Σχιστόλιθος πετρελαίου είναι πλούσιο σε βιολογικά ιζηματογενή πετρώματα που περιέχουν κερογόνο (αδιάλυτη οργανική ουσία σε ιζηματογενές πέτρωμα. Όταν υποβάλλονται σε έντονη θερμότητα, αυτοί οι σχιστόλιθοι παράγουν πετρέλαιο. Οι σχιστόλιθοι πετρελαίου έχουν χρώμα από καφέ έως μαύρο. Είναι εύφλεκτα και καίγονται με αιθάλη. Ορισμένοι σχιστόλιθοι πετρελαίου είναι αληθινοί σχιστόλιθοι στους οποίους ορυκτά αργίλου κυριαρχούν. Άλλοι είναι στην πραγματικότητα ασβεστόλιθοι και δολομίτες. Μεγάλο μέρος του αρχικού οργανικού υλικού σε σχιστόλιθους πετρελαίου είναι μη αναγνωρίσιμο, αλλά πιστεύεται ότι προέρχεται από πλαγκτόν, φύκια και μικροοργανισμούς που ζουν σε φρέσκο ίζημα. Στους προηγούμενους αιώνες, μικρές ποσότητες πετρελαίου ανακτήθηκαν με επιτυχία από σχιστόλιθους πετρελαίου. Κατά τον περασμένο αιώνα, σχιστόλιθοι πετρελαίου έχουν εξορυχθεί με είδη πετρωμάτων που ποικίλλουν από σχιστόλιθο σε μάργες και άλλα ανθρακικά βράχους. Έχουν κατασκευαστεί διάφορες πιλοτικές μονάδες για την εξόρυξη πετρελαίου από σχιστόλιθους, αλλά τα εμπορικά αποτελέσματα ήταν μέτρια μέχρι στιγμής.
Περιεχόμενα
Ταξινόμηση σχιστόλιθου πετρελαίου
Η ταξινόμηση ταξινομείται γενικά με βάση την περιεκτικότητά τους σε ορυκτά και το ιστορικό εναπόθεσης. Το ιστορικό εναπόθεσης ιζηματογενών πετρωμάτων είναι ο τύπος περιβάλλοντος στο οποίο αναπτύχθηκε το πέτρωμα. Το ιστορικό εναπόθεσης ενός πετρελαϊκού σχιστόλιθου περιλαμβάνει τους οργανισμούς και τα ιζήματα που εναποτέθηκαν, καθώς και τον τρόπο με τον οποίο αυτά καταθέσεις αλληλεπιδρούν με την πίεση και τη θερμότητα.
Το διάγραμμα van Krevelen
Το διάγραμμα van Krevelen είναι μια μέθοδος ταξινόμησης σχιστόλιθων πετρελαίου με βάση το ιστορικό εναπόθεσής τους. Το διάγραμμα χωρίζει τους σχιστόλιθους πετρελαίου ανάλογα με το πού εναποτέθηκαν: σε λίμνες (λίμνες), στον ωκεανό (θαλάσσιο) ή στην ξηρά (χερσαία).
Οι σχιστόλιθοι πετρελαίου από περιβάλλοντα λιμνών σχηματίζονται κυρίως από φύκια που ζουν σε γλυκό νερό, αλμυρό νερό ή υφάλμυρο νερό. Ο λαμοσίτης και ο τορβανίτης είναι τύποι σχιστόλιθων πετρελαίου που σχετίζονται με λιμναία περιβάλλοντα. Τα κοιτάσματα λαμοσίτης αποτελούν μερικούς από τους μεγαλύτερους σχηματισμούς σχιστόλιθου πετρελαίου στον κόσμο. Τα κοιτάσματα τορβανίτη βρίσκονται κυρίως στη Σκωτία, την Αυστραλία, τον Καναδά και τη Νότια Αφρική.
Οι σχιστόλιθοι πετρελαίου από θαλάσσια περιβάλλοντα σχηματίστηκαν κυρίως από κοιτάσματα φυκών και πλαγκτόν. Ο κουκερσίτης, ο τασμανίτης και ο μαρινίτης είναι τύποι θαλάσσιων σχιστόλιθων. Ο κουκερσίτης βρίσκεται στη λεκάνη σχιστόλιθου πετρελαίου της Βαλτικής στην Εσθονία και τη Ρωσία. Ο Τασμανίτης πήρε το όνομά του από την περιοχή στην οποία ανακαλύφθηκε, το νησί της Τασμανίας της Αυστραλίας. Ο Μαρινίτης, ο πιο άφθονος από όλους τους σχιστόλιθους πετρελαίου, βρίσκεται σε περιβάλλοντα που κάποτε είχαν πλατιές, ρηχές θάλασσες. Αν και ο μαρινίτης είναι άφθονος, είναι συχνά ένα λεπτό στρώμα και δεν είναι οικονομικά πρακτικό στην εξαγωγή του. Τα μεγαλύτερα θαλάσσια κοιτάσματα στον κόσμο βρίσκονται στις Ηνωμένες Πολιτείες, που εκτείνονται από τις πολιτείες της Ιντιάνα και του Οχάιο μέχρι το Κεντάκι και το Τενεσί.
Σχιστόλιθοι πετρελαίου από χερσαία περιβάλλοντα σχηματίστηκαν σε ρηχούς βάλτους και βάλτους με χαμηλές ποσότητες οξυγόνου. Οι αποθέσεις ήταν κυρίως οι κηρώδεις ή φελλόμορφοι μίσχοι ανθεκτικών φυτών. Cannel σχιστόλιθος, που ονομάζεται επίσης cannel άνθρακας ή «κάρβουνο κεριών», είναι ίσως ο πιο οικείος τύπος χερσαίου πετρελαϊκού σχιστόλιθου. Ο άνθρακας Cannel χρησιμοποιήθηκε κυρίως ως καύσιμο για τα φώτα των δρόμων και άλλο φωτισμό τον 19ο αιώνα.
Ταξινόμηση σχιστόλιθων πετρελαίου ανά ορυκτό περιεχόμενο
Οι σχιστόλιθοι ταξινομούνται σε τρεις κύριους τύπους με βάση την περιεκτικότητά τους σε ορυκτά: σχιστόλιθος πλούσιος σε ανθρακικά, σχιστόλιθος πυριτίου και σχιστόλιθος καναλιού.
Τα πλούσια σε ανθρακικά κοιτάσματα σχιστόλιθου έχουν υψηλές ποσότητες ανθρακικού ορυκτά. Τα ανθρακικά ορυκτά αποτελούνται από διάφορες μορφές του ανθρακικού ιόντος (μια μοναδική ένωση άνθρακα και οξυγόνου). Ασβεστίτης, για παράδειγμα, είναι ένα ανθρακικό ορυκτό κοινό σε σχιστόλιθους πλούσιους σε ανθρακικά. Ο ασβεστίτης είναι πρωταρχικό συστατικό πολλών θαλάσσιων οργανισμών. Ο ασβεστίτης βοηθά στο σχηματισμό των κελυφών και των σκληρών εξωτερικών όψεων των στρειδιών, των αστεριών της θάλασσας και των δολαρίων άμμου. Το πλαγκτόν, τα κόκκινα φύκια και τα σφουγγάρια είναι επίσης σημαντικές πηγές ασβεστίτη.
Ο πυριτικός σχιστόλιθος είναι πλούσιος σε ορυκτό πυρίτιο, ή διοξείδιο του πυριτίου. Ο πυριτικός σχιστόλιθος σχηματίζεται από οργανισμούς όπως φύκια, σφουγγάρια και μικροοργανισμούς που ονομάζονται ραδιολάρυνες. Τα φύκια έχουν κυτταρικό τοίχωμα κατασκευασμένο από πυρίτιο, ενώ τα σφουγγάρια και τα ραδιολάρια έχουν σκελετούς ή πλάκες από πυρίτιο. Ο πυριτικός πετρελαϊκός σχιστόλιθος μερικές φορές δεν είναι τόσο σκληρός όσο ο πλούσιος σε ανθρακικά σχιστόλιθος και μπορεί να εξορυχθεί πιο εύκολα.
Ο σχιστόλιθος καναλιών έχει χερσαία προέλευση και συχνά ταξινομείται ως άνθρακας. Αποτελείται από υπολείμματα ρητίνης, σπορίων και φελλοειδών υλικών από ξυλώδη φυτά. Μπορεί να περιέχει τα μέταλλα ινερτινίτη και βιτρινίτη. Ο σχιστόλιθος Cannel είναι πλούσιος σε υδρογόνο και καίγεται εύκολα.
Σύνθεση σχιστόλιθου πετρελαίου
Η σύνθεση του σχιστόλιθου πετρελαίου μπορεί να ποικίλλει ανάλογα με τον μηχανισμό εναπόθεσης και τη ρύθμιση. Η σύνθεση της αρχικής οργανικής ύλης μπορεί να επηρεάσει τη χημική σύνθεση του ενσωματωμένου κερογόνου.
Παράγοντες Ποιότητας
Η ποιότητα του σχιστόλιθου πετρελαίου είναι σημαντική για τον καθορισμό της καταλληλότητάς του για παραγωγή. Μερικοί από τους σημαντικούς καθοριστικούς παράγοντες ποιότητας περιλαμβάνουν:
- Πλούτος/Βαθμός (λίτρα ανά τόνο l/t))
- Περιεκτικότητα σε οργανική ύλη (ως ποσοστό βάρους)
- Περιεκτικότητα σε υδρογόνο,
- Περιεκτικότητα σε υγρασία και
- Συγκεντρώσεις μολυσματικών ουσιών που περιλαμβάνουν:
- Άζωτο και
- Θείο και μέταλλα.
Πλούτος/Βαθμός
Η εμπορική επιθυμία οποιουδήποτε κοιτάσματος σχιστολιθικού πετρελαίου εξαρτάται από τον πλούτο του σχιστόλιθου. Οι εμπορικά ελκυστικές ποιότητες πετρελαϊκού σχιστόλιθου περιέχουν 100 l/t ή περισσότερο. Υπάρχουν ορισμένα κοιτάσματα σχιστόλιθου πετρελαίου που περιέχουν 300 l/t (4). Ο πλούτος μπορεί στην πραγματικότητα να έχει ως αποτέλεσμα μεγαλύτερες αποδόσεις από αυτές που προσδιορίζονται από τη δοκιμασία Fischer λόγω της αποτελεσματικότητας στην επεξεργασία. Οι σχιστόλιθοι ποικίλλουν σημαντικά ως προς τον πλούτο ή την ποιότητα, η οποία καθορίζεται από το ποσοστό του οργανικού άνθρακα στο μετάλλευμα. Η απόδοση είναι μια έκφραση του όγκου του σχιστολιθικού πετρελαίου που μπορεί να εξαχθεί από τον πετρελαϊκό σχιστόλιθο. Ο πλούτος του πετρελαϊκού σχιστόλιθου μπορεί να εκτιμηθεί με μεθοδολογίες, συμπεριλαμβανομένης της δοκιμασίας Fischer, η οποία είναι η παραδοσιακή μέθοδος, αλλά μπορεί να μην παρέχει τον συνολικό δυνητικό όγκο πετρελαίου που μπορεί να παραχθεί από τον σχιστόλιθο. Μια νεότερη μέθοδος, γνωστή ως Rock-Evaluation, μπορεί να παρέχει ένα καλύτερο μέτρο της πραγματικής πιθανής απόδοσης (5).
Δυνατότητα ανάκτησης
Ο όγκος του πετρελαϊκού σχιστόλιθου εκφράζεται συχνά ως ο πετρελαϊκός σχιστόλιθος στη θέση του. Αυτή είναι μια εκτίμηση του συνολικού όγκου πετρελαϊκού σχιστόλιθου που περιέχεται στο μετάλλευμα λαμβάνοντας υπόψη την ποιότητα του πόρου. Ορισμένα κοιτάσματα έχουν επίσης εκτιμήσεις για τον ανακτήσιμο πόρο που λαμβάνει υπόψη πρόσθετους παράγοντες για τον προσδιορισμό του όγκου σχιστόλιθου που μπορεί πράγματι να εξαχθεί από το μετάλλευμα. Υπάρχει διακύμανση στον βαθμό στον οποίο έχουν αξιολογηθεί ή χαρακτηριστεί μεμονωμένες καταθέσεις σε όλο τον κόσμο. Συνεπώς, ο όγκος του σχιστολιθικού πετρελαίου δεν είναι πλήρως γνωστός.
Σχηματισμός σχιστόλιθου πετρελαίου
Ο σχιστόλιθος πετρελαίου σχηματίζεται από οργανικό υλικό το οποίο μπορεί να έχει πολλές διαφορετικές προελεύσεις. Συχνά κατηγοριοποιείται ανάλογα με την προέλευση της οργανικής ύλης σε τρεις μεγάλες κατηγορίες: χερσαία, λιμναία και θαλάσσια (2).
- Ο επίγειος πετρελαϊκός σχιστόλιθος σχηματίζεται από οργανικό υλικό, φυτική και ζωική ύλη που κάποτε ζούσε στη στεριά, παρόμοια με το υλικό που παράγει άνθρακα.
- Ο σχιστόλιθος πετρελαίου της λίμνης προέρχεται από υπολείμματα φυκών γλυκού ή υφάλμυρου νερού.
- Τα θαλάσσια κοιτάσματα σχιστόλιθου πετρελαίου είναι το αποτέλεσμα αλγών αλμυρού νερού, ακριταρών και δινομαστιγωτών.
Η προέλευση του πετρελαϊκού σχιστόλιθου μπορεί να επηρεάσει την ποιότητά του ή/και τα άλλα ορυκτά που βρίσκονται στο κοίτασμα
Διανομή
Κοιτάσματα σχιστόλιθου πετρελαίου μπορούν να βρεθούν σε διάφορα βάθη κάτω από την επιφάνεια. Ο σχιστόλιθος πετρελαίου βρίσκεται σε σχεδόν 100 μεγάλα κοιτάσματα σε 27 χώρες παγκοσμίως (3). Βρίσκεται γενικά σε μικρά βάθη μικρότερα από 900 μέτρα, ενώ απαιτούνται βαθύτερες, θερμότερες γεωλογικές ζώνες για να σχηματιστεί συμβατικό πετρέλαιο. Ορισμένες αποθέσεις βρίσκονται κοντά στην επιφάνεια σε σχετικά λεπτά στρώματα σχιστόλιθου. Άλλες αποθέσεις μπορεί να βρεθούν βαθύτερα κάτω από την επιφάνεια (μεγαλύτερα από 300 μέτρα) σε πολύ παχιά στρώματα (πάχος 300 μέτρων ή περισσότερο).
Χαρακτηριστικά και Ιδιότητες
Το Thye βρίσκεται σε διαφορετικούς τύπους πετρωμάτων ξενιστών, αλλά τα περισσότερα κοιτάσματα είναι είτε ανθρακικά είτε με βάση το πυρίτιο. Ο τύπος του πετρώματος που περιλαμβάνει το σώμα σχιστόλιθου επηρεάζει τις προσεγγίσεις εξόρυξης και θέρμανσης, την περιεκτικότητα σε υγρασία και τις εκπομπές αέρα και άνθρακα που απελευθερώνονται κατά την επεξεργασία. Οι σχιστόλιθοι με βάση το πυρίτιο και τον πηλό τείνουν να έχουν υψηλότερη περιεκτικότητα σε υγρασία. Το ανθρακικό πέτρωμα μπορεί να θρυμματιστεί κατά την εξόρυξη, τη σύνθλιψη και το χειρισμό δημιουργώντας μικρά σωματίδια που ονομάζονται λεπτά. Τα πρόστιμα απαιτούν διαφορετικές προσεγγίσεις αντιστάθμισης από το σχιστόλιθο. Τα λεπτά μπορεί επίσης να μολύνουν το σχιστολιθικό πετρέλαιο με σωματίδια που είναι δύσκολο να αφαιρεθούν. Τα ανθρακικά πετρώματα επίσης αποσυντίθενται όταν υποβάλλονται σε υψηλές θερμοκρασίες προκαλώντας τη δημιουργία και την απελευθέρωση εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα.
World Oil Shale Resources
Οι παγκόσμιοι πετρελαϊκοί σχιστολιθικοί πόροι χαρακτηρίζονται σε διάφορους βαθμούς. Ο μεγαλύτερος πόρος, τα κοιτάσματα των Ηνωμένων Πολιτειών, περιέχουν περίπου το 75 τοις εκατό των παγκόσμιων πόρων σχιστολιθικού πετρελαίου και πολλά είναι γνωστά για την ποιότητα και την έκταση αυτών των πόρων. Ωστόσο, υπάρχουν πολλά κοιτάσματα σε όλο τον κόσμο στα οποία λίγα είναι γνωστά για την ποιότητα και την έκταση του πόρου.
Χρήσεις σχιστόλιθου πετρελαίου
Οι άνθρωποι χρησιμοποιούν σχιστόλιθο πετρελαίου εδώ και χιλιάδες χρόνια. Οι αρχαίοι Μεσοποτάμιοι χρησιμοποιούσαν σχιστολιθικό πετρέλαιο για να στρώσουν δρόμους και να καλαφατίσουν πλοία. Οι αρχαίοι Μογγόλοι βουτούσαν τις άκρες των βελών τους σε σχιστόλιθο κατά τη διάρκεια των μαχών, στέλνοντας φλεγόμενα βέλη στους εχθρούς τους. Στη Μέση Ανατολή, το κολλώδες σχιστόλιθο ήταν ακόμη και συστατικό διακοσμητικών ψηφιδωτών.
Η σύγχρονη βιομηχανία σχιστόλιθου ξεκίνησε τον 19ο αιώνα. Αυτή η βιομηχανία χρησιμοποιούσε βιομηχανικές διεργασίες για τη θέρμανση του σχιστόλιθου με σκοπό την εξαγωγή πετρελαίου. Το έλαιο σχιστόλιθου χρησιμοποιήθηκε για μια ποικιλία προϊόντων, συμπεριλαμβανομένου του κεριού παραφίνης.
Οι ευρωπαϊκές χώρες, και αργότερα οι Ηνωμένες Πολιτείες, άρχισαν να εξάγουν σχιστόλιθο και σχιστολιθικό πετρέλαιο και να τα καίνε ως πηγές καυσίμου. Οι πρώτες εγκαταστάσεις εξόρυξης σχιστόλιθου των ΗΠΑ ιδρύθηκαν στην κοιλάδα του ποταμού Οχάιο στις πολιτείες Πενσυλβάνια, Οχάιο, Δυτική Βιρτζίνια και Κεντάκι.
Η εξόρυξη και η επεξεργασία σχιστολιθικού πετρελαίου είναι μια δαπανηρή και δύσκολη διαδικασία. Κάρβουνο, πετρέλαιοκαι το φυσικό αέριο είναι λιγότερο δαπανηρό στην εξόρυξη. Η Αυστραλία, η Βραζιλία, η Ελβετία, η Σουηδία, η Ισπανία και η Νότια Αφρική ξεκίνησαν την εξόρυξη σχιστόλιθου πετρελαίου τον 19ο και τον 20ο αιώνα, αλλά όλες σταμάτησαν την παραγωγή τους μέχρι τη δεκαετία του 1960. Οι ΗΠΑ σταμάτησαν την παραγωγή στις αρχές της δεκαετίας του 1980.
Πολλά έθνη, συμπεριλαμβανομένης της Εσθονίας, της Κίνας και της Βραζιλίας, συνεχίζουν να βασίζονται στον πετρελαϊκό σχιστόλιθο για καύσιμα. Καίγεται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, είναι συστατικό στις χημικές βιομηχανίες και τα υποπροϊόντα χρησιμοποιούνται στην παραγωγή τσιμέντου.
αναφορές
- Bonewitz, R. (2012). Βράχοι και ορυκτά. 2η έκδ. Λονδίνο: DK Publishing.
- Knaus, E., Killen, J., Biglarbigi, K., & Crawford, P. (2010). Μια επισκόπηση των πόρων σχιστολιθικού πετρελαίου. Στη σειρά συμποσίων ACS (Τόμος 1032, σελ. 3-20). Oxford University Press.
- Κοινωνία, Ν. (2019). σχιστόλιθος πετρελαίου. [σε απευθείας σύνδεση] National Geographic Society. Διαθέσιμο στο: https://www.Nationalgeographic.org/encyclopedia/oil-shale/ [Πρόσβαση στις 9 Μαΐου 2019].
