Ropa. Vznik ropy. Těžba ropy

Transkript

1 Ropa Též (surová nafta, zemní olej, černé zlato) je hnědá až nazelenalá hořlavá kapalina tvořená směsí uhlovodíků, především alkanů. Nachází se ve svrchních vrstvách zemské kůry nejčastěji v oblasti kontinentálních šelfů. Je základní surovinou petrochemického průmyslu. Naleziště ropy jsou pod nepropustnými vrstvami, v hloubkách až 8 km pod zemským povrchem. Ropa při těžbě buď vyvěrá pod tlakem, nebo je čerpána. Vyskytuje se společně se zemním plynem. Název ropa pochází z polštiny, v překladu znamená hnis, jde o původní staré označení tamních solných pramenů. Jedná se o neobnovitelný zdroj energie. Vznik ropy Vznik ropy vysvětlují dvě navzájem si odporující teorie anorganická a organická. A) Anorganický původ ropy předpovídal Mendělejev. Podle něj vznikla působením přehřáté páry na karbidy těžkých kovů, které se používají v petrochemii, v dobách, kdy se vyskytovaly blízko zemského povrchu. Ve prospěch této teorie svědčí jednak laboratorní příprava pevných, kapalných i plynných uhlovodíků z karbidů uranu, lanthanu i ceru a také neustálý únik metanu ze zemského nitra v některých oblastech. B) Organická teorie je uznávána naprostou většinou vědců, předpokládá, že ropa vznikla z prehistorických živočišných a rostlinných zbytků, podrobených rozkladu. Ty se vlivem tepla a tlaku přeměnily nejprve na kerogen, pak na živice a nakonec na ropu a zemní plyn. Ty poté migrovaly podél nerostných vrstev, až byly zachyceny v porézních horninách, čímž vznikla jejich současná naleziště. Ve prospěch této teorie svědčí zjištění, že mladší ropa s velkou relativní molární hmotností, zvýšeným obsahem kyslíku, síry a dusíku a velkým obsahem asfaltu přibližuje původnímu organickému materiálu. Čím je ropa starší, tím je lehčí, obsahuje méně asfaltu a víc uhlovodíků. Těžba ropy Kdysi existovaly lokality, kde ropa přirozeně vyvěrala na zemský povrch. Nyní se ropa získává pomocí vrtů. Většinou je v nalezišti společně s ropou přítomen zemní plyn, který zajišťuje potřebný tlak, a tak může ropa samovolně vytékat. To se nazývá primární způsob těžby. Obvykle lze takto získat kolem 20 % ropy obsažené v nalezišti. S postupem času tlak klesá až k bodu, kdy musí nastoupit sekundární metody, jako je čerpání ropy pomocí pump, nebo udržování podzemního tlaku vodní injektáží, zpětným pumpováním zemního plynu, vzduchu, případně CO2. Dohromady, primárními a sekundárními metodami se podaří vytěžit % celkového množství ropy. Terciární metody nastupují v okamžiku, když už ani sekundární metody nestačí na udržení produkce a těžba je ještě stále ekonomická, což závisí na aktuální ceně ropy a výši těžebních nákladů. Jejich principem je snížení viskozity zbývající ropy, většinou injektáží horké vodní páry získávané často kogenerací, přičemž se spalováním zemního plynu vyrábí elektřina a odpadní teplo je využito k tvorbě vodní páry. Někdy se také ropa rozehřívá zapálením části ropného ložiska. Příležitostně se také používá injektáž detergentů. Terciární metody dovolují vytěžit dalších 5 15 % ropy v nalezišti. Uvedená

2 čísla jsou pouze průměrná: Ve skutečnosti se celková vytěžitelnost naleziště pohybuje od 80 % (pro lehkou ropu) do 5 % (v případě těžké ropy). Využití a zpracování ropy Ropa i ropné výrobky jsou základním palivem pro dopravu a surovinou pro výrobu plastů. Vyrábějí se z ní i některé léky, hnojiva a pesticidy. Především chudší země používají ropné produkty také k výrobě elektřiny (asi 7 % celkové světové produkce). Před samotným zpracováním je ropa po transportu do rafinérie kontinuálně odsolována praním upravenou vodou a oddělením solanky v elektrostatickém odlučovači za zvýšené teploty i tlaku. Základem zpracování ropy je proces kontinuální rektifikace (často uváděná "frakční destilace" není pro zpracování ropy dostatečně efektivní), při níž jsou v kolonách odděleny při atmosférickém tlaku jednotlivé skupiny uhlovodíků podle jejich bodů varu. Nejlehčí plynné uhlovodíky jsou methan, ethan, propan, butan. Poslední dva jsou hlavní součásti automobilového paliva LPG. Petroléter tvoří uhlovodíky s délkou řetězce C5 7 (tv asi C). Používají se jako rozpouštědla, např. při chemickém čištění oděvů. Další frakce jsou benzín (C6 12, C), petrolej (C10 15, C), ze kterého se vyrábí letecké palivo pro trysková letadla, a plynový olej (C10 20, C), ze kterého se získává nafta a lehký topný olej. Zbytek (tzv. mazut) se podrobuje vakuové destilaci za sníženého tlaku, čímž se oddělují těžké topné oleje od asfaltu. Uhlovodíky s dlouhými řetězci (C35 a víc) mohou být hydrokrakováním rozštěpeny, čímž vzniknou mazací oleje. Všechny získané produkty jsou nejprve podrobeny hydrorafinaci. Tímto procesem je z nich selektivně odstraněna organicky vázaná síra, dusík, příp. kyslík. Ty jsou jako odpovídající sloučeniny vodíku (H2S, NH3 a H2O) odstraněny např. výpirkou MEA. Získané produkty se podrobují mnoha dalším procesům např. reformování benzínů (produktem je reformát - tj. zvýšení obsah aromátů, složka benzínového poolu), hydrokrakování (proces poskytuje jen kapalné produkty výhodných vlastností např. pro navazující ethylenovou pyrolýzu), fluidní katalytické krakování (= FCC, které zpracováním např. některých olejových frakcí poskytuje benzíny a též plyny), izomerace benzínů (tvořící tzv. izomerát = složka benzínového poolu). Mezi důležité procesy patří též visbreaking a TCC. Všechny jmenované procesy spadají do tzv. sekundárního zpracování ropy a jejich hlavním úkolem je zpracování těžkých ropných frakcí (těžké oleje) a jejich transformace na frakce lehčí (plyny, benzíny, atmosférické oleje). Provozování procesů sekundárního zpracování je nezbytné pro lepší "vytěžování" ropy, protože zastoupení jednotlivých frakcí v ropě neodpovídá potřebám společnosti. Asfalty jsou oxidovány v procesu oxidace asfaltů, aby se dosáhlo vhodnějších vlastností produktů. Z těžkých frakcí jsou extrahovány parafiny superkritickou extrakcí v rámci procesu etrakce parafinů. Jako poslední důležitý proces uveďme parciální oxidaci (dříve též zplyňování mazutu), která se dnes využívá výhradně jen na likvidaci těch nejtěžších zcela nezpracovatelných zbytků (jako jsou různé smoly z visbreakingu) a produkuje sytézní plyn bohatý především na vodík. Slouží tak jako zdroj vodíku (rafinérie bez vodíku není schopna provozu). Význam ropy Velmi levná transportní energie může modulovat ráz lidských sídel 95% veškerých potravin je pěstováno za přispění ropy 95% dopravy zprostředkovávají ropné deriváty 95% veškerého vyráběného zboží potřebuje pro svou výrobu ropu Za každou kalorii běžně vyráběných potravin se skrývá 10 kalorií z ropy. Na výrobu jednoho typického počítače se spotřebuje ropa o množství desetinásobku jeho hmotnosti. Ropa je dnes využívána u každé masové výroby, přepravy a pěstování zemědělské produkce. Moderní zemědělství jak jej známe dnes se od nástupu petrochemického průmyslu po druhé světové válce stalo závislé na použití herbicidů, pesticidů a umělých hnojiv vyráběných z ropy. Dříve běžné použití přírodních hnojiv a přirozených pesticidů a herbicidů - tedy s minimem ropných a chemických produktů - je dnes metodou tzv. biozemědělství. Ropa jako zdroj velmi levné energie měla zejména od prvních desetiletí 20.

3 století vliv na architekturu měst a dopravní infrastrukturu zemí Prvního světa. Urbanistické návrhy měst s typickými rozsáhlými obytnými předměstími (nejvýrazněji viděnými v USA) braly dostupnost levné transportní energie v podobě ropy do úvahy. Druhy ropy Ropný průmysl rozděluje ropu podle jejího původu (např. West Texas Intermediate, WTI nebo Brent) a často také podle její hustoty (lehká (light), středně těžká (intermediate) a těžká (heavy); rafinérie ji také mohou označovat jako sladkou (sweet), což znamená, že obsahuje relativně málo síry, nebo jako kyselou (sour), což znamená, že tato ropa obsahuje více než 0,5 % síry a vyžaduje náročnější zpracování, aby vyhověla současným normám. Hlavní světové typy jsou: směsná ropa Brent, zahrnující 15 druhů ropy z nalezišť v Severním moři. Za cenu tohoto typu ropy je většinou prodávána ropa z Evropy, Afriky a Blízkého východu určená pro spotřebu na Západě. West Texas Intermediate (WTI), za jejíž cenu se prodává severoamerická ropa. Dubai, za jejíž cenu se prodává blízkovýchodní ropa určená pro asijsko-pacifickou oblast. Tapis (z Malajsie), za jejíž cenu se prodává lehká ropa z Dálného východu. Minas (z Indonésie), za jejíž cenu se prodává těžká ropa z Dálného východu. Koš OPEC zahrnující druhy A) Arab Light (Saudská Arábie), B) Bonny Light (Nigérie), C) Fateh (Spojené arabské emiráty), D) Isthmus (Mexiko, nepatří do OPEC), E) Minas (Indonésie), F) Saharan Blend (Alžírsko), G) Tia Juana Light (Venezuela) OPEC se snaží udržet cenu koše OPEC v předem daném rozmezí pomocí zvyšování a snižování produkce. Ropa typu koš OPEC, sestávající jak z lehkých, tak z těžkých druhů ropy, je v průměru těžší než Brent i WTI a má větší obsah síry. Všechny výše uvedené druhy se řadí mezi klasickou konvenční ropu. Kromě ní existují také velká ložiska nekonvenční ropy, kterou tvoří živice v dehtových píscích a kerogen v ropných břidlicích. Nacházejí se hlavně v Kanadě a Venezuele. Její podíl zatím tvoří jen 5 % celkové světové produkce, z důvodu vysoké energetické náročnosti těžby. Budoucnost ropy Hubbertova teorie ropného vrcholu, tzv. peak oil, je teorie zabývající se dlouhodobými předpověďmi spotřeby a vyčerpání ropy. Tvrdí, že jelikož zdroje ropy jsou neobnovitelné, musí úroveň těžby ropy nevyhnutelně dosáhnout svého vrcholu a poté začít klesat. Těžba ropy podle této teorie sleduje tzv. Hubbertovu křivku (podobnou Gaussově křivce). Nejvíce diskutované je na této teorii datum, kdy má tento vrchol nastat. Geolog M. King Hubbert, otec této teorie, sledoval těžbu ropy ve Spojených státech od 50. let 20. století. Zpozoroval, že nejvíc amerických ropných nalezišť bylo nalezeno počátkem 30. let 20. století a předpověděl, že těžba ropy v USA dosáhne vrcholu okolo roku V roce 1971 dosáhla skutečně těžba ropy v USA svého vrcholu a od té doby v souladu s touto teorií klesá. Poté, co těžba ropy v USA začala upadat, začal ceny ropy diktovat ropný kartel OPEC, což vedlo k třetí ropné krizi v roce Do dnešní doby dosáhlo vrcholu těžby mnoho oblastí, např. Severní moře v roce 1999 (nyní klesá produkce tempem %

4 za rok). Nedávno potvrdila i Čína, že dvě její největší ropná pole začínají být vytěžena a mexická ropná společnost Pemex oznámila, že Cantarellské pole, jedno z největších pobřežních ropných polí na světě, dosáhne svého vrcholu v roce 2006 a poté začne těžba klesat o 14 % za rok. Ve světovém měřítku pravděpodobně nebude pokles těžby tak prudký. Tato teorie neznamená, že po ropném vrcholu ropa náhle dojde, ale že se její těžba bude postupně snižovat. Vzhledem ke skutečnosti, že se ropa ve větším měřítku začala těžit asi před 150 lety, se dá očekávat, že zhruba stejnou dobu by mohla těžba ropy pokračovat i po dosažení vrcholu. Problém je právě v postupně se zmenšujících objemech těžené ropy, které znamenají budoucí razantní nárůst její ceny. Ropnému vrcholu se proto také někdy přezdívá Konec levné ropy. Z nejrůznějších důvodů (nejvíc asi z důvodu nedostatečného zmapování světových ropných rezerv) je těžké předpovědět, kdy nastane vrchol těžby v jednotlivých regionech. Vycházejíce z dostupných údajů o produkci ropy, stoupenci této teorie předpovídali (nesprávně), že vrchol světové těžby bude v roce 1989, 1995 nebo v letech Tyto předpovědi jsou však z doby před hospodářskou recesí začátku 80. let, v jejímž důsledku se růst poptávky po ropě snížil a tím oddálil vrchol její těžby. Stejně tak, jako byla Hubbertova lokální teorie vzata na vědomí až po vrcholu těžby v USA roku 1971, zřejmě i teorie útlumu světové těžby bude uznána teprve, až se tak skutečně stane i ve světovém měřítku. Tuto teorii podporuje fakt, že křivka objevů nových ropných nalezišť dosáhla vrcholu v 60. letech a od té doby neustále klesá. Od roku 1980 spotřebovává lidstvo každý rok více ropy, než činí nové objevy. Dalším argumentem je, že roku 2005 začala dramaticky klesat příprava projektů, které by měly začít těžbu ropy od roku 2008 a náklady na těžbu ropy se stále zvyšují, jelikož ropa je těžitelná už pouze na stále méně dostupných místech. Podle některých zdrojů vyplývá z oficiálních statistik kartelu OPEC, že tzv. lehká sladká ropa (light sweet) se už nyní nachází za vrcholem těžby a její produkce klesá. Tento typ ropy je nejžádanější, protože se nejsnáze zpracovává, a zřejmě bude také nejdříve vyčerpán. Současný nedostatek rafinérských kapacit je podle těchto zdrojů dán právě tím, že rafinérie nejsou připraveny na zpracovávání většího množství těžší ropy s větším obsahem síry, např. z Blízkého východu. Odpůrci této teorie podotýkají, že úspěšná předpověď ropného vrcholu v USA nemusí mít žádnou spojitost s vyčerpáním tamních ropných zásob, pouze odráží ekonomickou nevýhodnost těžby v porovnání s importem ropy ze zahraničí. Také poukazují na opakovaně nesprávné předpovědi celosvětového ropného vrcholu. Podle některých je aplikace teorie na svět jako celek neproveditelná kvůli složitým obchodním a politickým vztahům, které mají na těžbu ropy zásadní vliv. Ekonomika Cenou ropy se většinou rozumí cena WTI/Light Crude ropy obchodované na newyorské komoditní burze (NYMEX), nebo cena ropy typu Brent obchodované na Mezinárodní ropné burze (International Petroleum Exchange, IPE) v Londýně. Cena ropy velmi závisí na jejím druhu (který je určen například její hustotou a obsahem síry) a také na jejím původu. Velká většina ropy se neprodává na burzách, ale pomocí přímých transakcí, které se ovšem cenami na burze řídí. IPE tvrdí, že 65 % veškerých obchodů s ropou vychází z její burzovní ceny ropy typu Brent. Jiné důležité referenční burzovní ceny jsou Dubai, Tapis a koš OPEC. Často se říká, že cenu ropy určuje kartel OPEC a její skutečná cena je kolem 2,1 dolarů za barel, což jsou náklady na těžbu na Blízkém východě. Tyto názory však nezohledňují náklady na hledání nových ropných nalezišť a investice nutné k zahájení těžby. Poptávka po ropě velmi závisí na globální makroekonomické situaci, takže také ta je důležitým činitelem v ceně ropy. Řada ekonomů tvrdí, že vysoké ceny ropy mají zpětně velký negativní vliv na hospodářský růst. S tímto nesouhlasí jiní ekonomičtí odborníci, podle nichž je nyní světové hospodářství méně závislé na ropě, než bylo během ropných šoků v sedmdesátých letech. Cena ropy dosáhla svého historického maxima v roce 1980, během druhého ropného šoku, kdy byla v dnešních cenách (tj. očištěna od inflace) až na úrovni 90 dolarů za barel. Poté dlouhodobě klesla v důsledku otevření nových ropných polí mimo Blízký východ, jako např. v Severním moři. Nedávné minimum bylo v lednu 1999 (12

5 dolarů za barel), kdy asijská ekonomická krize snížila poptávku. Pak cena ropy začala stoupat až na poslední maximum 70,85 dolarů za barel 29. srpna 2005 v důsledku hurikánu Katrina. Současná ropná krize je zřejmě způsobena na jedné straně stále rostoucí poptávkou, nejvíc v jihovýchodní Asii (zejména v Číně), a na druhé straně nedostatečnou kapacitou rafinérií hlavně v USA. Zastánci Hubbertovy teorie v této souvislosti tvrdí, že jak se přibližujeme datu konečného vrcholu těžby, neustále se zmenšuje tzv. rezervní těžební kapacita, tj. množství ropy, o které mohou těžařské firmy krátkodobé zvýšit svoji produkci v případě převisu poptávky. Tato rezervní těžební kapacita je dnes skutečně na svém historickém minimu a tvoří pouhá dvě procenta celosvětové produkce (ještě před několika lety se pohybovala v rozmezí 8 10 procent). Relativně lokální výpadky těžby, jako byl hurikán Katrina, pak vyvolávají velké výkyvy v ceně ropy. Odpůrci Hubbertovy teorie pokles rezervní těžební i rafinérské kapacity připisují chronicky nedostatečným investicím kvůli dlouhodobě nízké ceně ropy. Produkce a spotřeba v číslech Od počátku dějin lidstva do dneška bylo vytěženo přibližně 900 miliard barelů ropy. Za předpokladu současného objemu těžby vystačí známé zásoby ropy na dalších 42 let. Problém je právě v předpokladu stálé úrovně těžby. V roce 2009 tvořila celková těžba mil. tun, z toho ropné země ve sdružení OPEC vyprodukovaly 41,2 %. Lehká ropa tvořila přibližně 33 %, středně těžká 53 % a těžká ropa 14 %. Kyselá ropa (sour) s vysokým obsahem síry tvořila 59 % celkové světové produkce. Největší spotřebitelé ropy byli v roce 2009 USA (842,9 mil. t), Evropská Unie (670,8 mil. t), Čínská lidová republika (404,6 mil. t), Japonsko (197,6 mil. t), Indie (148,5 mil. t), Rusko (124,9 mil. t), Saúdská Arábie (121,8 mil. t), Německo (113,9 mil. t), Jižní Korea a Brazílie (obě 104,3 mil. t). Poptávka po ropě stoupá v současnosti asi o 2 % ročně. Česká republika v roce 2007 dovezla tisíc tun ropy. Z toho 65 % pocházelo z Ruské federace, 27 % z Ázerbájdžánu, 4 % z Kazachstánu, 3 % z Alžírska a 1 % z Libye. Výroba benzínu v českých rafinériích činila tisíc tun a výroba motorové nafty tisíc tun. Čistý dovoz benzínu činil 494 tisíc tun a motorové nafty tisíc tun (hlavně ze Slovenska). Prokázané světové zásoby ropy z r Zdroje :