Erdöl by Martin Heindl

ERDÖL

Erdöl – Referat aus IWK 2009/2010

Inhaltsverzeichnis 1. Entstehung ............................................................................... S. 1 2. Lagerung und Auffindung von Erdöl ......................................... S. 2 3. Das Rotaryverfahren ................................................................ S. 2 4. Transport .................................................................................. S. 3 5. Erdölaufbereitung und Destillation ............................................ S. 3 6. Die Veredelungen ..................................................................... S. 4 6.1. Entschwefeln ................................................................. S. 4 6.2. Cracken ......................................................................... S. 4 6.3. Reformieren ................................................................... S. 4 7. OPEC ....................................................................................... S. 5 8. Der weltweite Rohölverbrauch .................................................. S. 7 9. Erdöl im Vergleich zu anderen Energieträgern ......................... S. 8 10. Gefahren von Erdöl für die Umwelt........................................... S. 8 11. Die wahren Gründe für den Irak-Krieg ...................................... S. 9 12. Quellenverzeichnis ................................................................. S. 10

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Erdöl Erdöl ist in der Erdkruste abgelagert und besteht hauptsächlich aus Kohlenwasserstoff und lyophilem Stoffgemisch. Man benötigt diesen fossilen Energieträger zur Erzeugung von Elektrizität und als Treibstoff für die meisten Verkehrsmittel.

1. Entstehung Erdöl besteht aus einem Gemisch von Kohlenwasserstoffen, die aus tierischen und pflanzlichen Organismen entstehen. Nachdem die Organismen abgestorben sind sinken auf den Meeresgrund, um dort zu verwesen. Zur Verwesung wird Sauerstoff benötigt, dieser fehlt jedoch in den tieferen Wasserschichten. Die abgestorbenen Organismen bildeten zusammen mit Sanden, die von Flüssen ins Meer transportiert wurden, einen Faulschlamm. Dieser Faulschlamm wurde durch weitere Ablagerungen von Sand- und Tonschichten überdeckt. Unter idealen Bedingungen, wie hoher Temperatur und steigendem Druck entstehen verschiedene organische Verbindungen unter der Einwirkung von anaeroben Bakterien. Es bildeten sich in der Folge Stoffe wie Kohlenwasserstoff, Kohlendioxid und Wasser. Es bildeten sich neue Überlagerungen unter hohem Druck und durch Bewegung der Erdkruste. Danach wurden Kohlenwasserstoffe aus dem Muttergestein ausgepresst und Öl wurde vom Wasser nach oben verdrängt, bis sie auf eine undurchlässige Deckschicht treffen.

2. Lagerung und Auffindung von Erdöl Große Mengen von Erdöl befinden sich in unterirdischen Lagern unter dem Meeresboden. Die bedeutendsten Lagerstätten liegen im Nahen Osten, in den GUS-Staaten und in Nordamerika. Die Suche nach Erdgas- und Erdöllagerstätten ist mit hohen Kosten verbunden. Mittels geophysikalischer Untersuchungen werden Gebiete eingegrenzt in denen die Erfolgschancen für das Auffinden von Erdöl höher sind. Durch das Verfahren „3-D-Seismik“ wird der Untergrund bis in Tiefen von 5.000 bis 6.000 m erkennbar gemacht. Mit den ermittelten Daten der 3-D-Seismik kann man Rückschlüsse auf mögliche Lagerstätten schließen. Jedoch ist es nur durch Probebohrungen möglich, zu wissen ob sich in den Lagerstätten wirklich Öl befindet. Die Bohrtürme sind durchschnittlich 40–60 m hoch, große Bohrinseln sind vom Meeresspiegel bis zur Spitze des Bohrturmes über 200 m hoch.

3. Das Rotaryverfahren Ein Rollenmeißel wird einige Meter in der Stunde durch weiches Gestein getrieben, jedoch benötigt man bei hartem Gestein einen Diamantmeißel. Um beide Meißel zu kühlen und zu schmieren wird durch das Bohrgestänge eine Seite 2/10

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tonhaltige Flüssigkeit nach unten gepumpt. Die Temperatur nimmt auf jeweils 100 m um 3 °C zu. Die wichtigsten Erdölförderverfahren sind:  Pumpförderung: in Tiefen bis 2.000 m, wird durch Pumpen gefördert  Eruptivförderung: Es wird gelöstes Gas in die Lagerstätten eingepresst und dadurch tritt Erdöl ohne Hilfe an der Erdoberfläche aus Bei der Sekundärförderung wird Wasser oder Gas in die Lagerstätte eingepresst, um das Öl zu verdrängen. Bei der Tertiärförderung wird heißes Wasser bzw. Dampf sowie chemische Mittel eingepresst, um das Öl fließend zu machen.

4. Transport Auf dem Festland wird Erdöl vor allem in Rohrleitungen den so genannten Pipelines transportiert. Auf See kommen die Hochseetanker mit einer Ladefähigkeit von 200.000 bis 500.000 Tonnen zum Einsatz. Um die Fließfähigkeit zu erhalten, muss das Rohöl während des Transportes beheizt werden.

5. Erdölaufbereitung und Destillation Das Erdöl aus der Fördersonde enthält Gas und Salzwasser. Lässt man das Erdöl in Behältern stehen, trennen sich Gas und Salzwasser vom Erdöl. Das wasserfreie, entsalzte Rohöl ist schwarzbraun und dickflüssig. In den Raffinerien wird das Öl in seine Bestandteile aufgeteilt und weiterverarbeitet. Unter der Fraktionierung versteht man die Aufteilung in die verschiedenen Bestandteile, diese erfolgt nach den unterschiedlichen Siedepunkten in zwei Stufen bei Normaldruck und im Vakuum bei der Vakuumdestillation. Die Fraktionierkolonnen sind 20 bis 40 m hohe Zylinder, die im Inneren durch 40 bis 50 Böden in Stockwerke unterteilt sind. Auf den Böden kommt es zu einer Durchmischung von aufsteigenden Dämpfen und zurückfließendem Kondensat. Das Rohöl wird auf 350–400 °C erhitzt. Das entstehende DampfFlüssigkeits-Gemisch tritt in die Kolonne ein. Die Flüssigkeit fließt nach unten und die Dämpfe steigen nach oben und kühlen dabei ab. Es entsteht in der Kolonne ein Temperaturgefälle: Am Kolonnenkopf beträgt die Temperatur Seite 3/10

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40 °C und auf den darunter liegenden Böden wird sie immer höher, am unteren Ende der Kolonne lieget sie bei etwa 350 °C. Die Bestandteile kondensieren auf dem Boden, dessen Temperatur niedriger als ihr Siedepunkt ist. Auf den unteren Böden kondensieren größere Moleküle mit hohen Siedepunkten, auf den oberen Böden kleinere Moleküle mit immer niedrigeren Siedepunkten. Jeder Boden ist durch einen Überlauf mit dem unmittelbar darunter liegenden verbunden. Von einzelnen Böden zieht man Fraktionen ab, die aber immer noch Mischungen ähnlicher Bestandteile sind. Die Fraktionen mit einem Siedebereich über 350 °C werden in einer ähnlich gebauten Vakuumdestillationsanlage weiterverarbeitet. Durch die Verminderung des Druckes auf ein Zwanzigstel werden die Siedepunkte herabgesetzt.

6. Die Veredelungen 6.1. Entschwefeln Um die Umwelt nicht noch mehr zu belasten versucht man den Schwefelanteil zu verringern. Der enthaltene Schwefel wird in Teilschritte zu elementarem Schwefel umgewandelt. Es wird ein katalytisches Entschwefelungsverfahren verwendet.

6.2. Cracken Bei diesem Verfahren spaltet man lange Kohlenwasserstoffketten in kurzkettige Kohlenwasserstoffe. Außerdem entstehen durch das Cracken viele Chemierohstoffe.

6.3. Reformieren Dieses Verfahren verwendet man um die Oktanzahl (ROZ) im Primärbenzin zu steigern. Man benötigt einen platinhaltigen Katalysator, mit diesem Katalysator werden lange Kohlenwasserstoffketten gespalten und in anderen Strukturen wieder zusammengebaut. Die Oktanzahl beschreibt die Klopffestigkeit, d.h. die Widerstandsfähigkeit eines Vergaserkraftstoffes gegen Selbstentzündung seiner Dämpfe bei der Verdichtung im Ottomotor.

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7. OPEC OPEC heißt: Organization of Petroleum Exporting Countries. Die OPEC ist ein Interessenverband, der von den Erdölförderländern Irak, Iran, Kuwait, Saudi-Arabien und Venezuela gegründet wurde. Es hat das Sekretariat in Genf und den Sitz seit 1965 in Wien. Seit 1970 ist sie ein Rohstoffkartell. Es schlossen sich über 12 bedeutende Erdölförderländer zusammen: Algerien Libyen Irak Katar Saudi-Arabien Ecuador

Angola Nigeria Iran Kuwait Vereinigte Arabische Emirate Venezuela

Indonesien ist 2009 ausgetreten, weil ihr Erdölvorkommen beinahe erschöpft ist. Die OPEC verfügt über 40 % der Erdölproduktion und ¾ des Erdölvorkommens. Zweimal jährlich findet eine Ministerkonferenz statt, in der die Förderquoten angepasst und andere Interventionsmaßnahmen vereinbart werden. Ihr Ziel ist die Stabilisierung des Ölmarkts und somit die Sicherung ihrer Gewinne. Die OPEC hat ein Organ, das Sekretariat, das neben den Verwaltungsaufgaben auch die Zuständigkeit für Öffentlichkeitsarbeit und die Organisation umfangreicher Forschungsanstrengungen im Energiesektor innehat. Vorträge und Seminare sind ebenfalls Aufgabenbereiche des Sekretariats. Es verfügt auch über eine große Bibliothek, die den Vertretern der Mitgliedstaaten sowie Forschern und Studenten offen steht. Die Mitgliedsstaaten finanzieren das Sekretariat durch ihre Beiträge. Der Repräsentant der OPEC und Leiter des Sekretariats ist der Generalsekretär, der für drei Jahre gewählt wird. Der Präsident der OPEC ist der Ölminister des afrikanischen Staates Angola, Desidério da Graça Verissimo e Costa, der 2008 gewählt wurde. Anfangs war das Ziel der OPEC, einen gemeinsamen Schutzmechanismus gegen die internationalen Erdölgesellschaften zu errichten. Dieses Ziel wurde 1970 abgelöst durch das Bemühen die Preisentwicklung auf dem Weltmarkt durch eine gemeinsame Preis- und Mengenpolitik zu steuern. Z.B. durch die Festlegung von Förderquoten für jedes OPEC-Mitglied, die Ölpreisanhebung, eine künstliche Verknappung der Erdölreserven und Lieferboykotts gegen missliebige Staaten. Letzteres wurde gegen westliche Staaten im Nahostkonflikt angewendet. Diese Mittel machen die OPEC zu einem entscheidenden Akteur in der weltwirtschaftlichen Entwicklung. In den 1970er Jahren wurden diese Angebotsstrategien mehrfach angewendet und ließen die Erdölpreise in mehreren Schüben außerordentlich ansteigen. Während in den industrialisierten, erdölabhängigen Staaten eine Diversifizierung ihrer Primärenergiequellen stattfand (z.B. Gas, Kohle, AtomenerSeite 5/10

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gie oder technologische Maßnahmen), so haben sich die Länder der Dritten Welt immer stärker verschuldet, denn sie mussten die Erdölimporte mit Krediten bezahlen, damit ihre Industrieproduktion Aufrecht erhalten blieb. Zwar deckten Teile der OPEC-Überschüsse über den IWF die Defizite der Abnehmerländer oder Teile des Gewinnes wanderten in die Entwicklungshilfe, aber die Abnehmerländer setzen vermehrt auf Verbrauchsreduzierung, anderen Energieformen, sowie regenerativen Energien. Der Einfluss der OPEC wird zusätzlich durch die erhöhte Erdölproduktion von Russland oder Nigeria eingeschränkt. Streitigkeiten innerhalb der OPEC-Mitglieder über die unterschiedlichen Förderpotentiale, die nationalen Quoten, Territorialansprüche, führten zu Kriegen, z.B. Irak-Iran und Irak-Kuwait, sowie politische Rivalitäten schwächten die Durchsetzungsfähigkeit der OPEC zusätzlich. Der seit der Jahrhundertwende gestiegene Ölbedarf Chinas stoppte den erkennbaren Einfluss der OPEC auf die Entwicklung der Erdölpreise. Durch die weitgehende Steuerung der Nachfrage nach Öl schwindet die Bedeutung der OPEC für die Ölpreisgestaltung. Beispiel ist der Preisverfall auf unter 40 USDollar je Barrel durch die Wirtschaftskrise 2008/09. Ein Barrel Erdöl sind 158,987294928 Liter und kostet derzeit 85,60 USD (12.04.2010).

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8. Der Weltweite Rohölverbrauch Im Jahre 2008 lag der tägliche Verbrauch von Erdöl weltweit bei etwa 87 Millionen Barrel. Davon machen die USA 20,1 Millionen und die Volksrepublik China 6 Millionen Barrel aus. Dabei steigt der Verbrauch um 2 % pro Jahr an. Der Pro-Kopf-Verbrauch jedes Jahr liegt bei den Industriestaaten deutlich höher als bei den Entwicklungsländern. Während in den USA 903 Millionen Tonnen Erdöl im Jahr 2008 verbraucht wurden, benötigte Brasilien 105,3 Millionen Tonnen. Die 10 größten Erdölverbraucher sind: USA, China, Japan, Indien, Russland, Deutschland, Kanada, Brasilien, Saudi-Arabien und Südkorea.

Der Begriff „Peak Oil“ wälzt das Ölfördermaximum eines Ölfeldes auf die weltweite Rohölförderung um. Tritt der „Peak Oil“ ein, müssten enorme Investitionen getätigt werden, um die Förderung und die Weltkonjunktur sicherzustellen. Die Internationale Energieagentur (IEA) hat zuletzt im Jahr 2009 den „Peak Oil“ auf 2020 datiert, während auf der Kuwait University im Jahr 2010 ein „Peak Oil“ von 2014 errechnet wurde.

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9. Erdöl im Vergleich zu anderen Energieträgern Erdöl hat einen Anteil von 40 % vom gesamten Energieverbrauch und ist somit der am meisten genutzte Energieträger – vor Kohle und Erdgas, die jeweils etwa 20 % ausmachen. Der Vergleich von den Kohlendioxid-Emissionen, der Energieeffizienz und den Verbrennungsrückständen von Erdöl, Erdgas und Kohle zeigt, dass Erdgas der bessere Energieträger ist – auch wenn Erdöl eine höhere Energieeffizienz aufweist. Kohlendioxid-Emissionen (1 kg des Stoffs hinterlässt x kg CO2)

Energieeffizienz (1 Gramm des Stoffs erhitzt ein Wasserbad um x °C)

Verbrennungsrückstände (100 Gramm des Stoffs hinterlassen x Gramm Asche und Rußpartikel)

Erdöl

Erdgas

Kohle

3,12 kg CO2

2,14 kg CO2

3,67 kg CO2

5,7 °C

5 °C

3,2 °C

36 g

10. Gefahren von Erdöl für die Umwelt Erdöl ist nicht nur ein wertvoller Rohstoff, sondern enthält auch eine Reihe von Gesundheitsgefährdenden, teilweise sogar krebserregenden Verbindungen aus Kohlenstoff und Wasserstoff. Beispiele wären die so genannten „polyzyklischen Aromaten“ oder Substanzen wie Benzol oder Naphthalin. Ungefähr 1,3 Millionen Tonnen Erdölkohlenwasserstoffe wandern jedes Jahr im Meer. Das meiste davon durch schleichende Verschmutzung (z.B. Eintrag durch die Flüsse oder normaler Schiffsbetrieb). 8 %, das sind ungefähr 100.000 Tonnen Erdöl, gelangen jährlich durch Tankerunfälle in die Umwelt. Der größte Tankerunfall der USA war der Fall von Exxon Valdez – Ein Tankerunglück vor der Küste Alaskas. Neben unzähligen Verendeten Seevögeln, Seeottern und Robben ist das gesamte Ökosystem auf Jahre ruiniert. Die Umwelt wird bereits bei der Förderung mit Erdöl belastet, da durch die Bohrungen zunächst das Erdöl von selbst Austritt und an der Oberfläche den Boden verseucht. Ganze Wälder werden für den Bau von Förder- und Transportanalagen gerodet und Küstenregionen in Industrieanlagen verwandelt. Unfälle bei Erdölpipelines und Tankern lassen Ebenfalls Erdöl austreten. Die eingesetzten Chemikalien und der Energieaufwand zur Aufbereitung von Erdöl in den Raffinerien schädigen die Umwelt zusätzlich. Der größte Schaden für die Umwelt durch Erdöl entsteht aber bei der Verbrennung von den Erdölderivaten, wie Benzin, Kerosin und alle weiteren Stoffe aus Erdöl. Das dabei entstehende CO2 ist ein großer Faktor beim Treibhauseffekt. Neben dem austretenden Kohlendioxid verschmutzen die entstehenden Stickoxide, Seite 8/10

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Schwefeldioxid und austretenden Schwermetalle die Luft als auch den Boden und schädigen Fauna und Flora.

11. Die wahren Gründe für den Irak-Krieg Abgesehen davon, dass die USA Zugriff auf das irakische Öl haben wollen und abgesehen davon, dass sie Krieg brauchen, um ihre Wirtschaft anzukurbeln, geht es beim Irakkrieg noch um etwas anderes: Für die USA ist die Abwanderung der Welt vom Dollar zum Euro lebensbedrohend. Der Grund hierfür ist: Der US-Dollar ist in Wahrheit nicht mehr wert als das Papier auf dem er gedruckt ist. Der US-Dollar stützt sich auf die Erdölreserven dieser Welt, da diese alle in der Währung von US-Dollar gehandelt werden. Die Hauptgründe für den Irak-Krieg 2003 waren laut UN-Sicherheitsrat Colin Powell, dass Saddam Hussein (damals Staatschef vom Irak) über Massenvernichtungswaffen verfüge und in die Anschläge auf das World Trade Center am 11. September 2001 verwickelt gewesen sei. Powells Behauptungen haben sich jedoch beide als falsch erwiesen und der damalige Präsident der USA George W. Bush gab dies öffentlich zu. („The biggest regret of all the presidency has to have been the intelligence failure in Iraq“). Die wahren Gründe für den Irak-Krieg sind bis heute nicht eindeutig zu bestimmen und sorgen noch immer für Spekulationen weltweit. Der wahre Hauptgrund für den Irak-Krieg waren höchstwahrscheinlich die geopolitischen und wirtschaftlichen Hintergründe. Hier kommen wir auch zum Thema Öl. Wie kein anderes Land der Welt sind die USA abhängig von Öllieferungen aus anderen Teilen der Erde. Denn die Amerikaner verbrauchen im Schnitt pro Kopf doppelt so viel Energie wie beispielsweise die Europäer. Der Irak verfügt nach Saudi-Arabien über die weltweit zweitgrößten Erdölreserven. Die Behauptung, dass der Irak nur wegen der vorher genannten Gründe angegriffen wurde, wird unter anderem durch die Sicherheitsmaßnahmen in den eroberten irakischen Gebieten unterstrichen. Nach dem Einmarsch der US-Truppen und nach Abschluss der größeren Kampfhandlungen sicherten die amerikanischen Soldaten in erster Linie für die Ölindustrie wichtige Anlagen. Viele andere wichtige Anlagen – wie das Nationalmuseum oder das Sprengstoff-Depot – blieben ungeschützt und konnten somit ungehindert geplündert werden. Elmar Altvater (deutscher Politikwissenschaftler) zufolge sind die Motive in der Sicherung der strategischen Ölversorgung der USA zu finden. Mit dem Krieg kann sich die US-Regierung den direkten Einfluss auf die zweitgrößten Ölreserven der Welt sichern. Die vermuteten Verbindungen zur Al-Kaida, dem Terrornetzwerk von Osama bin Laden konnten trotz intensiver Suche nicht nachgewiesen werden. Auch Massenvernichtungswaffen wurden bisher nicht gefunden.

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12. Quellenverzeichnis Internet http://www.wissen.de http://de.wikipedia.org http://www.heise.de http://www.wdr.de

Bücher Hödl, Erika, u.a.: Biologie, Ökologie und Warenlehre V HAK. TRAUNER Verlag, Linz, 2008, S. 127 ff

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Alexander Rogner Daniel Reisinger Martin Heindl