Ropa a zemní plyn

Ve 20. stol. se ropa stala hlavní oporou civilizace a průmyslu. Její zásoby a obchod s ní však rovněž přispívaly k různým mezinárodním konfliktům. Používání ropy způsobovalo a stále způsobuje velmi nebezpečné a nezodpovědné znečišťování a poškozování životního prostředí na celé planetě.

Vznik

V průběhu tisíců a milionů let se v klidných zátokách dávných moří na naší Zemi usazovaly spolu s bahnem zbytky drobných živočichů (bakterií) a řas (jednobuněčných rostlin). V průběhu jurské doby (před asi 144 - 213 mil. let) pod tlakem nadložních vrstev za nepřístupu vzduchu při vznikání metanu a oxidu uhličitého a účinkem anaerobních bakterií z těchto zbytků pravděpodobně postupně vznikla kapalná ropa a také zemní plyn. Ropa se často nalézá v propadlých částech zemské kůry (geosynklinálách). Někdy se hromadí v pórovitých horninách (pískovcových nebo vápencových), které se chovají jako houba, a poněvadž je lehčí než voda, tak i ve vrstevních sedlech, často i v blízkosti ložisek soli. Tyto horniny jsou uloženy mezi nepórovitými, nepropustnými vrstvami, jimiž žádná kapalina procházet nemůže. Tento prostor geologové nazývají "past"(kapsa) nebo ropný rezervoár. Ropa může pod zemí i migrovat. Např. v Saudské Arábii se nacházejí ropná ložiska, do nichž ropa migrovala směrem z podložních hornin na vzdálenost asi 1 500 metrů. Ropná ložiska netvoří pod zemí souvislé jezero. Buď je roztroušena mezi zrnky písku, nebo v trhlinách hornin, někdy obaluje zrnka písku tenkým obalem. Asi 85% veškeré ropy na světě se získává z písčitých vrstev a jen 15% z vápencových. Zemní plyn se tvořil v hlubší vrstvě než ropa. Geologové se domnívají, že tvorba plynu začala během doby karbonu (před zhruba 300 -286 mil. let) v době, kdy se v bažinách začínaly hromadit uhelné vrstvy. Tyto vrstvy klesaly stále hlouběji a byly překryty následnými vrstvami hornin. Nakonec, asi čtyři kilometry pod povrchem, vytěsnilo teplo ze zemského jádra z uhlí plyn. Ten stoupal prostupnými horninami, až se rovněž nahromadil v pastích. Zemní plyn provázející i ropná ložiska je zpravidla čistý metan.

 

Vlastnosti

Petrografie řadí ropu mezi kaustobiolity, tj. mezi hořlavé sedimenty. Ropa (dříve nazývaná "naftou", ve starších dobách "zemním olejem" a dnes "černým zlatem") je směs sloučenin uhlíku a vodíku - uhlovodíků. Obsahuje však i sloučeniny dusíku, kyslíku a síry. Složení ropy je různé podle naleziště. Hlavní složku zemního plynu je metan (70-90%). Dále obsahuje plynné uhlovodíky (ethan, propan, butan) a jiné látky (např. oxid uhličitý a sulfan). Ropa je hnědá až černá olejovitá kapalina, která má charakteristický zápach. Ve vodě je nerozpustná a má menší hustotu (na vodě "plave"- čehož se využívá i při těžbě). Hoří čadivým plamenem. Spalné teplo (= teplo, které vydá 1 kg ropy při dokonalém spálení) je 10 000 až 11 500 kalorií.

Historie

V historii se ropa začala používat již ve starověku, to je asi 4000 let př. n. l., ale používalo se jí jen jako léku nebo mazadla.V novověku se ropa používala ke svícení. Skutečná těžba začíná až v druhé polovině 19. stol., téměř součastně v Rusku a v USA.. Na počátku 20. stol. bylo v těžbě ropy na prvním místě carské Rusko a na druhém místě USA. Celková roční těžba byla 8,6 mil. t (v r. 1900). Světová roční těžba několikrát prudce stoupla. Nejdříve v období první svět. války (1914 - 1918), protože se začaly používat ve větším měřítku motory (automobilové a letecké). Mezi válkami neustále stoupala. Na 280 mil. t před druhou světovou válkou v roce 1938 a na konci v r. 1945 dosáhla 370 mil. t. V r. 1960 překročila jednu miliardu t. V roce 1950 se vytěžilo 10 mil. barelů denně a v roce 1990 se těžba zvýšila dokonce na 65 mil. barelů denně.

Hledání

Nejstarší metodou hledání ropy bylo hledání podle příznaků, jako je např. asfalt (zemní smola) - černá hmota vznikající tak, že ropa prosákla až na povrch Země, okysličila se na vzduchu a ztuhla v asfalt. Tímto způsobem vzniklo i 1/2 km2 veliké a 50 m hluboké asfaltové jezero na ostrově Trinidadu. Také výpary horkých plynů z trhlin v zemské kůře svědčily o její přítomnosti; v blízkosti nalezišť ropy hořeli tzv. věčné ohně - vznícené naftové plyny, jindy byly i nerosty nasáklé ropou nebo trhliny v zemské kůře byly vyplněny ztuhlou hmotou ropy, tzv. ozokeritem neboli zemním voskem. Ropa je špatným vodičem elektřiny. I této vlastnosti se využívá při elektrickém vyhledávání ropy. Nyní je úkol odhadnout kde ložiska leží na prospektorech. Všechny tyto příznaky a fakta jsou svědky přítomnosti ropy, nikoli však jejího množství.

Proto se ropné horizonty musí zkoumat důkladněji, zejména metodou pokusných vrtů. Vrty jsou značně husté - vzdálené od sebe 1/ 2 m až 1m. Vzorky hornin získaných z vrtů se zkoumají, aby se zjistilo jejich složení. To je práce značně zdlouhavá a hlavně nákladná. Proto se dnes používá jiných metod, hlavně geofyzikálních a geochemických (např. metody seizmické), metody ropných plynových snímků (založené na tom, že se ropné plyny dostávají do ovzduší, kde je lze zjistit) a konečně i metody bakteriologické (založené na tom, že v ropných ložiscích žijí určité druhy bakterií, jež se živí ropnými plyny a ropou samotnou a vegetují v nich). To je často velmi náročné a svědčí o tom skutečnost, že na 100 nových vrtů připadá jen 33 úspěšných.

Těžba

Z počátku se ropa těžila ze studní ručně vědry. Studně byly hluboké 2 - 60 m a práce v nich byla velmi nebezpečná, těžká a málo produktivní. Od poloviny 19. stol. se v USA i v carském Rusku začaly vrtat sondy a otvory, ale vrtná technika se rozvíjela jen zvolna. Na počátku 20. stol. však zvítězila na celém světě a stále se zdokonaluje. To znamená, že se těží ropnými vrty a na povrch je ropa vytlačována samočinně nebo pumpami. Když se dostane na povrch, může být řídká jako benzin nebo i hustá jako dehet. To závisí na jejím chemickém složení, které se různí ložisko od ložiska. Více jak 95% surové ropy je tzv. ropa lehká s hustotou 0,82 až 0,86 gramů na centimetr krychlový. Vrtá se v hloubkách 3 000 - 5 000 m a zkoušejí se ještě hlubší vrty. Zatím nejhlubší vrty dosahují hlouběji než devět kilometrů. Ropa se těží i pod mořem, např. u Baku je 200 ropných věží v moři (dnes čerpá ropu z podmořských ložisek více než 40 zemí světa). Z ložiska se dá získat až 80% veškeré ropy, jenže za nepříznivých podmínek to také může být procent nula. V průměru se získává 35%, což znamená, že většina ropy zůstává po vytěžení ložiska v zemi bez šance na využití. Získat více ropy z vrtu lze také vháněním vody nebo plynu do ložiska. Při tepelných metodách těžby se pod zem vhání pára nebo chemikálie - tím se sníží hustota ropy, která se pak snadněji pohybuje póry hornin. Tyto metody jsou samozřejmě drahé. Kromě toho volbu těžební metody ovlivňuje cena ropy na trhu. Pokud ceny stoupají, je možno těžit pomocí dražší technologie i z míst, odkud by se těžba jednoduššími metodami vůbec nevyplatila nebo vůbec nedala těžit. Naopak snižování cen ropy na trzích může vést i k uzavírání dosud rentabilních ložisek, a tím prakticky ke snižování množství ropy, které lze vytěžit.Nejdražší je ovšem těžba ropy pod mořem. Průměrná cena ropného vrtu do hloubky moře 200 metrů je 5 - 8 milionů USD, to je desetkrát více, než stojí vrt na pevnině. A v podmořské hloubce 1 500 metrů vyjde jeden ropný vrt na 40 - 50 milionů USD. Přesto se podmořská těžba zatím ropným mocnostem bohatě vyplatí.

 

Zpracování, výrobky

Vytěžená ropa se nejdříve zbavuje hrubých příměsí (písku) a vody. Potom se zpracovává metodou frakční destilace, která probíhá v průmyslových destilačních kolonách (rafinériích). Během frakční destilace se na základě rozdílné teploty varu oddělují v destilační koloně směsi uhlovodíků s blízkou teplotou varu - frakce. Frakční destilací ropy se získávají:

plynné produkty - používají se jako chem. suroviny a paliva, např. směs propan-butan
benzin - je použitelný jak jako palivo do zážehových motorů, tak jako rozpouštědlo barev a laků
petrolej - je palivem do proudových a tryskových letadel. Je rozpouštědlem, vyrábí se z něj benzin a další látky, používá se také ještě ke svícení
plynový olej - je ve směsi s petrolejem surovinou zvaná nafta, která se používá pro Dieselovy motory (v traktorech a automobilech), uplatní se i jako topná nafta v průmyslu a v domácnostech
mazut - používá se k topení, např. v teplárnách a na lodích, nebo se dále destiluje
asfalt - je izolačním materiálem a materiálem k úpravě vozovek
těžké oleje, mazadla, syntetický kaučuk,dehet, umělá vlákna, kosmetické výrobky, barviva, výbušniny, umělá hnojiva atd.

Doprava, ropné havárie

Aby se však toto všechno mohlo vyrábět, ropa se do rafinérií musí nejdříve dopravit. Nejjednodušším řešením je postavit rafinérii hned u zdroje. To ale vždy nejde. Z ropných věží v moři se ropa dopravuje tankery do přístavů, kde se zpracovává, nebo se dále dopravuje ropovody stejně jako ropa těžená na souši. Může ale stát, že tanker narazí na skalisko a začne se potápět. Ropa zbylá v tankeru se musí rychle zachytit a zajistit. Stávají se nehody i na vrtných plošinách. K tomuto účelu jsou secvičené speciální týmy, připravené v případě havárie okamžitě zasáhnout, protože jinak utvoří ropa na hladině souvislou vrstvu a už je na světě ekologická katastrofa. Voda se nemůže okysličovat a neproniká pod hladinu světlo. Pak dochází k úhynu mořského ptactva a mořských živočichů. Takováto vrstva také snadno hoří. V roce 1989 například narazil tanker Exxon Valdez na podmořský útes v průlivu Prince Williama u pobřeží Aljašky. Do moře se vylilo kolem 240 000 barelů ropy. Během několika týdnů pokryly ropné skvrny tisíc šest set kilometrů pobřeží. Takové katastrofy však zastírají skutečnost, že znečištění ropou v mořích je rovněž způsobeno vypouštěním ropných produktů do řek nebo přímo do moří z pobřežních továren a závodů. Jedním z důležitých ropných produktů je i benzin. Avšak i jeho používání způsobuje znečištění ovzduší v mnoha městech. Výfukové plyny z automobilů a ostatních motorů spalujících benzin nebo naftu obsahují jedovaté plyny, jako je oxid uhelnatý, nespálené uhlovodíky, oxidy dusíku a olovo. Některé z těchto škodlivých látek reagují se slunečním světlem a vytvářejí fotochemický smog, který visí nad mnoha městy (např. nad Los Angeles a Mexiko City). Když se smísí v mracích oxidy dusíku s kapkami vody, vzniká kyselý déšť, který znečišťuje řeky a jezera a ničí lesy. Proto se v součastné době vyrábí bezolovnatý benzin a auta jsou vybavena katalyzátory, které mění škodlivé plyny na méně škodlivé.

Producenti

Koncem 80. let 20. století představovalo patnáct republik bývalého Sovětského svazu největšího světového producenta ropy. Jejich celková produkce činila kolem 18% světové těžby. Z těchto republik je největším producentem Rusko, ačkoliv Ázerbajdžán, Kazachstán, Kirgizie, Tádžikistán, Turkmenistán, Ukrajina a Uzbekistán těží ropu také. Druhým největším producentem jsou USA, které spolu s Kanadou vytěžily v roce 1990 téměř 16% celkové produkce. Následují je Saudská Arábie, Írán, Mexiko, Čína, Venezuela, Irák a Británie. Těžba se mění podle poptávky. Světová recese počátkem 90. let tohoto století vedla k velkému propadu produkce. Vedoucími producenty zemního plynu jsou rovněž republiky bývalého Sovětského svazu, zvláště Rusko, následované USA, Holandskem a Kanadou. Dalšími důležitými producenty jsou Británie, Norsko a Rumunsko. Právě Británie neměla dříve žádné zásoby a veškerou ropu musela dovážet. Pak ale našla ropu v šelfových oblastech a stala se jedním z největších producentů.

Ropná politika

Velmi brzy začala těžba ropy ovlivňovat mezinárodní vztahy. Rozvojové země bohaté na ropu začaly vyvíjet zvýšený politický tlak skrze "Organizaci zemí exportující ropu" (OPEC Organization of Petroleum Exporting Countries). OPEC byla ustanovena v roce 1960 Íránem, Irákem, Kuvajtem, Saudskou Arábií a Venezuelou. Dále se k této organizaci připojily Alžírsko, Ekvádor, Gabun, Indonésie Libye Nigérie, Katar a Spojené arabské emiráty. To všechno byly rovněž rozvojové země. Uprostřed 70. let tohoto století většina zemí na Středním východě buď vlastnila nebo kontrolovala svůj ropný průmysl a hodlala pomocí organizace OPEC zavést "Nový mezinárodní ekonomický pořádek", který by rozvojovým zemím zajistil mnohem větší vliv na světové záležitosti. Politika zemí OPEC způsobila zemím dovážejícím ropu značné problémy a vytvořila nedostatek paliva. Ale již počátkem osmdesátých let tohoto století mnohé rozvinuté země zvýšily svoji těžbu a zavedly úsporná opatření. Tato politika v kombinaci se světovou recesí vedla k poklesu poptávky po dovozu ropy a ceny ropy tudíž klesly.

 

Ropa je velice důležitá pro rozvoj průmyslu a toho využily státy, na jejichž území se ropa těží. Některé rozvojové země využily příjmů z exportu na financování veřejně prospěšných projektů (budování škol a zvyšování životní úrovně obyvatelstva). Několik zemí investovalo do vývojových projektů, jako jsou nákladné závody na odsolování mořské vody v Saudské Arábii a "projekt velké umělé řeky" v Libyi, který zahrnuje navrtání obrovské zásoby vody nacházející se pod Saharou a její dopravu pomocí potrubí na pobřeží Středozemního moře. Protože je ropa takto důležitá, hrála roli také v několika ropných konfliktech, včetně konfliktu Iráku s Kuvajtem - V roce 1990 Irák tvrdil, že Kuvajt těží ropu , která patří právě jemu, a že prodejem většího podílu ropy než činila kvóta podle OPEC pomohl snížit její cenu. Kvůli těmto a ještě dalším důvodům napadl v srpnu roku 1990 Kuvajt, ale byl odsud vyhnán vojenským sborem OSN v roce 1991. Irák vypustil ropu do Perského zálivu a vytvořil tím obrovské ropné skvrny. Irácká vojska rovněž zapálila 1/2 kuvajtských ropných vrtů.

Výhled

Bez ohledu na nové objevy je jasné, že fosilní paliva nejsou nevyčerpatelná. a také, že zejména ropa se spotřebovává mnohem větší rychlostí. než s jakou se v přírodě vytváří. Poptávka po ropě neustále roste, nehledě na vyšší ceny a zmenšující se zásoby. Vyhlídky však nejsou tak chmurné, jak se může zdát. Někteří odborníci odhadli, že ověřené zásoby ropy reprezentují jen jednu třetinu skutečných zásob skrytých pod zemí. Pomocí nových technologií bude možné podstatně zvýšit odhad zásob, které lze ekonomicky těžit. Počátkem 90. let tohoto století američtí vědci vyvinuli techniku zvanou "chemické zaplavování", která umožňuje získávat ropu z existujících nalezišť. Tato technika spočívá ve vyplavení ropy z hornin použitím chemikálie podobné saponátu. Používání této techniky bylo v minulosti omezeno pro vysokou cenu této chemikálie. Vědci ale nyní tvrdí, že nalezli levný proces, který využívá vedlejších produktů vznikajících při výrobě papíru. Vědci se domnívají, že díky této technice se mohou zvýšit potenciální zásoby USA téměř šestinásobně. Také podzemními výbuchy lze zvýšit hranici, která určuje množství ropy vyčerpatelné z vrtu. Podzemními výbuchy se totiž rozvolňuje hornina, jejíž dutinky jsou naplněny ropou, a ta může lépe téci k čerpacímu vrtu. Ostatní zdroje ropy zahrnují asfaltové písky, což jsou horniny nasycené lepkavou ropou. Získávání ropy z těchto písků je však velmi nákladné. Jiným zdrojem ropy je skupina hornin zvaná břidlice, které jsou bohaté na látku zvanou kerogen, z níž lze získávat volnou ropu.

Vyčerpání ropných zásob se tedy lidstvo nevyhne. Můžeme ho alespoň oddálit? "Jistě", říkají mnozí odborníci s úsměvem, "přece snížením spotřeby". Je ovšem celkem jisté, že by se jim například většinu motoristů přesvědčit nepodařilo.

Nové objevy a nové technologie znamenají naději pro budoucnost: používání alternativních zdrojů energie ve větší míře je jediným dlouhodobým řešením energetické krize, způsobené vyčerpáním fosilních paliv. K alternativním zdrojům patří sluneční energie, větrná a vodní energie, chemická energie, ale také energie atomová. Dokud takové alternativní formy nebudou k dispozici, je životně důležité šetření s existujícími zásobami a jejich smysluplné využívání.

Zajímavosti

Připočítávat k světovým zásobám i ještě neobjevenou ropu by nemuselo být vůbec naivní. Musela by se ovšem psát 50. léta 20. století.

Na začátku 40. let byly ověřené světové zásoby 600 miliard barelů. Od roku 1945 do konce 60. let rostly světové zásoby ropy každoročně o 35 miliard barelů, protože byla objevena nová ložiska na Středním východě. Počátkem 80.let se spotřeba ropy pohybovala okolo 20 miliard barelů, na konci 90. let již okolo 25 miliard barelů a odhad pro rok 2020 je 35 miliard barelů.

Zásoby ropy v mld. barelů (1 barel = 159 litrů)

Celkové světové zásoby
Ověřené zásoby
Očekávané zásoby*
Zásoby z dosud neobjevených ložisek
2850-3900
1007
1200-1300
600

* - zásoby z nalezených, ale ještě neprozkoumaných ložisek

Zemní plyn je možno použít k topení a svícení, ale též k dalšímu chemickému zpracování. Je to levné a přitom kvalitní palivo, jež se snadno dopravuje plynovody na velké vzdálenosti.

Home        předchozí stránka     další stránka