). Solche Lagerstätten können von ein paar Hektar bis zu etlichen Quadratkilometern groß und von ein paar bis zu einigen hundert oder noch mehr Metern mächtig sein. Den überwiegenden Teil des Erdöls hat man bis jetzt in relativ wenigen, großen Lagerstätten gefunden und gefördert. In den USA z. B. stammt die Hälfte der Produktionsleistung und der Reserven aus 60 von schätzungsweise 10 000 Ölfeldern.

6 PRIMÄRFÖRDERUNG

Die meisten Bohrungen in den USA werden mit dem Rotary-Verfahren niedergebracht. Dieses Verfahren meldete 1844 R. Beart in Großbritannien zum Patent an. Bei Rotary-Bohrverfahren hängt der Gestängestrang (miteinander verbundene Rohre) am Bohrturm. Der Strang ist am Bohrturmboden am so genannten Drehtisch fixiert. Der Bohrmeißel am Ende des Stranges hat im Allgemeinen drei konische Räder mit gehärteten Zahnspitzen. Das Bohrklein wird mit Hilfe einer pumpengetriebenen Spülanlage kontinuierlich an die Oberfläche gefördert.

Das Erdöl in der Falle steht unter einem Druck, dem so genannten Lagerstättendruck. Meist sind im Rohöl beträchtliche Erdgasmengen gelöst. Beim Öffnen der Falle dehnt sich das frei werdende Gas sofort aus und treibt zusammen mit dem Lagerstättendruck das Erdöl in das Bohrloch. In manchen Fällen ist der Druck groß genug, um das Öl an die Erdoberfläche zu fördern (eruptive Förderung). Meist muss aber das Öl bereits zu Beginn der Förderung an die Oberfläche gepumpt werden. Andere Verfahrensweisen sind das Einpressen von Erdgas (Gaslift) oder Wasser (siehe unten).

Im Laufe der Zeit sinkt die Rohölmenge so weit ab und die Kosten für die Förderung steigen so stark an, dass der Betrieb des Bohrloches mehr kostet, als mit dem Verkauf des Rohöls (nach Abzug der Betriebskosten, Steuern, Versicherungen und der Kapitalrendite) eingenommen wird. Die Wirtschaftlichkeitsgrenze des Bohrloches ist erreicht, das Bohrloch wird stillgelegt.

7 FORCIERTE ERDÖLFÖRDERUNG

Oben wurde die Primärförderung durch die Ausdehnung von gelöstem Gas und Lagerstättendruck beschrieben. Wenn die Primärförderung ihre Grenzen erreicht, wurden schätzungsweise nicht mehr als 25 Prozent des Rohöls aus einer bestimmten Lagerstätte gefördert. Die Ölindustrie hat daher sekundäre und tertiäre Verfahren entwickelt, um die Förderung von Rohöl zu intensivieren. Diese ergänzenden Methoden bezeichnet man auch als forcierte Erdölförderung. Dadurch lässt sich die Rohölförderung auf einen Gesamtdurchschnitt von 33 Prozent der in der Lagerstätte vorhandenen Ölmenge steigern. Zwei Verfahren werden heute erfolgreich angewendet: die Wassereinpressung (Wasserfluten) und die Dampfeinpressung (thermisches Fluten). Darüber hinaus kommen auch andere, spezielle Verfahren zum Einsatz (z. B. Lösungsmittelfluten, chemisches Fluten).

7.1 Wassereinpressung

In einem vollkommen erschlossenen Ölfeld können die Abstände zwischen den Bohrlöchern je nach Art der Lagerstätte zwischen 60 und 600 Meter betragen. Wenn man in einem solchen Feld abwechselnd Wasser in die Bohrlöcher pumpt, kann der Druck in der gesamten Lagerstätte aufrechterhalten oder sogar erhöht werden. Auf diese Weise lässt sich auch die Geschwindigkeit der Rohölförderung steigern. In gleichmäßig gebauten Lagerstätten mit wenig Ton lässt sich die Förderleistung durch Wasserflutung bis auf 60 Prozent der ursprünglich vorhandenen Ölmenge und mehr steigern. Die Wasserflutung wurde zum ersten Mal Ende des 19. Jahrhunderts auf den Ölfeldern von Pennsylvania (USA) mehr oder weniger zufällig angewendet. Sie kommt seitdem weltweit zum Einsatz.

7.2 Dampfeinpressung

Dieses Verfahren kommt bei Lagerstätten mit sehr zähflüssigem (viskosem) Öl zum Einsatz. Der überhitzte Wasserdampf (circa 340 °C) treibt das Öl nicht nur an die Oberfläche. Die Hitze verringert die Ölviskosität (durch Erhöhung der Lagerstättentemperatur), so dass das Rohöl unabhängig vom Druckunterschied wesentlich schneller fließt. Dieses Verfahren wird z. B. in Kalifornien (USA) und Zulia (Venezuela) angewendet, wo es große Lagerstätten mit zähflüssigem Öl gibt.

8 OFFSHOREBOHRUNG

Ölfelder unter dem Meeresspiegel werden mit Hilfe so genannter Offshorebohrungen mit schwimmenden oder am Meeresboden fest stehenden Bohrinseln erschlossen. Die Bohranlagen sind auf einer Plattform in Gewässern mit Tiefen bis zu mehreren hundert Metern installiert. Die Plattform kann auf dem Wasser schwimmen oder auf Füßen im Meeresboden verankert werden, so dass sie Wellen, Wind und – in arktischen Gebieten – Eisschollen standhält.

Wie bei herkömmlichen Anlagen ist der Bohrturm grundsätzlich eine Vorrichtung zum Aufhängen und Drehen des Gestängerohres, an dessen Ende der Bohrmeißel angebracht ist. Zusätzliche Rohrlängen werden an den Strang angefügt, je weiter der Meißel in die Erdkruste eindringt. Die Kraft zum Schneiden der Erde liefert im Wesentlichen das Eigengewicht des Gestängerohres. Damit sich das Schneidematerial leichter entfernen lässt, werden ständig Bohrspülmittel nach unten durch das Gestängerohr, aus den Düsen des Bohrmeißels und dann über den Raum zwischen Rohr und Bohrung an die Oberfläche geleitet (der Meißeldurchmesser ist um einiges größer als der Rohrdurchmesser). Auf diese Weise konnten Bohrteams genaue Bohrungen bis in Tiefen von mehr als 6,4 Kilometern unter dem Meeresspiegel erfolgreich durchführen. Die Offshorebohrung hat zur Entwicklung einer beträchtlichen zusätzlichen Erdölreserve geführt – in den USA beispielsweise circa 5 Prozent der Gesamtreserven. Weltweit wird heute mehr als ein Drittel des Erdöls „offshore” gefördert.

9 ERDÖLVERARBEITUNG

Nach der Förderung wird das Erdöl mit Chemikalien und Wärme behandelt, um Wasser und Feststoffe zu entfernen und das Erdgas abzutrennen. Das Öl kommt anschließend zur Lagerung in Tanks oder Kavernen. Später lässt es sich mit Tankwagen, Kesselwagen der Bahn, Tankschiffen oder durch Pipelines z. B. zur Raffinerie transportieren. Große Ölfelder sind in der Regel direkt an große Transportpipelines angeschlossen.

9.1 Destillation

Im Mittelpunkt der Erdölverarbeitung steht die Destillationsanlage. Rohöl beginnt bei einer Temperatur zu sieden, die etwas unter der Siedetemperatur von Wasser liegt. Kohlenwasserstoffe mit dem niedrigsten Molekulargewicht sieden bei den niedrigsten Temperaturen, während für immer größere Moleküle immer höhere Temperaturen erforderlich sind. Die erste Fraktion bildet Rohbenzin, bestehend aus Leichtbenzin und Schwerbenzin. Häufig findet man für Rohbenzin oder seine Fraktionen auch die Bezeichnung Naphtha. Dem Rohbenzin folgen die Mitteldestillate Petroleum und Gasöl. Der Rückstand im Kessel besteht in erster Linie aus schwerem Heizöl. Dieser wird der Vakuumdestillation unterworfen. Dabei gewinnt man so genanntes Vakuumgasöl und Wachsdestillat. Als Vakuumrückstand verbleibt Bitumen. Der Destillation schließen sich spezielle Raffinationsverfahren an. Ende des 19. Jahrhunderts betrachtete man die Benzin- und Naphtha-Fraktionen als Abfallprodukte, da es für sie kaum Verwendungsmöglichkeiten gab. Die Nachfrage nach Petroleum begann ebenfalls nachzulassen, da immer mehr Strom erzeugt und elektrische Beleuchtung verwendet wurde. Mit der Einführung des Automobils stieg die Nachfrage nach Benzin und damit auch der Bedarf nach Rohöl jedoch plötzlich und steil an.

9.2 Thermisches Cracken

Mit dem so genannten thermischen Cracken (englisch crack: spalten) lässt sich der Ertrag an Benzin und leichterem Heizöl erhöhen. Bei diesem Verfahren werden die schwereren Bestandteile des Rohöls unter hohem Druck erhitzt und so die großen Kohlenwasserstoffmoleküle in kleinere Moleküle gespalten. Als man begann, nach diesem Verfahren zu arbeiten, war der Wirkungsgrad noch begrenzt, denn bei den angewandten hohen Temperaturen und Drücken lagerten sich große Mengen Koks in den Reaktoren ab. Deshalb entwickelte man ein Verkokungsverfahren, bei dem die Flüssigkeiten wieder in Umlauf gebracht wurden. Dieses Verfahren war viel länger in Gebrauch und führte zu einer wesentlich geringeren Koksbildung. Zahlreiche Raffinerien übernahmen das thermische Cracken innerhalb kurzer Zeit.

9.3 Alkylierung und katalytisches Cracken

Zwei weitere grundlegende Verfahren, die Alkylierung und das katalytische Cracken, wurden in den dreißiger Jahren eingeführt und erzielten einen noch höheren Ertrag an Benzin pro Barrel Erdöl. Bei der Alkylierung werden kleine Moleküle, die beim thermischen Cracken entstanden, mit Hilfe eines Katalysators wieder zusammengesetzt. Dadurch kommt es zur Bildung von verzweigten Molekülen im Siedebereich des Benzins, die wertvolle Eigenschaften – z. B. höhere Klopffestigkeit – besitzen.

Beim katalytischen Cracken gelingt die Spaltung mit Hilfe eines fein verteilten Katalysators. Dadurch lassen sich zahlreiche verschiedene Kohlenwasserstoffe erzeugen, die dann durch weitere Veredelung wie beispielsweise Alkylierung, Isomerisierung und katalytisches Reformieren Motorenkraftstoffe mit einer höheren Klopffestigkeit oder auch Spezialchemikalien liefern. Die Herstellung dieser Chemikalien hat zur Entstehung der weit verzweigten petrochemischen Industrie geführt, die u. a. Alkohole, Waschmittel, Kunstgummi, Glycerin, Dünger, Schwefel, Lösungsmittel und die Rohstoffe für Arzneimittel, Nylon, Kunststoffe, Farben, Polyester, Lebensmittelzusatzstoffe, Sprengstoffe, Farbstoffe und Dämmstoffe herstellt. Siehe auch Platforming

9.4 Produktanteile

1920 ergab z. B. in den USA ein Barrel Erdöl (159 Liter) 26,2 Prozent Benzin, 12,6 Prozent Petroleum, 48,5 Prozent Gasöl und Destillate und 12,6 Prozent schwerere Destillate. In den letzten Jahren ist dagegen der Ertrag aus Rohöl auf fast 50 Prozent Benzin und 7,1 Prozent Düsentreibstoff gestiegen, während Gasöl und Destillate mit 21,4 Prozent, Schmieröl mit fast 9,5 Prozent sowie schwerere Rückstände mit 7,1 Prozent rückläufig sind.

10 FÖRDERMENGEN UND RESERVEN

Die weltweite Produktion von Erdöl hat in den letzten hundert Jahren explosionsartig zugenommen, vorwiegend bedingt durch die Motorisierung und die Nachfrage nach Treibstoffen. 1860 betrug die Weltproduktion noch etwa 70 000 Tonnen, zehn Jahre später war sie schon auf eine Million Tonnen angewachsen. In weniger als 100 Jahren hat sich diese Zahl vertausendfacht: 1960 lag sie bei ungefähr einer Milliarde Tonnen, und knapp 20 Jahre später hat sich der Wert noch einmal mehr als verdreifacht (1979: 3,25 Milliarden Tonnen). Seitdem stagnierte die Weltproduktion oder war zeitweise sogar leicht rückläufig (1988: 3,03 Milliarden Tonnen, 1994: 3,20 Milliarden Tonnen). Auslöser für diese Entwicklung waren die beiden so genannten Ölkrisen 1973/74 und 1979/80. Von 1995 bis 1996 stieg die Weltförderung um knapp 100 Millionen auf gut 3,38 Milliarden Tonnen pro Jahr. 1999 lag die Gesamtfördermenge bei rund 3,5 Milliarden Tonnen. Mit Erdöl wird immer noch etwa ein Drittel des weltweiten kommerziellen Energieverbrauchs gedeckt; 1974 war es noch die Hälfte. Zurzeit wird mehr als ein Drittel des Erdöls aus untermeerischen Lagerstätten gefördert.

10.1 Fördermengen

Die drei führenden Erdölförderländer waren 2001: Saudi-Arabien mit 378,7 Millionen Tonnen (etwa 11 Prozent der Weltförderung), Russland mit 337 Millionen Tonnen (etwa 10 Prozent) sowie den USA mit 252,9 Millionen Tonnen (knapp 7,6 Prozent). Die OPEC förderte 2001 mit gut 1,2 Milliarden Tonnen etwa 38 Prozent der Gesamtmenge. Zum Vergleich: Deutschland förderte 3,4 Millionen Tonnen. Knapp ein Drittel der Gesamtfördermenge stammt aus dem Nahen Osten, etwa 15 Prozent aus Mittel- und Südamerika, gefolgt von rund 13 Prozent aus Nordamerika und gut 9 Prozent aus Europa (ohne Russland).

10.2 Export, Import und Verbrauch

Die drei größten Erdölexporteure waren 1997 Saudi-Arabien mit knapp 308 Millionen Tonnen, gefolgt von Norwegen mit 140 Millionen Tonnen sowie Iran mit 129 Millionen Tonnen. Die drei größten Importeure waren die USA mit 441 Millionen Tonnen, Japan mit 226 Millionen Tonnen und Südkorea mit 119 Millionen Tonnen – Deutschland kam mit 100 Millionen Tonnen auf Rang vier. Die größten Erdölverbraucher waren die USA, Japan die Volksrepublik China und Deutschland. Auf Nordamerika entfielen 27 Prozent des weltweiten Verbrauchs, auf Westeuropa 20 Prozent.

Deutschland bezog 2000 seine Importe zu rund 28 Prozent aus Russland, zu 27 Prozent aus Ländern der OPEC, zu fast 18 Prozent aus Norwegen, zu knapp 13 Prozent aus Großbritannien. Die eigene Erdölförderung ist vergleichsweise sehr gering, sie beträgt weniger als 3 Prozent, mit weiterhin abnehmender Tendenz. Die deutschen Vorkommen liegen im Niedersächsischen Becken (Gebiet westlich der Ems, Weser-Ems-Gebiet, Elbe-Weser-Gebiet, Gebiet nördlich der Elbe) und im Molassebecken des Alpenvorlandes.

10.3 Reserven

Verschiedenen Studien von 2000/2001 zufolge beläuft sich die Menge an gesicherten Ölreserven auf knapp 140 Milliarden Tonnen (weltweit). Experten stellten in ihren Berichten fest, dass vor allem bereits bekannte Ölquellen sich als ergiebiger erwiesen als bis dahin angenommen.

10.4 Blick in die Zukunft

Nach einer 2000 aufgestellten Studie würden Reserven von 140 Milliarden Tonnen beim derzeitigen Verbrauchsvolumen knapp 40 Jahre reichen. Das ist allerdings nicht realistisch, da, so die Studie weiter, der Energieverbrauch in den kommenden Jahren zunehmen wird. In Fachkreisen erwartet fast niemand, dass billiges Erdöl durch Entdeckungen und Erfindungen über diesen Zeitraum hinaus zur Verfügung stehen wird. Öl kommt daher als zukunftsfähiger Energieträger auf keinen Fall in Frage.

10.5 Alternativen

Alternative Energiequellen sind vor allem geothermische Energie, Sonnenenergie, Windenergie (siehe erneuerbare Energien) und die – wegen der weiterhin bestehenden Risiken sehr umstrittene – Kernenergie. Eine vorübergehende Alternative, die den Energiebedarf der modernen Welt decken könnte, bietet Kohle. Als Grundstoff für die Gewinnung von Kraftstoff ist zurzeit noch keine umfassende Alternative zum Erdöl in Sicht.

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