Bukan rahasia lagi bahwa di dunia modern, darah ekonomi dunia adalah minyak, yang disebut emas hitam. Sepanjang abad ke-20 dan ke-21, minyak tetap menjadi salah satu mineral terpenting di planet ini bagi umat manusia. Pada tahun 2010, minyak menempati posisi terdepan dalam keseimbangan bahan bakar dan energi dunia, menyumbang 33,6% dari total konsumsi energi. Pada saat yang sama, minyak adalah sumber daya yang tidak dapat diperbarui, dan pembicaraan bahwa cepat atau lambat cadangannya akan habis telah berlangsung selama lebih dari belasan tahun.
Menurut para ilmuwan, cadangan minyak terbukti di dunia akan bertahan selama sekitar 40 tahun, dan yang belum dieksplorasi selama 10-50 tahun lagi. Misalnya, di Rusia, pada 1 Januari 2012, menurut informasi yang dirilis secara resmi (hingga saat ini, informasi tentang cadangan minyak dan gas diklasifikasikan), volume cadangan minyak yang dapat dipulihkan dari kategori A / B / C1 adalah 17,8 miliar. ton, atau 129,9 miliar barel (menurut perhitungan di mana satu ton minyak Ural ekspor adalah 7,3 barel). Berdasarkan volume produksi yang ada, sumber daya alam yang dieksplorasi ini akan cukup untuk negara kita selama 35 tahun.
Pada saat yang sama, dalam bentuknya yang murni, minyak praktis tidak digunakan. Nilai utama terletak pada produk pengolahannya. Minyak adalah sumber bahan bakar cair dan minyak, serta sejumlah besar produk penting untuk industri modern. Tanpa bahan bakar, tidak hanya ekonomi dunia yang akan berhenti, tetapi juga tentara mana pun. Mobil dan tank tidak akan pergi tanpa bahan bakar, pesawat tidak akan lepas landas ke langit. Pada saat yang sama, beberapa negara pada awalnya kehilangan cadangan emas hitam mereka sendiri. Jerman dan Jepang menjadi contoh mencolok dari negara-negara seperti itu di abad ke-20, yang, dengan basis sumber daya yang sangat sedikit, memicu Perang Dunia II, yang setiap hari menuntut konsumsi bahan bakar yang besar. Selama Perang Dunia Kedua, Jerman sebagian besar, dalam beberapa tahun hingga 50%, memenuhi kebutuhan bahan bakarnya melalui produksi bahan bakar cair dari batu bara. Jalan keluar baginya adalah penggunaan bahan bakar dan minyak sintetis. Hal yang sama dilakukan pada abad terakhir di Afrika Selatan, di mana Sasol Limited membantu ekonomi Afrika Selatan untuk berhasil beroperasi di bawah tekanan sanksi internasional selama tahun-tahun Apartheid.
Bahan bakar sintetis
Pada 1920-an, peneliti Jerman Franz Fischer dan Hans Tropsch, yang bekerja di Kaiser Wilhelm Institute, menemukan proses yang disebut proses Fischer-Tropsch. Kepentingan mendasarnya adalah produksi hidrokarbon sintetis untuk digunakan sebagai bahan bakar sintetis dan minyak pelumas, misalnya, dari batu bara. Tidak mengherankan bahwa proses ini ditemukan di Jerman yang agak miskin minyak, tetapi pada saat yang sama, kaya batu bara. Itu banyak digunakan untuk produksi industri bahan bakar sintetis cair. Jerman dan Jepang banyak menggunakan bahan bakar alternatif ini selama tahun-tahun perang. Di Jerman, produksi tahunan bahan bakar sintetis pada tahun 1944 mencapai sekitar 6,5 juta ton, atau 124.000 barel per hari. Setelah berakhirnya Perang Dunia II, para ilmuwan Jerman yang ditangkap terus bekerja di daerah ini. Secara khusus, di Amerika Serikat, mereka berpartisipasi dalam Operasi Penjepit Kertas, bekerja untuk Biro Pertambangan.
Dimulai pada pertengahan 1930-an, teknologi gasifikasi bahan bakar kental untuk keperluan teknologi kimia mulai menyebar di Jerman, AS, Uni Soviet, dan negara-negara industri lainnya di dunia, terutama untuk sintesis berbagai senyawa kimia, termasuk minyak buatan. dan bahan bakar cair. Pada tahun 1935, masing-masing 835 ribu ton dan 150 ribu ton bensin sintetis diproduksi di Jerman dan Inggris dari batu bara, udara, dan air. Dan pada tahun 1936, Adolf Hitler secara pribadi meluncurkan program negara baru di Jerman, yang menyediakan produksi bahan bakar dan minyak sintetis.
Tahun berikutnya, Franz Fischer, bersama dengan Helmut Pichler (Hans Tropsch meninggalkan Jerman ke Amerika Serikat pada tahun 1931, di mana ia meninggal empat tahun kemudian) mampu mengembangkan metode untuk sintesis hidrokarbon pada tekanan sedang. Dalam prosesnya, ilmuwan Jerman menggunakan katalis berdasarkan senyawa besi, tekanan sekitar 10 atmosfer dan suhu tinggi. Eksperimen mereka sangat penting untuk penyebaran produksi kimia hidrokarbon bertonase besar di Jerman. Sebagai hasil dari pelaksanaan proses ini, parafin dan bensin dengan angka oktan tinggi diperoleh sebagai produk utama. Pada 13 Agustus 1938, sebuah pertemuan diadakan di Karinhalle - kawasan perburuan Menteri Penerbangan Reich Hermann Goering, di mana sebuah program untuk pengembangan produksi bahan bakar diadopsi, yang menerima simbol "Karinhalleplan". Pemilihan tempat tinggal Goering dan pencalonannya sebagai manajer program bukanlah suatu kebetulan, karena Luftwaffe yang dipimpinnya mengonsumsi setidaknya sepertiga dari bahan bakar yang diproduksi di Jerman. Antara lain, rencana ini memberikan perkembangan yang signifikan dalam produksi bahan bakar motor sintetis dan minyak pelumas.
Pada tahun 1939, proses Fischer-Tropsch diluncurkan di Reich dalam skala komersial sehubungan dengan batubara coklat, yang depositnya sangat kaya di bagian tengah negara itu. Pada awal 1941, total produksi bahan bakar sintetis di Nazi Jerman menyusul produksi bahan bakar minyak, dan kemudian melampauinya. Selain bahan bakar sintetis di Reich, asam lemak, parafin, dan lemak buatan, termasuk lemak yang dapat dimakan, disintesis dari gas generator. Jadi dari satu ton bahan bakar kental konvensional menurut metode Fischer-Tropsch, dimungkinkan untuk memperoleh 0,67 ton metanol dan 0,71 ton amonia, atau 1,14 ton alkohol dan aldehida, termasuk alkohol berlemak tinggi (HFA), atau 0,26 ton dari hidrokarbon cair.
Pada akhir Perang Dunia II, lebih dari setengah tahun sejak musim gugur 1944, ketika pasukan Tentara Merah menduduki ladang minyak Ploiesti (Rumania) - sumber bahan baku alami terbesar untuk pembuatan bahan bakar, yang dikendalikan oleh Hitler, dan sampai Mei 1945, fungsi bahan bakar motor dalam perekonomian Jerman dan tentara dilakukan bahan bakar cair buatan dan gas generator. Kita dapat mengatakan bahwa Jerman Hitler adalah sebuah kerajaan yang dibangun di atas bahan baku padat yang mengandung karbon (terutama batu bara dan pada tingkat lebih rendah pada kayu biasa), air dan udara. 100% asam nitrat yang diperkaya, yang diperlukan untuk produksi semua bahan peledak militer, 99% karet dan metanol, dan 85% bahan bakar motor disintesis di Jerman dari bahan mentah ini.
Pabrik gasifikasi dan hidrogenasi batubara adalah tulang punggung ekonomi Jerman pada tahun 1940-an. Antara lain, bahan bakar penerbangan sintetis, yang diproduksi menurut metode Fischer-Tropsch, mencakup 84,5% dari semua kebutuhan Luftwaffe selama tahun-tahun perang. Selama Perang Dunia Kedua di Nazi Jerman, metode sintesis bahan bakar diesel ini digunakan di delapan pabrik, yang menghasilkan sekitar 600 ribu ton bahan bakar diesel per tahun. Apalagi proyek ini dibiayai sepenuhnya oleh negara. Jerman membangun pabrik serupa di negara-negara yang mereka tempati, khususnya di Polandia (Auschwitz), yang terus bekerja sampai tahun 1950-an inklusif. Setelah berakhirnya perang, semua pabrik di Jerman ini ditutup dan sebagian, bersama dengan teknologi, dibawa ke luar negeri dengan biaya reparasi dari Uni Soviet dan Amerika Serikat.
minyak serpih
Sumber kedua untuk produksi bahan bakar, selain batu bara, adalah minyak serpih, yang topiknya tidak meninggalkan halaman pers dunia selama beberapa tahun terakhir. Di dunia modern, salah satu tren terpenting yang diamati dalam industri minyak adalah penurunan produksi minyak ringan dan minyak kepadatan menengah. Pengurangan cadangan minyak terbukti di planet ini memaksa perusahaan minyak untuk bekerja dengan sumber hidrokarbon alternatif dan mencarinya. Salah satu sumber ini, bersama dengan minyak berat dan bitumen alami, adalah serpih minyak. Cadangan serpih minyak di planet ini melebihi cadangan minyak dengan urutan besarnya. Cadangan utama mereka terkonsentrasi di Amerika Serikat - sekitar 450 triliun ton (24,7 triliun ton minyak serpih). Ada cadangan yang signifikan di Cina dan Brasil. Rusia juga memiliki cadangan yang sangat besar, yang mengandung sekitar 7% dari cadangan dunia. Di Amerika Serikat, produksi minyak serpih dimulai pada akhir 1940-an dan awal 1950-an menggunakan metode tambang. Untuk sebagian besar, ekstraksi adalah eksperimental dan dilakukan pada skala kecil.
Saat ini di dunia ada dua metode utama untuk mendapatkan bahan baku yang dibutuhkan dari serpih minyak. Yang pertama melibatkan ekstraksi batuan serpih dengan metode terbuka atau tambang, diikuti dengan pemrosesan di reaktor instalasi khusus, di mana serpih mengalami pirolisis tanpa akses ke udara. Selama operasi ini, shale tar diperoleh dari batuan. Metode ini secara aktif dicoba dikembangkan di Uni Soviet. Proyek serupa juga dikenal untuk ekstraksi serpih di ladang Irati di Brasil dan di provinsi Fushun di Cina. Secara umum, baik di tahun 40-an abad XX, dan sekarang metode ekstraksi serpih dengan pemrosesan selanjutnya tetap menjadi metode yang agak mahal, dan biaya produk akhir tetap tinggi. Pada tahun 2005 harga, biaya satu barel minyak tersebut adalah $ 75- $ 90 pada output.
Metode kedua untuk mengekstraksi minyak serpih melibatkan ekstraksi langsung dari reservoir. Metode inilah yang telah berkembang di Amerika Serikat selama beberapa tahun terakhir dan telah memungkinkan untuk berbicara tentang "revolusi serpih" dalam produksi minyak. Metode ini melibatkan pengeboran sumur horizontal diikuti dengan rekahan hidrolik ganda. Dalam hal ini, sering diperlukan untuk melakukan pemanasan kimia atau termal dari formasi. Jelas juga bahwa metode penambangan semacam itu jauh lebih rumit, dan karenanya lebih mahal daripada metode penambangan tradisional, terlepas dari teknologi yang digunakan dan kemajuan di bidang ilmiah. Sejauh ini, biaya minyak serpih jauh lebih tinggi daripada minyak konvensional. Menurut perkiraan perusahaan produsen minyak itu sendiri, produksinya tetap menguntungkan dengan harga minyak minimum di pasar dunia di atas $ 50-60 per barel. Selain itu, kedua metode memiliki kelemahan signifikan tertentu.
Misalnya, metode pertama dengan penambangan terbuka atau penambangan serpih minyak dan pemrosesan selanjutnya secara signifikan dibatasi oleh kebutuhan untuk memanfaatkan sejumlah besar karbon dioksida - CO2, yang terbentuk dalam proses ekstraksi serpih tar darinya. Akhirnya, masalah pemanfaatan karbon dioksida belum terselesaikan, dan emisinya ke atmosfer bumi penuh dengan masalah lingkungan yang serius. Pada saat yang sama, ketika minyak serpih diekstraksi langsung dari reservoir, masalah lain muncul. Ini adalah tingkat penurunan yang tinggi dalam laju aliran sumur yang dioperasikan. Pada tahap awal operasi, sumur-sumur, karena rekahan hidraulik berganda dan injeksi horizontal, dicirikan oleh tingkat produksi yang sangat tinggi. Namun, setelah sekitar 400 hari kerja, volume produk yang diekstraksi menurun tajam (hingga 80%). Untuk mengimbangi penurunan yang begitu tajam dan entah bagaimana meratakan profil produksi, sumur di ladang serpih semacam itu harus dioperasikan secara bertahap.
Pada saat yang sama, teknologi seperti pengeboran horizontal dan rekahan hidrolik telah memungkinkan Amerika Serikat untuk meningkatkan produksi minyak lebih dari 60% sejak 2010, sehingga menjadi 9 juta barel per hari. Saat ini, salah satu contoh paling sukses dari penggunaan teknologi produksi minyak serpih adalah ladang Bakken, yang terletak di negara bagian Dakota Utara dan Selatan. Pengembangan ladang minyak serpih khusus ini telah menciptakan semacam euforia di pasar Amerika Utara. Baru 5 tahun yang lalu, produksi minyak di lapangan ini tidak melebihi 60 ribu barel per hari, dan sekarang sudah 500 ribu barel. Saat eksplorasi geologi dilakukan di sini, cadangan minyak di lapangan meningkat dari 150 juta menjadi 11 miliar barel. Selain ladang minyak ini, produksi minyak serpih di Amerika Serikat sedang dilakukan di Bone Springs di New Mexico, Eagle Ford di Texas dan Three Forks di North Dakota.
