Aardolie

Aardolie

Er wordt wel gezegd dat aardolie de belangrijkste substantie is die de mens ooit heeft gevonden. Dit is misschien wat overdreven, maar op het moment is in bijna alles wel aardolie verwerkt of is met een van die producten in aanraking gekomen. Aardolie is zo belangrijk geworden dat we eigenlijk niet meer zonder kunnen, en de voorraden beginnen op te raken. Maar wat is nu precies aardolie, waar komt het vandaan, en wat wordt er precies van gemaakt. Dit zijn vragen die een antwoord nodig hebben om in te zien hoe belangrijk aardolie in ons leven is geworden en hoe moeilijk het zal worden om een vervangend product te vinden.

Wat aardolie precies is

Planten produceren door middel van fotosynthese glucose, dit is een energierijke stof die de plant gebruikt om te groeien, en om energie mee te kunnen geven voor de volgende generatie, in de voor van suikers. Sterft die plant, en wordt deze afgesloten van zuurstof, krijgen bacteriën niet de kans om de plant te gebruiken als brandstof om zich voort te planten.

Dus omdat de energie die nog in de plant zit niet verbruikt wordt door kleine of grote organismen (planteneters) blijft de energie bewaart. Dit kan bijvoorbeeld gebeuren doordat de plant onder water komt te liggen, of in een kleilaag. Het hiervoor beschreven proces speelde zich miljoenen jaren geleden ook al af. In het carboon. Maar dan bij plankton in de oceanen. Plankton zijn kleine organismen die in de zee leven. Als veel van dit plankton in een laag op de bodem van de oceaan komt te liggen en daarna bedekt wordt door een laag met zand of klei en steeds dieper de bodem in zakken, kan dit door druk en warmte omgevormd worden in aardolie.

Aardolie is dus vergane micro-organismen, maar waarom is het voor ons nou zo een handige brandstof en grondstof voor kunststof voorwerpen? Dit komt vooral omdat aardolie relatief makkelijk gewonnen kan worden en bij de verdere verwerking makkelijk verschillende soorten brandstoffen en grondstoffen onttrokken kunnen worden uit de ruwe aardolie. Hoewel de voorraden aardolie op beginnen te raken gebruiken we steeds meer van dit zwarte goud.

Producten uit aardolie

Aardolie bestaat uit veel verschillende organische verbindingen die ingedeeld kunnen worden in 3 hoofdgroepen. Die hoofdgroepen zijn gevormd door hun verschil in kookpunt. En dus door de sterkte van hun moleculaire bindingen.

Die verschillende eigenschappen bepalen ook de structuur van de stoffen, van het zeer vluchtige kerosine, tot bitumen, oftewel asfalt. Maar om deze stoffen van elkaar te scheiden is wel een complexe methode, tenminste daar lijkt het op als het voor de eerste keer uitgelegd wordt. Maar er wordt alleen maar gebruik gemaakt van het eerder genoemde verschil in kookpunt en vluchtigheid, hoe snel een vloeistof verdampt.

Deze verschillende kookpunten variëren van 15 graden Celsius tot 1000 graden Celsius. En hoe hoger de temperatuur, hoe meer delen van de ruwe aardolie een gas zullen worden, wat altijd boven de nog vloeibare residuen zal blijven. Wanneer aardolie uit twee delen zou bestaan zou het destillatie proces hiermee klaar zijn, de enige twee delen zijn van elkaar gescheiden.

Maar omdat aardolie uit veel meer delen bestaat, worden in de destillatie toren, want we hebben het hier echt over een toren, verschillende verdiepingen of fracties onderscheiden. In elk van die verdiepingen komt een ander deel van de ruwe aardolie terecht. Grof gezegd komt het er op neer dat de stoffen met het laagste kookpunt zich boven in de toren verzamelen en de stoffen met het hoogste kookpunt helemaal beneden.

Globaal ziet dit er zo uit:

De destillatie

Maar hoe gaat die scheiding van de ruwe aardolie nou precies in zijn werk? Allereerst moet de aardolie natuurlijk gewonnen worden uit de grond. Dit gebeurt door middel van olieplatformen op zee. Op de Noordzee bijvoorbeeld staan er een paar. Vanuit die boorplatformen wordt de olie vervoerd naar land. Soms gebeurd dit via schepen maar soms ook via een pijpleiding die rechtstreeks naar de raffinaderijen leiden. In het geval dat de olie met schepen wordt vervoerd moet de olie soms ook nog via land vervoerd worden naar de raffinaderijen. Ook dit gebeurd weer via pijpleidingen.

Aangekomen in de raffinaderijen wordt de ruwe olie eerst gefilterd, om onzuiverheden uit de olie te halen. Hierna word de olie voor verwarmd tot 120 graden Celsius. Dan gaat het via leidingen naar de eigenlijke destillatie toren. Deze toren is zo een 40 meter hoog en bestaat zoals al eerder gezegd uit meerdere
Verdieping. In de toren komt het helemaal onderin aan, hier is het ook het warmst en bevinden zich dus de zwaarste stoffen uit de ruwe aardolie. De aardolie wordt onder in de toren dan ook 350 graden Celsius. Deze temperatuur zit ver boven het kookpunt van veel van de fracties van de ruwe olie. Hierdoor verdampen een heleboel vloeistoffen. Omdat deze lichter zijn dan de nog vloeibare residuen (asfalt en dergelijke) zal het gas gaan stijgen en komt aan bij een volgende verdieping, waar de temperatuur lager is. Hier is het zo een 300 graden Celsius. Deze temperatuur is lager dan het kookpunt van gasolie of diesel, waardoor dit condenseert en zich verzameld op een schotel. Vanaf deze schotel wordt de gasolie afgetapt.

Zo verloopt het ook met de andere fracties van aardolie, tot aan de lichtste fractie van olie, LPG oftewel liquefied petroleum gas, vloeibaar petroleum gas. Dit gas bestaat vooral uit propaan C3H8(g) en butaan C4H10(g) en wordt bijvoorbeeld gebruikt als campinggas.

Uit deze tekening zie je dat na destillatie het grootste deel van aardolie diesel en stookolie en bitumen wordt. Hier is echter niet de grootste vraag naar. De grootste vraag is naar benzine, en nafta waaruit kunstoffen gemaakt wordt. Hierdoor zou er een groot overschot aan asfalt zijn en een groot tekort aan auto benzine. Daar is echter een oplossing op gevonden. Omdat asfalt uit grote moleculen bestaat, meer dan 25 koolstof atomen, zou je kunnen bedenken dat daar meerdere moleculen uit te halen zijn met bijvoorbeeld 7 koolstof atomen, goed voor heptaan. Dit is het hoofdbestanddeel van benzine. En dat splitsen van grote moleculen gebeurd ook, men kraakt als het waren de grote moleculen in kleinere.

Kraken

Kraken is niets anders dan het onder druk verhitten van de stookolie, of andere zware residuen. Hierdoor kunnen zware stoffen opgedeeld worden in lichtere stoffen met een lager kookpunt.

Ontzwaveling

In sommige fracties zit zwavel, als dit niet uit de fracties zou worden verwijdert, en dus uiteindelijk oxideert, ontstaat zwaveldioxide en dit zou het milieu ernstig verzuren. Dus de fracties die zwavel bevatten moeten door een ontzwaveling procedure heen. Deze gaat als volgt:

Eerst wordt de oliefractie verwarmd tot 300 graden Celsius en onder druk gezet. In deze toestand wordt het

door een katalysator geleid, een katalysator is een stof die bij het gebruik niet verbruikt wordt. Dat is in dit geval cobalt-molybeen. Omdat de olie langs de cobalt-molybeen wordt geleid in de aanwezigheid van waterstof, reageert de zwavel met waterstof en vormt H2S dit kan in de gas fase van de olie makkelijk gescheiden en verder gebruikt worden. De ontzwavelde olie kan verder gedestilleerd worden naar benzine en andere kleine fracties.

Milieu

Er wordt dus wel wat gedaan om te zorgen dat het milieu niet verzuurd, maar bij de verbranding van alle olie fracties komen broeikasgassen in de lucht. Zoals CO2. Dit dragen bij aan het broeikaseffect, dit broeikaseffect bestaat al sinds de mens leeft en houd ons ook in leven. Maar omdat er steeds meer CO2 in de lucht komt, wordt dit effect steeds vergroot. Dit is duidelijk een slecht teken. Buiten dit begint de olie ook nog eens op te raken, waardoor we binnenkort zonder zullen zitten. In 2010 zelfs zal de vraag al boven het aanbod uitkomen waardoor de prijs sterk zal stijgen.

Wat valt hier nou aan te doen? Planten zetten CO2 om in energierijke stoffen, zoals ik al eerder gezegd heb. Dit doen ze onder invloed van licht. Hierdoor kom ik op het idee om met behulp van planten CO2 om te zetten in brandbare en energie rijke stoffen, dit is dus een nieuwe vorm van zonne-energie, want dat is er natuurlijk al. Maar het rendement van de oude vorm van zonne-energie is erg laag, namelijk 0,6 procent. Dit betekent dus dat de overige 99.4 van de energie die de aarde bereikt onbenut blijft. Ik denk dus dat het onderzoeken van nieuwe manier om de energie van de zon om te zetten in brandbare stoffen zeker de moeite waard is.