Ropa naftowa stanowi surowiec energetyczny, bez którego trudno byłoby dzisiaj wyobrazić sobie codzienne życie. Dla uświadomienia sobie tego warto przytoczyć pewne fakty. Niespełna 200 lat temu nieznano elektryczności, nieznano też lamp naftowych. Jedyne źródła światła po zmroku stanowiły świeczki oraz lampki oliwne. Niestety ich światło nie było mocne i nie pozwalało na wykonywanie wielu czynności. Między innymi niemożliwe było przeprowadzanie operacji chirurgicznych, które nierzadko mogłyby uratować życie ludzkie. Wiele ludzi, poszkodowanych w wypadkach w kopalniach, na wojnach oraz w wielu innych sytuacjach z życia codziennego, które wydarzyły się po zmroku – umierała. Wszystko zmieniło się dzięki wynalazkowi polskiego aptekarza Ignacego Łukasiewicza. Temu niezwykle mądremu człowiekowi udało się przeprowadzić pierwsza, historyczna destylacje ropy naftowej. Uzyskał z niej naftę, która posłużyła mu do skonstruowania lampy naftowej. Wynalazek ten umożliwił rozświetlanie pomieszczeń wyjątkowo jasnym światłem. Od tego czasu lampki naftowe pojawiły się w domach tysięcy ludzi. Niewątpliwie przyczyniły się do rozwoju cywilizacji. Dlatego warto zapamiętać rok 1852, jako rok historyczny, przełomowy. Ignacy Łukasiewicz wkrótce założył pierwszą kopalnie ropy naftowej. Wydobywał ropę i destylował ją, uzyskując naftę, niezbędna do zasilania lampek naftowych. Kopalnia ta znajdowała się w Polsce, w okolicach Krosna. Sam Łukasiewicz został okrzyknięty ojcem polskiego przemysłu naftowego.
Dziś lampy naftowe są już raczej przeżytkiem, choć można jeszcze kupić w sklepach stylizowane lampki naftowe, które przypominają nam o przeszłości.
- Czym jest ropa naftowa ?
Ropa naftowa, inaczej nazywana olejem skalnym, ze względu na swoje występowanie pośród skał, stanowi oleistą ciecz, która jest lżejsza od wody. Jej gęstość wynosi zaledwie ok. 0,79 – 0,96 g/cm3. Można ją rozpoznać po charakterystycznym zapachu. Jej kolor jest różny i zależy od gatunku oraz miejsca wydobycia ropy. Zazwyczaj posiada barwą ciemnobrunatną, żółtawą, słabo opalizującą lub nawet czarną. Nie rozpuszcza się w wodzie. Jest cieczą o właściwościach palnych.
Z punktu widzenia chemika ropa naftowa to mieszanina różnorodnych węglowodorów. Wśród nich można wyróżnić kilka ich rodzajów:
- alkany, nazywane niekiedy węglowodorami parafinowymi. Jest to nazwa przestarzała i nie zalecana obecnie. Oto kilka przykładów alkanów występujących w ropie:
- metan (CH4)
- etan (C2H6)
- propan (C3H8)
- butan (C4H10)
- pentan (C5H12)
- heksan (C6H14)
- heptan (C7H16)
- oktan (C8H18)
- dodekan (C12H26)
- pentadekan (C15H32)
- oktadekan (C18H38)
- pentakozan (C25H52)
- tetrakontan (C40H82)
- cykloalkany, czyli węglowodory nasycone o budowie cyklicznej, czasem nazywane węglowodorami naftenowymi. Nazwa naftenowe pochodzi od substancji, w której po raz pierwszy odkryto te związki, czyli od nafty. Przykłady:
- cyklopentan (C5H10)
- cykloheksan (C6H12)
- węglowodory aromatyczne, głównie pochodne benzenu.
- benzen (C6H6)
- w ropie naftowej mogą być też obecne niewielkie ilości alkenów, czyli węglowodorów nienasyconych, zawierających wiązanie podwójne. Wśród nich można kilka wyróżnić:
- eten (C2H4)
- propen (C3H6)
- 2-buten (C4H8)
Wszystkie węglowodory wzajemnie się rozpuszczają w sobie. Wyodrębnione węglowodory są ciałami stałymi, cieczami lub gazami. Ich stan skupienia zależy od masy cząsteczkowej. Węglowodory posiadające łańcuch węglowe złożone z maksymalnie czterech atomów węgla są gazami, jeśli posiadają ich więcej, aż do kilkunastu są cieczami. Te węglowodory, których cząsteczki tworzą długie łańcuchy są ciałami stałymi.
Poza podstawowymi składnikami ropy – węglowodorami, obecne są w niej także inne substancje, stanowiące zanieczyszczenia. Należą do nich m.in. związki organiczne, przede wszystkim pochodne węglowodorowe, zawierające w swoich cząsteczkach tlen, azot, siarkę, a także metale oraz siarkowodór. Ze względu na zawartość siarkowodoru, a dokładniej siarki, można pogrupować gatunki ropy naftowej na ropę niskosiarkową oraz rop wysokosiarkową. Do rop niskosiarkowych zalicza się te, które zawierają nie więcej niż 0,5 % siarki, jeżeli jest więcej, to taka ropę klasyfikuje się do wysokosiarkowych. Innymi zanieczyszczeniami są : amoniak (NH3), woda (H2O) oraz sole, w tym popularny chlorek sodu (NaCl).
Innym sposobem podziału jest klasyfikacja ze względu na rodzaj dominującego składnika. Zgodnie z tym założeniem można wyróżnić: ropy naftenowe, aromatyczne, parafinowe oraz bezparafinowe.
- Jak się wydobywa ropę naftową?
Złoża ropy można najczęściej spotyka się pod dnem mórz, niedaleko od brzegu. Występują także na obszarach lądowych. Zawsze jednak ropa naftowa znajduje się na znacznych głębokościach, nawet kilka kilometrów pod poziomem lądu lub dna oceanu. Fakt ten sprawia, że potrzebny jest specjalistyczny sprzęt do wydobycia ropy spod ziemi.
Otwory wiertnicze, miejsca, przez które będzie się pobierać ropę, wierci się za pomocą tzw. koronek wiertniczych. Są to specjalistyczne narzędzia, zdolne do przebicia się przez twarde skały. Wiertła wykonuje się z najtwardszych materiałów na ziemi: uszlachetnionej stali oraz diamentów. Koronki wiertnicze stanowiące rurę, zaopatrzoną w wiertło zasilane są przez silniki lub turbiny. Wraz ze wzrostem długości odwiertu, przedłuża się rurę, za pomocą której, dociera się coraz głębiej. Skruszone skały wydobywa się znad otworu wiertniczego, używając tzw. płuczki. Płuczkę stanowi mieszanina różnych związków chemicznych i wody, którą wprowadza się za pomocą rury do odwiertu. Ma ona zdolność do unoszenia rozdrobnionych fragmentów skał do góry.
Co pewien czas należy wymieniać koronki, gdyż na skutek tarcia ulęgają zużyciu.
Po dotarciu do złoża ropy naftowej, jej wypływ jest uniemożliwiony, przez ciężar całej instalacji wiertniczej. Jej wypływ dozuje się za pomocą specjalnego zaworu, zamontowanego u szczytu odwiertu, który nazywa się głowicą erupcyjną.
Tempo przeprowadzenia tych prac jest zależne od tego, gdzie jest prowadzony odwiert: na morzu, czy na lądzie. W przypadku odwiertów na morzu potrzebne jest jeszcze zamontowanie całej platformy wiertniczej.
Platforma wiertnicza w delcie Nigru
- Zagrożenia jakie stanowi ropa naftowa.
Ropa naftowa jest substancja stanowiącą ogromne zagrożenie dla życia organizmów, w przypadku jej niekontrolowanych wycieków. Szczególnie niebezpieczne są awarie tankowców. W przypadku ich uszkodzenia i wypływu ropy w zagrożeniu są zwierzęta morskie oraz roślinność. W historii doszło to kilku takich katastrof, których skutki do dziś są odczuwalne. W ich efekcie została naruszona równowaga ekologiczna.
Przykładem takiej tragedii może być katastrofa libijskiego tankowca Amoco Cadiz. Doszło do niej w marcu roku 1978 w pobliżu wybrzeży Bretanii. Ponieważ ropa jest lżejsza od wody, więc pozostaje na powierzchni morza, w postaci ogromnej plamy. Odcina dostęp powietrza zwierzętom wodnym: fokom, uszatkom i innym. Skleja pióra ptaków, szczególnie mew, skazując je na śmierć. W dziesięć lat po tej tragedii, zdaniem naukowców, widoczne były zmiany i mutacje u zwierząt morskich. Doszło do zakłócenia rozrodu ryb, skażenia ryb i ostryg, a także do nieprawidłowości w rozwoju organów rozrodczych płastugi.
Długofalowe skutki zanieczyszczenia wód ropą naftową są związane z oddziaływaniem szkodliwych dla zdrowia organizmów żywych substancji, zawartych w ropie. Plama ropy po pewnym czasie ulega samoistnemu rozkładowi na składniki, które nie stwarzają już zagrożenia. Jednak zanim to nastąpi wyrządza ogromne szkody.
Ratunkiem w przypadku takiej tragedii jest jak najszybsze zebranie i odpompowanie wylanej ropy. Wykonuje się to z użyciem rur, unoszonych ponad powierzchnią wody.
Wielkie pożary w szybach naftowych
Pożary szybów naftowych należą do największych i najniebezpieczniejszych pożarów. Pamiętny pożar szybu naftowego na Saharze trwał blisko pół roku! Został nazwany zapalniczką diabła, ze względu na swoje olbrzymie rozmiary. Słup ognia sięgał prawie 137 metrów wysokości. Płomień o barwie czerwono – pomarańczowej można było obserwować z odległości nawet 160 kilometrów. To jedno z niewielu wydarzeń, jakie było widoczne z kosmosu; pożar ten obserwował amerykański kosmonauta John Glenn, przebywający wtedy na orbicie.
Akcja gaśnicza polegała na zamontowaniu sprzętu w pobliżu wylotu otworu wiertniczego, w którym podłożono ogromne ilości materiałów wybuchowych. Ich detonacja spowodowała wielka falę podmuchu, która umożliwiła zgaszenie płomienia. Prace monterskie trwały ponad 5 miesięcy. W czasie gaszenie pożaru zginęło wielu strażaków i robotników. Do dziś pożary w szybach naftowych stwarzają problemy z ich ugaszeniem. Zalicza się je do najtrudniejszych w opanowaniu.
- Tajemnice gazu ziemnego
Gaz ziemny według słownikowej definicji, to mieszanina lekkich węglowodorów. Wśród nich przeważaja alkany, których cząsteczki posiadają bardzo krótkie łańcuchy węglowe. Należą do nich metan i etan oraz w mniejszym stopniu propan i butan.
W gazie ziemnym obecne są także zanieczyszczenie innych substancji chemicznych, głównie związków nieorganicznych. Wśród nich wymienić można: siarkowodór, azot, wodór oraz helowce.
Gaz ziemny można podzielić na dwa gatunki, za względu na ilość metanu, głównego składnika, który zawiera. Są to:
- gaz ziemny suchy – szacunkowo zawiera ok. 95 % metanu.
- gaz ziemny mokry – zawartość metanu w nim to ok. 80 %.
Występowanie
Gaz ziemny występuje zazwyczaj w złożach wraz z ropą naftową. To dzięki niemu, ze świeżych odwiertów początkowo tryska ropa naftowa, gdyż gaz ziemny występuje pod wysokim ciśnieniem. Istnieją także złoża gazu ziemnego występujące samodzielnie, jednak jest ich zdecydowanie mniej.
Znaczenie gazu ziemnego, czyli do czego się go stosuje?
Gaz ziemny podobnie, jak ropa naftowa stanowi surowiec energetyczny. To właśnie gazem ziemnym opala się większość kuchenek. Poza tym jest stosowany do wyrobu nawozów sztucznych, klejów oraz materiałów sztucznych. Gaz ziemny ma mniejsze znaczenie niż ropa naftowa, ze względu na trudności w jego transporcie oraz magazynowaniu. Najczęściej transportuje się go za pomocą rurociągów lub też przewozi w specjalnych pojemnikach.
Gaz ziemny podobnie jak ropa naftowa jest substancja łatwopalną. W przypadku uszkodzenia instalacji gazowych, stanowi zagrożenie dla życia ludzi. Do dziś najłatwiejszym sposobem identyfikacji ulatniającego się gazu jest zapach, gdyż gaz ziemny jest specjalnie zanieczyszczany substancjami o charakterystycznej woni. Aby jednak zabezpieczyć się, przed awariami montuje się często skomplikowane urządzenia komputerowe, ostrzegające o niebezpieczeństwie.
