Erdoel – das schwarze Gold

steinoelIn Asterix wird Erdoel Steinöl, Naphta oder Petra oleum genannt…

Nach Miraculix’ Angaben gehört Steinöl zu den wichtigen Bestandteilen, ohne die der Zaubertrank nicht hergestellt werden kann. Deshalb wartet er sehnsüchtig und sehr angespannt zu Beginn des Abenteuers “Die Odyssee” auf den Händler Epidemais, der diese seltene Ware beim Lieferanten Himmelschorus in Jerusalem bezieht.

Als Epidemais das Öl, das auch Naphta genannt wird, wider Erwarten nicht dabei hat, brechen Asterix und Obelix gemeinsam mit dem Druidenspion Nullnullsix nach Mesopotamien auf, um selbst das “Petra oleum” zu kaufen.

Diese Worte aus Asterix-Archiv sollen zeigen, dass bereits vor langer Zeit das Steinöl bekannt war.

Die moderne Erdöl-Industrie

Die Erdöl-Industrie (petrochemische Industrie) begann so richtig Fahrt aufzunehmen, als 1855 dem kanadischen Arzt und Geologen Abraham P. Gesner in den USA ein Patent auf die Herstellung von Petroleum aus Kohle oder Erdöl erteilt wurde. Er suchte eine günstige Alternative zum teuren Walöl, um Lampen zu betreiben. Am Anfang war Erdöl also einfach nur Lampenöl. Edwin L. Drake entdeckte Erdölvorkommen in Pennsylvania und auch an vielen anderen Orten der Erde fand man Rohölquellen. Wie die gute Vermarktung und die bald massenhafte Verwendung als Motorentreibstoff die Welt verändert hat und immer noch verändert, wird in der Geschichte des Erdöls dargestellt.

Heute zählt Erdöl zu den wichtigsten Rohstoffen der Industrie. Erstens für die Herstellung von Treibstoffen, aber auch Ausgangsstoff für unzählige Produkte der chemischen Industrie, wie Düngemittel, Kunststoffe, Lacke und Farben oder auch Medikamente.

Entstehung von Erdöl

Vor Millionen Jahren entstand Erdöl aus winzig kleinen Meerestieren und Meerespflanzen. Diese sanken auf den Meeresboden und bildeten einen organischen Schlamm, der dann von Sedimentschichten überdeckt worden ist und die Sauerstoffzufuhr verhindert hat.

Unter steigendem Druck und steigender Temperatur faulte der organische Schlamm und daraus entstand Erdöl und Erdgas. Dieser Prozess findet noch heute statt. Er kann auch relativ kurz dauern, d.h. in geologischen Zeiten gesprochen um die 10’000 Jahre.

Vorkommen: Erdöl lagert unter der Erde…

… aber nicht alle Regionen der Welt, sind gleich gesegnet (oder verflucht) mit dem schwarzen Gold.

ölpiumpe

Hauptsächlich findet man Erdöl in den folgenden Regionen:

  • mittlerer Osten (Saudi Arabien, Irak, Iran, Emirate, Kuwait, Katar, Oman)
  • Russland, Kasachstan
  • Nordamerika (USA, Kanada)
  • China
  • Südamerika (Brasilien, Mexiko, Venezuela, Kolumbien
  • Afrika (Nigeria, Angola, Algerien)
  • Europa (Norwegen)

Wie sich die Erdöl-Produktion entwickelt hat, soll hier in einer Grafik eines BP-Berichtes zeigen. Dargestellt ist die Entwicklung zwischen 1987 und 2012 für die verschiedenen Erdregionen.

produktions entwicklung 1987 bis 2012

Fragt man sich, wo das meiste Erdöl vorkommt, darf man nicht die Fördermengen oder die Mengen an raffiniertem Erdöl vergleichen. Während Venezuela von der Fördermenge her nur an der 11. Stelle weltweit liegt, werden dort die grössten Vorkommen erwartet.

Erdöl-Reserven weltweit 2014 (Quelle Wikipedia)

erdoelreserven weltweit

Was aber ist Erdöl?

roh oelRohöl ist ein Stoffgemisch, bestehend aus über 17’000 chemischen Verbindungen. Die meist schwärzliche, ölige Flüssigkeit, ist vorerst nicht verwendbar.

Die Färbung kann sehr unterschiedlich sein: von gelb bis schwarz. Unter Sonnenlichteinstrahlung wird es meist tief schwarz.

Es wird zwischen schwefelarmem (“süss” und schwefelreichem (“sauer”) Erdöl unterschieden.

erdoel im golf von mexiko deepwater horizon

Die Dichte variiert zwischen 0,82 und 0,94 g/cm3. Gefördert wird es an der Luft zunehmend zähflüssig.

Links ein Bild vom Golf von Mexiko, wo die Tiefenbohrung der Deepwater Horizon eine unermessliche Katastrophe im Jahr 2010 gebracht hat. Wenn das Rohöl an der Luft ist, wird es zähflüssig und schwarz.

Diese und weitere Erdöl-Katastrophen werden weiter unten beschrieben.

Chemisch gesehen sind die Komponenten die folgenden:

  • Kohlenwasserstoffe wie Alkane, Cycloalkane und Aromaten
  • Napthensäuren
  • Phenole
  • Harze
  • Aldehyde
  • organische Schwefel-Verbindungen wie Thioalkohole

Die Anteile der Elemente sind die typischerweise die Folgenden. Grosse Abweichungen sind aber möglich:

83.5 % Kohlenstoff
11.5 % Wasserstoff
2.5 % Schwefel
1.5 % Sauerstoff
1% Stickstoff und andere Spuren

Nach den dem schwarzen Gold muss gebohrt werden…

… denn es liegt hauptsächlich unter der Erde. Oft sind es porenreiche Gesteine wie Sandsteine, Kalksteine oder Dolomite, in denen die Vorkommen liegen. In den oberen Schichten wird auch in der Regel Erdgas gefunden.

Bohrtürme

oelpumpeBohrturm

An Land wird das Erdöl mit diesen relativ kleinen Pumpen aus dem Boden gepumpt.

Links eine Bohrpumpe aus dem Osten, rechts ein einfacher Bohrturm in Saudi-Arabien.

Einige Erdölvorkommen stehen unter Druck und sprudeln aus dem Boden, wenn sie angebohrt wurden. In anderen muss das Rohöl mit Pumpen gefördert werden.

Bohrinseln

Mehr als 60% der Erdoberfläche ist von Meeren bedeckt. Darunter gibt es auch Erdölfelder, wie z.B. im Golf von Mexiko oder in der Nordsee. Um an dieses Öl zu kommen, wird die Technik der Bohrinseln angewendet. Es gibt verschiedene Typen von Bohrinseln:

hubinsel      plattform 1      halbtaucher 1     bohrschiff

Pipelines

pipelineUm Rohöl zu transportieren, werden an Land oft Pipelines verlegt, welche die grossen Mengen Flüssigkeit über weite Strecken transportieren.

Wenn Pipelines lecken, dann führt das zu ökologischen Katastrophen, welche besonders problematisch sind, wenn die Pipelines durch kalte Naturgebiete führen (Alaska, Kanada, Sibirien).

Aufbereitung von Rohdöl

Rohöl wird in Raffinerien weiterverarbeitet. Eine Raffinerie säubert den Rohstoff und trennt ihn auf in verschiedene kommerzielle Bestandteile durch Destillation.

rohoeldestillationsanlage
Von Bundesarchiv, Bild 183-P1210-0302 / Müller / CC-BY-SA 3.0, CC BY-SA 3.0 de, Link

In den Türmen wird das Rohöl erhitzt und in verschiedene Fraktionen destilliert. Die Rundtürme in einer Erdölraffinerie sind einfach zu verstehen: Je höher die erhitzten Stoffe steigen, desto leichtflüchtiger sind sie.

Die Fraktionen der Destillation sind in der nachfolgenden Abbildung zu entnehmen:

Crude Oil Distillation-de

Flüssiggas: Propan, Butan, Isobutan

Leichtbenzine: Pentan, Heptan, Hexan etc.

Kerosene, Petroleum

Diesel, Heizöl

Schweröle

Schmieröle, Paraffine, Wachse, Teer, Koks

 

Wofür wird Rohöl verwendet?

Benzin, Heizöl, Diesel, Petroleum und der Flugzeugtreibstoff Kerosin (90%) werden direkt in Motoren und Heizungen verbrannt. Ausserdem erhält man auch Leichtbenzin («Naphtha») sowie die Gase Ethan, Propan und Butan.

Mineralöl wird aber nicht nur als Treibstoff oder Heizstoff verwendet. Folgende Produkte sind direkt aus Erdöl hergestellt:

Kunststoffe fürs Haus und den Alltag

PVC steckt in Fensterrahmen, Fussbodenbelägen und Schläuchen. Polyurethan eignet sich für Schaumstoffe in Polstermöbeln und Matratzen. Dem Polyethylen verdanken wird die thermoplastischen Kunststoffe wie die PET-Flaschen, Folien, Eimer, TV-Gehäuse, Tupperware und Staubsauger.

Fasern für Kleidung

Aus Polyamid werden Synthetikfasern, aus denen beispielsweise Nylonstrümpfe und andere Kleider gemacht werden.

Wasch- und Reinigungsmittel, Frostschutzmittel, Lacke und Farben

Ohne Ethylenoxid hätten wir keine Wasch- und Reinigungsmittel, aber auch keine Frostschutzmittel, Lacke oder Farbstoffe.

Autoreifen, Verpackungsstoffe

Weitere Stoffe sorgen für Autoreifen sowie Formteile und Schaumstoffe der Verpackungs- und Bauindustrie.

CDs, DVDs, Pflanzenschutz- und Düngemittel

Schliesslich bauen auch CDs und DVDs sowie Pflanzenschutz- sowie Düngemittel auf Erdölbausteinen.

Salben, Schuhe und Bälle

Oft sind die Bausteine auch Zwischenstationen auf dem Weg zu Pharmazeutika. So ist die  Vaseline ein Erdölprodukt. Zugsalben enthalten Teer. Das Kerzenwachs, der Asphalt und auch das Campinggas für den Kocher vor dem Zelt bauen auf Erdöl. Genau gleich wie Bestandteile von Schuhen, Spielsachen sowie einer Vielzahl von Haushaltsgeräten aus Kunststoffen.

Nahrung, Medikamente und medizinische Gegenstände

Auch Aromastoffe sowie ein Anteil der Kaugummibasis können petrochemische Grundstoffe enthalten. Zudem viele Medikamente, wie z.B. Aspirin.

Teer für Strassen

Der Abfall aus den Raffinerien wird als Teerbelag (Teer, Bitumen) für Strassen verwendet.

Fluch und Segen des Erdöls

Fast überall, wo das Erdöl sprudelt, entsteht Reichtum. In Dubai fährt sogar die Polizei mit Ferrari & Co. Prunkvolle Hochhäuser erheben sich, der Burj al Arab ist nur ein Beispiel von dem unsäglichen Reichtum der arabischen Länder.

Die grössten Umweltkatastrophen…

Armut und Verwüstung bringt das Erdöl, wenn es ungewollt ausfliesst. Dabei ist der Verlust des Rohstoffs das Geringste, auch wenn es Tausende von Tonnen sind. Was ins Gewicht fällt, sind die ökologischen und ökonomischen Folgen der Katastrophen.

2010 Deepwater Horizon verliert die Kontrolle über ein Bohrloch in grosser Meerestiefe, als die Bohrinsel explodiert.

deepwater horizon brennt

Jahr Tanker Ort Ölmenge (in Tonnen)
1967 Torrey Canyon Scilly Isles, Grossbritannien 119.000
1974 Metula Magellan Seeweg, Chile 53.000
1976 Urquiola La Coruña, Spanien 108.000
1977 Hawaiian Patriot 300 Seemeilen (sm) vor Honolulu 99.000
1978 Amoco Cadiz Bretagne, Frankreich 227.000
1979 Atlantic Empress Tobago, West Indien 280.000
1979 Independenta Bosporus, Türkei 93.000
1983 Castillo de Beliver Saldanha Bay,Südafrika 257.000
1988 Odyssey 700 sm östlich von Novia Scotia, Kanada 132.000
1989 Khark 5 120 sm westlich von Marokko 80.000
1989 Exxon Valdez Prince William Sound, Alaska 42.000
1991 ABT Summer 700 sm westlich von Angola 260.000
1991 Haven Genua, Italien 140.000
1992 Aegean Sea La Coruña, Spanien 72.000
1993 Braer Shetland Inseln, Grossbritannien 85.000
1996 Sea Empress Milford Haven, Grossbritannien 70.000
2002 Prestige Galicische Küste, Spanien 77.000

Hier eine Liste bedeutender Ölkatastrophen bei Wikipedia.

Bereits das Abfackeln der nicht verwendeten Leichtgase, welche man in erdölproduzierenden Ländern aus dem Flugzeug zu Hunderten sieht, bildet eine Quelle der Luftverschmutzung, welche nicht unbedingt nötig wäre und nur durch den Überfluss entsteht.

abfackeln erdoelquelle

… und ihre Auswirkungen

  • Wasservögel verenden, da ihre Federn verkleben
  • Fische verenden, da das Wasser giftig ist.
  • Das Ökosystem wird tiefgreifend gestört.

wasservoegel in erdoel

Verlust oder Minderung des Einkommens

  • Für Fischer (Fische, Krebse und Garnelen)
  • Für Bauern, deren Boden verseucht ist
  • Für Touristenführer in verseuchten Gebieten
  • Hotelbesitzer am verseuchten Strand
  • insgesamt kann der Tourismus vollständig gestoppt werden.

 

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