Petroleum

Oljepump nära Sarnia, Ontario i juli 2001.

Petroleum, (latin: petrus "klippa" och oleum "olja"), mineralolja eller bergolja (kallas även råolja) är en tjockflytande mörk vätska som vanligtvis förekommer i områden med löst jordlager. Denna vätska är en blandning av hundratals olika kolväten, som bildas av döda växter och djur i en process som tar ungefär 100 000 år. Utvinning av stora volymmängder petroleum sker främst genom oljeborrning.

Petroleumprodukter

Råolja är en energikälla bland alla andra som har sitt ursprung i solen. Genom miljoner års utveckling har fossil av växter och djur lagrats genom att bergarter lagrats på dessa som efter hand skapat allt högre tryck och värme så att den energi som fanns i dessa växter och djur brutits ner och omvandlats till kolväten. Det är på grund av detta förlopp som olja, kol och naturgaser kallas fossila bränslen. Råolja består till största delen av kolväten. Hela denna process förekommer huvudsakligen på havsbottnar och sker ständigt. Men på grund av vår långt större förbrukning av olja kommer den inte att kunna ersättas av nya råoljelager, därav benämningen icke förnyelsebar energi.

Petroleum har en rad användningsområden däribland som bränsle för motordrivna fordon, i form av bensin. Den process petroleum behöver gå igenom för att man skall kunna dela upp den i gasol, bensin, flygbränsle, diesel- och villaolja, tunga eldningsoljor, asfalt (bitumen) kallas raffinering och sker i ett raffinaderi. Principen för ett raffinaderi är att ta vara på den speciella egenskap varje kolväte innehar däribland en viss kokpunkt. Tack vare denna egenskap hos kolvätena kan man med hjälp av temperaturskiftningar separera råoljan i olika produkter som tidigare nämnts. De lättaste ämnena går ut ur fraktioneringskolonnens högst belägna ledningar, först gasol, därefter bensin och så vidare. De lågor som ofta förekommer vid fraktioneringskolonner är en förbränning av de lätta gaserna. Dessa används som raffinaderibränsle eller i andra processer men ofta har man ingen möjlighet att använda dem, därav lågorna.

Eftersom marknadens behov inte alltid är densamma som utbudet har man möjlighet att vid ännu fler processer skapa nya produkter av exempelvis eldningsoljor som i dagens läge inte är efterfrågad i någon större utsträckning. Tack vare en process som kallas termisk krackning kan man på bekostnad av de tyngre råoljeprodukterna skapa mer av till exempel den mer efterfrågade produkten bensin. Termisk krackning går ut på att bryta ner de långa kolväte-molekylerna till kortare och därmed skapa en mer lättflytande olja som möjliggör större bensinutvinning. Krackning är ett samlingsnamn för en rad olika processer som möjliggör mer varierad eller önskad oljeproduktion.

Petroleum eller råolja som det även kallas, är i praktiken oanvändbar i sitt ursprungliga skick. För att få användning av den måste den behandlas i en serie reningsprocesser på oljeraffinaderier. Främst genomgår råoljan fraktionerad destillation och man skiljer på sex fraktioner

Fraktion	Antal kolatomer i kolväte	kokpunkts- intervall (°C)	Användningsområde
Gaser	1-4	<50°	Bränsle: naturgas, gasol.
Råbensin	5-12	50-200°	Bränsle: bensin Lösningsmedel: petroleumeter, fläckborttagningsmedel.
Råfotogen	11-18	175-250°	Bränsle: flygbränsle, fotogen. Lösningsmedel: lacknafta.
Brännoljor	>15	250-300°	Bränsle: dieselolja, eldningsolja. Krackning: framställning av bland annat bensin och mindre kolväten
Smörjoljor	>16	300-370°	Smörjoljor och smörjfetter Paraffin, vaselin Krackning: framställning av bensin och mindre kolväten
Destillationsrest	-	>370°	Bränsle: tjock eldningsolja Asfalt.

Not: Temperaturerna i tabellen är ungefärliga och kan variera beroende raffinaderi och typ av råolja.

Gasfraktionen

Gasfraktionen kallas den fraktion som vid 20°C är gasformig och består till största del av metan (+75%), etan (6-10%), propan och butan (5-8%). Gasen tas ofta direkt vid borrning men betydande kvantiteter erhålls även vid destillation. Gasfraktion används ofta till bränsle och kallas då naturgas eller gasol.

Råbensin

Råbensinen eller nafta kallas den näst lättkokade fraktionen i petroleum och den består till största del av kolväten med mellan 5 till 12 kolatomer. Råbensinen brukar innehålla en hel del svavel och måste genomgå ytterligare rening innan den kan användas. Efter ytterligare destillation kan råbensin delas upp petroleumeter, lättbensin som används som lösningsmedel och bensin som används som motorbränsle.

Råfotogen

Liksom råbensin måste råfotogen renas från svavelföreningar och destilleras ytterligare. Ur denna fraktion framställs bland annat flygbränsle, fotogen och lösningsmedel som lacknafta och thinner.

Rent historiskt var fotogen den viktigaste produkten av petroleum och användes i oljelampor, sedermera fotogenlampor. Det introducerades på mitten av 1800-talet och blev ett billigt alternativ till valolja som användes i lampor innan. Vid den tiden hade man heller ingen riktig användning av naturgas och bensin så den brändes upp.

Brännoljor

Ur denna fraktion framställs bland annat dieselolja och brännolja. En hel del destillat av denna fraktion behandlas i en process som kallas krackning där kolvätena bryts ner till mindre kolväten.

Smörjoljor

Denna fraktion används bland annat till framställning av smörjoljor som till exempel motoroljor och paraffinoljor. Destillat som är i fast form vid rumstemperatur kan användas till att framställa smörjfetter, vaxer, paraffin och vaselin (petrolatum). Liksom med brännoljorna används mycket av denna fraktion till krackning.

Destillationrest

Destillationresten är den tjockflytande olja som blivit kvar efter destillationen. De mer lättflytande delarna av denna fraktion används som brännolja, de delar som är i fast form kan blandas med grus singel till asfalt och används som vägbeläggning på vägar.

Övriga petroleumprodukter

Alkener och alkyner som erhålls från krackningen kan bland annat användas till framställning av plaster, eten kan bland annat omvandlas till polyetenplast eller etanol, propen används bland annat till tillverkning av polypropen och propanol.

Petroleum kan även vara rikt på aromatiska föreningar exempelvis bensen och toluen, och dessa tas till vara och används som utgångsämnen i kemisk industri.

Historia

Människan har länge, i tusentals år, haft kännedom om råoljans (petroleums) existens. De första oljekällorna borrades i Kina under 300-talet. Oljan brändes för att framställa salt av saltvatten. Vid 900-talet byggde man stora rörledningar från oljekällor.

I takt med att utvecklingen gick framåt kunde man använda olja för en mängd ändamål bland annat asfaltering, förtätning av både båtar och kläder; utöver detta använde man råolja som bränsle för facklor. Sakta men säkert ökade råoljans användningsområden. Inte minst under renässansen på 1300- och 1400-talet, då olja började användas inom medicinen.

Men det var först under 1800-talet med den industriella revolutionens framfart, med allt vad det innebar i form av ökad konsumtion och urbanisering, som ledde till en ökad efterfrågan för ett bränsle som kunde vara billigt men också praktiskt användbart, det vill säga rent. När en kanadensisk fysiker och geolog vid namn James Young uppfann fotogen (användes framförallt som bränsle i lampor) 1852 skapades den första riktiga oljeprodukten med potential för massförsäljning. Följaktligen ledde fotogenupptäckten till att man började med rasande fart borra efter råolja eftersom öppna källor eller så kallade "yt-källor" inte räckte långt, man ville åt de stora källorna. Den första lyckade borrningen ägde rum i Tyskland under 1850-talet. Men det var först när Edwin Drake hittade en oljekälla i Oil Creek, Pennsylvania, USA, som man började med en försäljning av fotogen för den stora massan. Under samma decennium kom man fram till en rad produkter som kunde skapas av råolja varav bensin är den mest använda i dagens läge. Med igångsättandet av det första världskriget 1914 skapades ett stort energibehov. Men oljan kunde gott och väl täcka det behovet, och när väl bilen blev var mans egendom på 1920-talet, främst i USA, skapades en enorm efterfrågan på bensin som gjorde att tillväxttakten fullkomligt exploderade inom oljebranschen. Därmed hade oljan befäst sin position som en av de viktigaste råvarorna i det moderna samhället

Fil:Oljefält.jpg

Oljefält i Kalifornien, 1938

Det land som hade kommit längst vad gäller både konsumtion och utveckling av petroleum var USA. Där hade stora oljebolag skapats som till att börja med utvann petroleum enbart inom landet och i Mexiko. Fram till 1960-talet var USA så gott som självförsörjande, men när konsumtionen hade passerat produktionen började man bli alltmer beroende av främst Mellanöstern med dess enorma tillgångar av petroleum. Både Frankrike och Storbritannien hade sedan första världskriget en stor oljeproduktion i sina kolonier i Mellanöstern (de var kolonier ungefär fram till 1945). Därmed hade man helt och hållet bundit sig till ett beroende av olja från Mellanöstern. I många decennier kunde den industrialiserade världen importera billig olja från Mellanöstern. Men under 1970-talet skedde en rad politiska och militära händelser som omöjliggjorde en fortsatt stabil och billig oljeimport från området, den så kallade oljekrisen hade påbörjats. Det som skedde var att de stora oljeproducerande länderna i Mellanöstern i protest mot den israeliska statens militära handlingar under Yom Kippur kriget 1973 slutade exportera råolja till Västeuropa och USA. Så småningom slutade krisen men en viktig förändring hade skett. Det hade bildats en kartell bland de oljeproducerande länderna i Mellanöstern (Iran, Irak, Kuwait, Qatar, Saudiarabien och Förenade Arabemiraten) samt Libyen, Venezuela, Algeriet, Nigeria och Indonesien. Dessa elva länders oljekartell står idag för 40% av världens råoljeproduktion och ungefär 75% av råoljereserverna. Kartellen hade i uppdrag att för dessa utvecklingsländer försöka skapa en så gynnsam marknad som möjligt genom att med kvoter för de enskilda medlemsländerna försöka stabilisera priset för råolja. Dessa omvälvande händelser för de oljeberoende industriländerna bidrog i mycket hög grad till att de började satsa mer på andra sätt att utvinna energi – speciellt förnyelsebar energi till exempel vindkraft och vattenkraft. Man började också se efter nya platser för oljeutvinning bland annat i Nordsjön.

Oljekrisen skakade om konsumtionssamhällena rejält, men det kollektiva minnet är kort och i mitten av 1980-talet var råoljeproduktionen åter i samma accelererande ökningstakt som före krisen. Detta har än mer bidragit till att vårt beroende av petroleum befästs. Det mesta inom vårt samhälle är beroende av råolja, jordbruket, person- och annan transport och så vidare. Detta har lett till att råoljan blivit mer eller mindre en maktfaktor som kan få mycket stora konsekvenser för den världspolitiska utvecklingen. Som jämförelse kan nämnas oljans betydelse för hur andra världskriget slutade; det var delvis tyskarnas begränsade tillgång till olja som bidrog till deras nederlag 1945. Denna maktfaktor är ännu i balans men vad händer den dagen när råoljan inte räcker till.

Klassificering

Petroleumindustrin klassificerar "råolja" efter dess geografiska ursprung (exempelvis West Texas Intermediate, WTI eller Brent) och efter dess relativa vikt eller viskositet som är ett mått på vätskans konsistens ("lätt", "mellan" eller "tung"); inom branschen brukar man kalla en viss typ av petroleum för "SÖT" som innebär att det innehåller relativt lite svavel eller "SUR" som innebär att den innehåller betydande mängder svavel och därmed behöver raffineras ytterligare för att tillgodose de olika produktkvoterna.

De internationella referensfaten är:

Brent Blend (kallas ofta enbart Brent), består av 15 råoljetyper från fält i Brent och Ninian-systemen i East Shetland Basin i Nordsjön. Petroleum från Europa, Afrika och Mellanöstern (som säljs till västvärlden) värdesätts (i regel) i jämförelse med Brent Blend-oljan, alltså är Brent-oljan en så kallad referensolja.
West Texas Intermediate (WTI) för nordamerikansk olja.
Dubai, används som riktlinje för Asien och Stilla havs-regionen för Middle East Oil
Tapis, (från Malaysia, används som referensolja för lätt Far East-olja)
Minas, (från Indonesien, används som referensolja för tung Far East-olja)
"OPEC-korgen" består av:
- Arab Light, Saudiarabien
- Bonny Light, Nigeria
- Fateh, Dubai
- Isthmus, Mexiko (ej OPEC)
- Minas, Indonesien
- Saharan Blend, Algeriet
- Tia Juana Light, Venezuela

Fil:Petroleum priser.png

Graf över petroleum priser (USA-dollar/fat) från 1860-1999 enligt 1999 års värde på USA-dollarn., referens: http://www.eia.doe.gov/pub/international/iealf/BPCrudeOilPrices.xls

OPEC strävar efter en balanserad prissättning på "OPEC-korgen" genom att sänka och höja sin produktion. Detta gör mätningar av denna typ viktig för marknadsanalyser. OPEC-korgen är en mix av lätt och tung råolja, är tyngre än både Brent och WTI.

Se även: Energy Information Administration - Pricing Differences Among Various Types of Crude Oil

Prissättning

Priset på petroleum bestäms till en ganska väsentlig del som en reaktion på kriser eller konjukturnedgångar i de större ekonomierna, eftersom ekonomisk tillbakagång reducerar efterfrågan på olja kraftigt. Sedermera försöker den internationella kartellen OPEC använda sitt inflytande över tillgången på petroleum för att stabilisera, höja eller sänka priset på petroleum.

I januari 1999 hamnade priset på petroleum på en märkbart låg nivå, efter ökad produktion i Irak och på grund av en ekonomisk tillbakagång i Asien (främst i Sydostasien samt Sydkorea, Japan och Hong Kong).
Efter denna bottennotering ökade prisnivån och i september år 2000 hade priset fördubblats, literpris på 95-oktanig bensin på upp till 9,67 kr kunde noteras på de svenska bensinmackarna. Därefter sjönk priset på petroleum till slutet av 2001.Från början av 2002 fram till tredje kvartalet 2004 har priset på petroleum stadigt ökat till en nivå mellan 40 och 50 USA-dollar per fat (1 fat = 159 liter, så priset motsvarar cirka 1,80-2,30 kr eller 0,20-0,25 euro per liter).

Fil:Tempgraf.jpg

Den linje som föreställer temperaturökningen mellan år 1950 och 2000 påvisar en kraftig medeltemperaturökning. Grafen visar att växthuseffekten inte saknar vetenskapligt belägg.

Petroleum och dess produkters inverkan på miljön

Tack vare petroleum har det omöjliga blivit möjligt. Dess energi och dess användbarhet i förhållande till volymen är än så länge oslagbar jämfört med alternativa energikällor. Men det finns en del nackdelar också, och dessa har genom åren skymts undan eftersom råoljans fördelar vägde så mycket mer än teorier om exempelvis global uppvärmning. Men på senare år har man med avancerade instrument och nya forskningsrön kunnat påvisa en märkbar klimatförändring världen över, och detta har bidragit till att man inte längre anser sig ha råd att strunta i varningssignalerna och förbruka råolja i samma takt som tidigare. Dessutom bör det nämnas att det finns flera andra nackdelar med användningen av råolja såsom oljekatastrofer (mest till havs), flertalet sjukdomar som vi människor kan få utav de avgaser som användning av bland annat bensin som bilbränsle skapar.

I jämförelse med växthuseffekten är dessa problem futtiga. Kort innebär det att gaser i atmosfären särskilt vattenånga och koldioxid absorberar värmestrålning från jordytan. Detta har skett i alla tider men i och med att vi människor numera också bidrar med koldioxid till atmosfären förstörs balansen. Därmed absorberas mer värmestrålning än nödvändigt och resultatet blir global uppvärmning som innebär klimatförändringar över hela världen. Dessa relativt snabba förändringar kommer att få en förödande effekt på ekosystem. För oss människor kommer de också att medföra stora materiella skador då havsnivåer höjs på grund av nedsmältningen av framförallt det is som finns på Antarktis. Värt att nämna är de uppenbara kostnader som skapas om havsnivån höjs speciellt om man jämför med den marginella kostnad som krävs för utveckling av alternativa energikällor.

Petroleums framtid

Eftersom petroleum hittills inte har blivit ersatt av andra energikällor även om man har vetat att det inte är en hållbar utveckling kan man än så länge med ganska stor säkerhet konstatera att oljan kommer att fortsätta att vara vår främsta energikälla. Dessutom finns det teorier som indirekt talar för oljan genom att påstå att den olja som finns i jorden inte räcker till för att nå de temperaturhöjningar som även de mest konservativa forskarna ställt samman. Hursomhelst kommer oljan att fortsätta vara en betydande energikälla fram tills den dag det går åt mer energi att hitta råoljan och få upp den än den energi man får utav råoljan. När det kommer att ske vet man inte riktig men en som först visade oss att detta kommer att ske inom en snar framtid var geofysikern M. King Hubbert (1903-1989). 1956 förutsade Hubbert att USA: s oljeproduktion kommer att nå sitt tak ungefär 1979 vilket skedde sånär som på ungefär sex månader. Under andra världskriget var USA självförsörjande på olja men i dagens läge täcker den inhemska oljeproduktionen endast 10–15% av landets behov

Alternativa energikällor

I mer än ett halvsekel har petroleum varit vår överlägset mest använda energikälla. Men den har sina nackdelar bland annat som en bidragande orsak till klimatförändringarna. Dessutom kommer det inom en snar framtid att bli så hög utvinningskostnad (ur energi synpunkt) eftersom råoljan inte är lika tillgänglig längre att man helt enkelt slutar utvinna det. Detta har bidragit till att man utvecklar och använder andra energikällor helst förnyelsebara. Kol finns i mycket större mängd än olja men den är så pass miljöfarlig att den inte tas med som ett alternativ till oljan.

Kärnkraften är, i alla fall i teorin, kanske det alternativ som på medellång sikt är den mest realistiska lösningen på växthuseffekten. Minnet av den enda stora kärnkraftsolyckan, den i Tjernobyl, spökar dock fortfarande och gör det osannolikt att en global utbyggnad kommer att ske i den utsträckning som skulle behövas. Även om risken för allvarliga olyckor i moderna kärnkraftverk är minimal, gör problemet med förvaringen av kärnavfallet att få länder vill satsa helhjärtat på en övergång.

De alternativa förnyelsebara energikällor som används mest idag är vattenkraft, solkraft och vindkraft samt mycket begränsad användning av bränsleceller.

Vattenkraften som är den mest betydande energikällan bland de förnyelsebara alternativen har också sina nackdelar som försvårar en ökad vattenkraftproduktion i alla fall i länder som kommit lika långt i sin utbyggnad som i Sverige (cirka 50 % av elproduktionen). De förstör stora arealer, ekosystem skadas av det förändrade vattenflödet och i många länder tvingas stora områden evakueras bland annat i Kina där man bygger en jättedamm, Tre Raviner, som kommer att skapa en sjö som täcker flera städer.

Sol- och vindkraften är än så länge så pass begränsad och ekonomisk oförsvarbart att det kommer ta ett tag innan tekniken tillåter en mer storskalig produktion.

Bränsleceller är förmodligen den mest lovande tekniken av dessa alternativ till oljan. Med vätgas och luft (syrgas) genererar den elektricitet med vatten som enda avfall.

Konsumtion

Land	2002	2003	Andel
USA	19.761	20.070	25,1%
Kina	5.379	5.982	7,6%
Japan	5.359	5.451	6,8%
Tyskland	2.714	2.664	3,4%
Ryssland	2.480	2.503	3,4%
Indien	2.374	2.426	3,1%
Sydkorea	2.282	2.303	2,9%
Kanada	2.068	2.149	2,6%
Frankrike	1.967	1.991	2,6%
Italien	1.943	1.927	2,5%
Mexiko	1.835	1.864	2,3%
Brasilien	1.853	1.817	2,3%
Hela världen	76.631	78.112	100,0%

Den dagliga konsumtionen hos de länder som förbrukar mest petroleum har uppskattats till: (i tusentals fat - 1 fat = 159 liter)

Konsumtionen per capita är hos industriländerna uppenbarligen mycket högre än hos utvecklingsländerna. Till exempel är konsumtionen i USA år 2003 26,0 fat per invånare och i Tyskland var det ungefär 11,7 fat medan förbrukningen i Kina är 1,7 fat, Indien 0,8 fat och Bangladesh endast 0,2 fat.