Die Ressource Erdöl. Gewinnung, Nutzung und Risikopotentiale

INHALTSVERZEICHNIS

1 Einleitung

2 Was ist Erdöl
2.1 Begriffsklärung
2.2 Entstehung von Erdöl

3 Bedeutung als Rohstoff
3.1 Lebensweltbezug

4 Lagerstätten des Erdöls

5 Erdölförderung
5.1 Auffinden von Lagerstätten
5.2 Exploration von Lagerstätten
5.3 Gewinnung von Erdöl
5.3.1 Tiefbohrtechnik
5.3.2 Offshore-Bohrungen
5.3.3 Abbau von Ölsand
5.3.4 Fracking
5.4 Rafffinierung von Erdöl

6 Gefahren und Risiken bei der Förderung und Verwendung von Erdöl

7 Zukunftsaussichten der Verwendung

8 Fazit

9 Quellenangaben

1 Einleitung

„Das schwarze Gold prägt unseren Alltag in mannigfaltiger Weise. Trotz alternativer Energien hängt die Welt immer noch vom Öl ab. Egal ob als Basis für Kunststoffe, Schmiermittel für Maschinen oder als Treibstoff für unsere Autos; ohne Erdöl wären die heutigen Konsum-, Mobilitätsund Energiebedürfnisse kaum zu bewältigen.“ schreibt der Finanzanalyst der Schweizer St. Galler Kantonalbank Thomas Stadelmann in seiner Marktanalyse „Erdöl: Schmiermittel der Weltwirtschaft“ und weist damit nüchtern auf die immanente Abhängigkeit der modernen Industriegesellschaft vom Rohstoff Erdöl hin.¹

Und in der Tat - heute erscheint eine Welt ohne Erdöl schlicht unvorstellbar, zu allgegenwärtig scheint die Nutzung des fossilen Rohstoffes und so begegnet er uns tagtäglich in Form von Plastikverpackungen und -flaschen, Gerätegehäusen und Artikeln des täglichen Gebrauchs, als Triebund Schmiermittel für unsere Maschinen oder zur Stromund Wärmeerzeugung. Doch so vielseitig und universell nützlich sich der Rohstoff Erdöl auch darstellt, sein Abbau und seine Verwendung sind mit vielfältigen Schwierigkeiten und Problemen verbunden. Unmengen die Landschaften dieser Erde verschandelnder Plastikmüll, ein durch die Verbrennung diverser fossiler Rohstoffe maßgeblich getriebener Klimawandel oder verherrende Ölkatastrophen mahnen zu einer sparsameren, unsichtigeren und nachhaltigeren Verwendung des vermeintlichen Schwarzen Goldes. Daher erscheint es kaum verwunderlich, dass sich weltweit die Stimmen für den längst überfälligen Umstieg auf erneuerbare Energien mehren.

Diese Seminararbeit setzt sich intensiv mit der Gewinnung und Nutzung des Rohstoffes Erdöl auseinander. Es wird die vielfältige Verwendung und die daraus resultierende Abhängigkeit von dieser Ressource erörtert, die globale Verteilung der Erdöllagerstätten, deren Exploration, verschiedenste Fördermethoden, sowie die Raffinierung von Erdöl beschrieben, Gefahren und Risiken seiner Verwendung untersucht und letztendlich eine Prognose zur Zukunftsaussicht der Erdölnutzung gewagt.

Dazu wurde eine umfangreiche Literaturrecherche vorgenommen.

Was ist Erdöl

2 WAS IST ERDÖL

2.1 BEGRIFFSKLÄRUNG

Erdöl bezeichnet einen in der Erdkruste eingelagerten fossilen Brennstoff, welcher hauptsächlich aus einem Stoffgemisch von verschiedenen Kohlenwasserstoffen in Begleitung von Schwefel-, Sauerstoff-, Phosphor-, und Stickstoffverbindungen besteht.² Rohes Erdöl - das sogenannte Rohöl - stellt mit über 17.000 möglichen Bestandteilen eine der komplexesten natürlichen Mischungen aus anorganischen Stoffen dar, die auf - oder besser gesagt unter - der Erde vorkommen. Je nach geographischer Herkunft und damit in enger Abhängigkeit von seiner Entstehung variiert die Gestalt (Farbe, Konsistenz und Geruch) des Rohöls von transparent und dünnflüssig bis tiefschwarz und dickflüssig. Der charakteristische Geruch des Rohöls beruht auf den darin enthaltenen Schwefelverbindungen und kann in einem Spektrum zwischen angenehm und widerlich-abstoßend beschrieben werden.³

2.2 ENTSTEHUNG VON ERDÖL

Trotz einer intensiveren, inzwischen über Jahrhunderte andauernden intensiven Erforschung der Erdölentstehung kann diese bis heute nicht gänzlich erklärt werden. Als gesichert gilt die biogene Theorie der Erdölentstehung des russischen Naturforschers Lomonossow aus dem Jahre 1757. Neben dieser bestehen jedoch auch eine Reihe weiterer Theorien, wie beispielsweise die durch den russischen Chemiker Mendelejew postulierte anorganische Bildung von Erdöl aus Metallcarbiden und überhitzen Wasserdampf. Die biogene Theorie besagt, dass organische Substanzen Voraussetzung für die Erdölbildung sind. Diese sedimentieren unter Sauerstoffabschluss am Boden von eutrophischen Meeren oder Seen, in deren ruhigen Tiefenwasser kein Sauerstoff in Lösung gegeben ist, sodass die organischen Sedimente nicht durch aerobe Mikroorganismen zersetzt werden können. Dieses Szenario liegt beispielsweise in den Weltmeeren vor, in denen im größeren Maßstab seit etwa zwei Milliarden Jahren Plankton abstirbt, absinkt und am Meeresgrund von Sedimenten überdeckt wird.⁴ Getrieben durch Was ist Erdöl die Erhöhung von Temperatur und Druck beim Absinken der Sedimentschichten - beispielsweise hervorgerufen durch tektonische Ereignisse - wandeln sich die organischen Materialien in sogenannte Kerogene um, organische Materialien, welche vorwiegend aus Kohlenstoff und Wasserstoff bestehen.⁵ Die für den als Katagenese bezeichneten Prozess benötigten Bedingungen lassen sich bereits in Tiefen / Teufen um die 1000m und bei Temperaturen um die 50°C vorfinden. Weitere Sedimentüberdeckungen oder tektonische Absenkungen jener Schichten führen zu einer Temperaturerhöhung durch Erdwärme und beschleunigen den Prozess. Bei diesen noch nicht gänzlich erforschten biochemischen Vorgängen scheinen anaerobische Bakterien, welche die Kerogene in vorläufig noch feste Protobitumina umwandeln, von zentraler Bedeutung. Ein Nebenprodukt dieser mikrobiellen Umsetzung ist Methangas, welches im Verlaufe weiterer chemischen Reaktionen zu Erdgas reagiert und oft im Verbund mit Erdöl auftritt. Sinken diese als Erdölmuttergestein bezeichneten kerogenhaltigen porösen Sedimentgesteine infolge zunehmender Sedimentbedeckungen oder durch magmatischer Tiefenintrusionen weiter ab, führt die kritische Temperaturerhöhung des Muttergesteine durch teilweisen Verflüssigung des Primärbitumens zur eigentlichen Erdölbildung.⁶ Die nun beweglichen Kerogenpartikel sind leichter als Wasser und verdrängen dieses innerhalb von porösen Gesteinsschichten, wodurch der als primäre Migration bezeichnete, hauptsächlich in vertikaler Richtung stattfindende Aufstieg der Erdöltröpfchen von den Muttergesteinen zu den Speichergesteinen getrieben wird. Bei dieser Wanderung der Kerogene vereinigen sich die Tröpfchen zunehmen zu kompakteren Massen, bis diese auf undurchlässigen Schichten - sogenannte Erdölfallen - treffen und vertikal und / oder horizontal aufgestaut werden. Erdöllagerstätten bestehen also aus einem porösen Speichergesteinen, deren Poren mit Erdöl, Lagerstättenwasser und gegebenenfalls zuoberst mit Erdgas, welches als Nebenprodukt der mikrobakteriellen Umsetzung oder der Umwandlung flüssiger Kohlenwasserstoffe entsteht, gefüllt und von undurchlässigen Gesteinssichten umringt sind. Zudem existieren erdölhaltige oberflächennahe sandige Sedimentschichten welche als Erdölsande bezeichnet werden.⁷ Das benötigte Zeitfenster für die Bildung der zuweilen gigantischen Bedeutung als Rohstoff Erdöllagerstätten unseres Planeten ist im Besonderen von der auf die Sedimente bzw. Kerogene einwirkende Erdwärme abhängig und wird von Wissenschaftler auf etwa 50 Millionen Jahre (bei einer einwirkenden Erdwärme von mindestens 60°C) geschätzt. Die kalifornischen Lagerstätten, welche sich in einer der tektonisch aktivsten Regionen der Erde befinden und daher durch eine relativ große Nähe zu magmatischen Schichten gekennzeichnet sind, sollen sich jedoch in nur ein bis zwei Millionen Jahren (bei Temperaturen von über 100°C) gebildet haben.⁸

3 BEDEUTUNG ALS ROHSTOFF

Die Verwendung von Erdöl blickt auf eine lange Geschichte zurück und zahlreiche Quellen belegen die vielfältige Verwendung des schwarzen Goldes durch den Menschen. So wurde Erdöl bereits im Altertum von den Chinesen, Ägyptern, Assyrern und Römern zu Leuchtzwecken, als Zuschlagstoff bei der Herstellung von Ziegeln, als Klebemittel bei der Werkzeugfertigung oder als Dichtmittel im Schiffsbau genutzt. Den Mönchen des tiroler Kloster St. Quirinus ist die heilende Wirkung des Erdöles bereits seit 1430 bekannt. Aber auch die Entwicklung, sowie der Betrieb verschiedenster Maschinen seit der Zeit der Industrialisierung wären ohne die schmierende und fettende Wirkung des Rohstoffes kaum vorstellbar. Besonders die Motorisierung des Alltages, die 1888 mit der Patentierung des Motorwagens von Benz begann, wäre ohne Mineralöl undenkbar. Damals wurde Erdöl jedoch hauptsächlich als Rohstoff zur Gewinnung von Treibmitteln, Schmiermitteln oder Heizöl verstanden. Doch durch seine leichte Transportierund Verarbeitbarkeit, sowie die vielfältigen Nutzbarkeit hat sich Erdöl zu einem der wichtigsten Energieträger und zu einem bedeutenden Handelsgut entwickelt. Dank der verschiedensten Verfahren der chemischen Industrie ist Erdöl heute in unserem Alltag schlicht allgegenwärtig und die Grundlage der modernen Industriegesellschaft. Beispielsweise ermöglicht die komplexe Zusammensetzung des Rohstoffes, sowie die daraus folgende Reaktionsfreudigkeit, die Herstellung verschiedenster Kunststoffe, welche inzwischen in jeglichen Bereich des menschlichen Lebens Anwendung finden.⁹ Zwar werden auch heute noch etwa zwei Drittel der Welterdölproduktion in Kraftwerken und Heizungsanlagen zu Bedeutung als Rohstoff Wärme oder Strom umgeformt und weitere 35% in Form von Benzin, Diesel oder Kerosin zum Antrieb von Fahrzeugen, Schiffen und Flugzeugen verwendet, doch die verbliebenen 10% des Öle werden von der Petrochemie verarbeitet. Auch in Deutschland wird circa 10% des verwendeten Öles der Petrochemie zugeführt, so fußen fast 80% der Produkte des Chemiekonzernes BASF auf Erdöl.¹⁰

3.1 LEBENSWELTBEZUG

Aufgrund der immensen Bedeutung von Erdöl und seiner breiten Verwendung durch die moderne Gesellschaft kommen die Schüler und Schülerinnen schon im frühsten Alter mit Produkten aus Erdöl bzw. Plastik in Berührung, denn Kinderspielzeuge, Trinkfläschchen oder Windeln bestehen beispielsweise zumindest in Teilen aus Kunststoffen. Dieser Trend zieht sich durch das gesamte Leben. Denn auch Nahrungsmittel werden heute zumeist in Kunststoffen verpackt, Bekleidung besteht immer häufiger als synthetischen Stoffen, technische Geräte befinden sich in Gehäusen aus Plastik, später wird dann das erste eigene Fahrzeug mit einem Treibstoff auf Erdölbasis betankt. Bedingt durch diese alltägliche Nutzung und breite Verwendung fußen heute und aller Wahrscheinlichkeit nach auch zukünftig viele Berufsbilder auf der Herstellung oder Verwendung von Erdöl oder Erdölprodukten. Daher bieten sich für die Schüler und Schülerinnen in diesen Bereichen vielfältige Ausbildungsund Berufsmöglichkeiten an. Um den Edukanten diese weitreichende Bedeutung bewusst zu machen, das Interesse für die Berufe der chemischen Industrie zu wecken oder schlicht auf die Notwendigkeit des verantwortungsvollen Umgangs mit der endlichen Ressource bis hin zur Belastung des Umweltgleichgewichts mit Abgasen und Plastikmüll und der daraus abgeleiteten Notwendigkeit des Recycelns und Verzichtens hinzuweisen, ist eine frühe Auseinandersetzung mit dem Rohstoff notwendig. Diese kann in der Schule idealer Weise im Rahmen eines fächerübergreifenden Unterrichts oder während des Sachunterrichts, in Chemie, Physik, WTH, Geographie oder Ethik geschehen.

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¹ https://www.sgkb.ch/download/online/Market_Focus_Erd%C3%B6l_als_Schmiermittel_22_03_11_SGKB.pdf

² Vgl.: Punsch, Rischmüller, Weggen (1994), S. 1

³ Vgl.: CHEMIE.DE Information Service GmbH (o. J.), http://www.chemie.de/lexikon/Erd%C3%B6l.html [letzter Zugriff: 23.08.2016]

⁴ Vgl.: Punsch, Rischmüller, Weggen (1994), S. 3ff

⁵ Vgl.: CHEMIE.DE Information Service GmbH (o. J.), http://www.chemie.de/lexikon/Erd%C3%B6l.html [letzter Zugriff: 23.08.2016]

⁶ Vgl.: Punsch, Rischmüller, Weggen (1994), S. 6

⁷ Vgl.: CHEMIE.DE Information Service GmbH (o. J.), http://www.chemie.de/lexikon/Erd%C3%B6l.html [letzter Zugriff: 23.08.2016]

⁸ Vgl.: Punsch, Rischmüller, Weggen (1994), S. 7

⁹ Vgl.: Punsch, Rischmüller, Weggen (1994), S. 1ff

¹⁰ Vgl.: ENGIE E&P DEUTSCHLAND GmbH (o. J.), http://www.erdoel-in-speyer.de/index.php/rund-ums-erdoel/erdoel-imalltag.html [letzter Zugriff: 23.08.2016]