Ropa, nazývaná aj čierne zlato, je jedným z najcennejších darov Zeme a základnou surovinou, ktorá poháňa globálnu ekonomiku. Od nepamäti ľudstvo využíva horľavé látky organického pôvodu nachádzajúce sa v zemskej kôre, medzi ktoré patrí okrem ropy aj zemný plyn, asfalt a zemný vosk. Tieto látky tvoria skupinu živíc, ktoré hrali významnú úlohu v histórii civilizácií.
Od praveku po priemyselnú revolúciu
Už v staroveku poznali zápalné plyny unikajúce z ložísk ropy, ktoré boli uctievané v chrámových ohňoch na Apšeronskom polostrove. Babylončania využívali asfalt ako maltu a dokonca aj na kúrenie. Číňania hlbokými vrtmi ťažili ropu, ktorú po očistení používali na kúrenie pri odparovaní soľných roztokov. Indiáni v Severnej Amerike ťažili ropu už od dávnych čias na miestach, kde sa ťaží dodnes. V starom Grécku sa ropa používala na balzamovanie mŕtvol a v starom Ríme na svietenie.
V polovici 19. storočia sa objavili snahy nahradiť rastlinné oleje určené na svietenie minerálnymi olejmi. Destiláciou bitúmenových bridlíc sa získaval olej, ktorý bol v lampách dobrou náhradou. V roku 1853 sa v Amerike uskutočnili prvé pokusy s použitím penylvánskych minerálnych olejov na svietenie, ktoré viedli k založeniu prvej petrolejárskej spoločnosti Rock-Oil-Company.
Zrod moderného ropného priemyslu
Priemyselná ťažba ropy sa začala písať v roku 1859, kedy Edwin Drake vykonal prvý hlboký vrt v Pensylvánii. Tento objav viedol k objaveniu bohatých ložísk ropy, z ktorej sa získavalo 70-85 % svietivého oleja - petroleja, ktorý sa dlho stal hlavným produktom. V Amerike sa rozšírila „petrolejová horúčka“, vznikali nové ropné polia a malé rafinérie. John D. Rockefeller v 60. rokoch 19. storočia zjednotil tieto podniky do spoločnosti Standard Oil Company, ktorá sa postupne stala americkou petrolejovou veľmocou.
V Haliči, kde bola ropa známa už stáročia, sa začala destilácia ropy v malom roku 1817. Priemyselná ťažba a rafinácia (čistenie) ropy boli zavedené v roku 1855 lekárnikom Ignácom Łukasiewiczom.
Vznik ropy: Záhada anorganická či organická?
O vzniku ropy existuje viacero teórií. Pôvodne prevládala anorganická teória, ktorá predpokladala vznik ropy pôsobením vody na karbidy kovov, podobne ako vzniká acetylén z karbidu vápenatého. Táto teória však stratila na význame po objave, že takmer všetky ropy vykazujú optické vlastnosti, ktoré vylučujú ich vznik z anorganických zlúčenín.
Dnes je všeobecne uznávaná organická teória. Engler predpokladal, že ropa vznikla pôsobením vysokých teplôt a tlakov na tuky. Jeho pokusy s destiláciou rýbích tukov a iných olejov pri vysokom tlaku potvrdili možnosť vzniku olejov podobných prírodnému petroleju. Diskusia však stále prebieha o obrovských zdrojoch tukov, ktoré by mohli byť základom pre vznik ropy.
Geologické uloženie a vznik ložísk
Ropa sa nachádza v rôznych hĺbkach zemskej kôry a v rôznych geologických útvaroch, od silúru až po treťohory. Vyplňuje póry hornín, ich rozsadliny a trhliny. Najstaršie útvary s väčším množstvom ropy sa nachádzajú v Kanade a severovýchodných oblastiach USA (silúr a devón). Nemecká a časť haličskej ropy pochádza zo strednej doby geologickej, ale väčšina patrí do starších treťohôr.
Väčšina ložísk ropy vznikla v treťohorách, vrátane ložísk v Texase, Louisiane, Mexiku, Kalifornii a na Sundských ostrovoch, Jave, Borneu, Sumatre, v Zadnej Indii a Japonsku. Najbohatšie americké polia (Kansas - Oklahoma) sú uložené v karbónskych bridliciach a pieskoch.
Gbelské ložiská ropy sú vytvorené v súvislých polohách pieskovcov v dvoch horizontoch. Prvé ložisko je druhotného pôvodu a bolo vytlačené na toto miesto geologickou poruchou. Druhé ložisko, oveľa výdatnejšie, má hrúbku 1 až 7,8 metra. Ropa z Turzovky sa vyrovná najlepším penylvánskym naftám, obsahuje 8 % parafínu a 25 % benzínu.
Techniky ťažby ropy: Od ručného čerpania po hĺbkové vŕtanie
Najstaršie metódy ťažby ropy spočívali v ručnom čerpaní oleja nahromadeného v ropných jamách. Pokrok predstavovalo ťaženie pomocou šachiet a štôlní, ktoré bolo možné použiť len pri malých hĺbkach. Skutočným prelomom bolo hĺbkové vŕtanie, ktoré zaviedol Drake a zdokonalil William Smith. V roku 1859 Smith dosiahol pomocou vŕtania ropu z hĺbky 10 metrov bez čerpania.
Vrtné práce sa vykonávajú pomocou vrtného dláta, ktoré rozsekáva horninu. Existuje mnoho vrtných súprav, najčastejšie sa používa kanadské vŕtanie s pevnými tyčami alebo americké lanové vŕtanie. V gbelských závodoch sa vrtá „na sucho“ aj „s výplachom“.
Pri vŕtaní sa používa žeriav umiestnený na vysokej drevenej veži, poháňaný parným strojom alebo motorom. Do vrtu sa pridáva malé množstvo vody na uľahčenie rozomieľania horniny. Na udržanie zvislého smeru a zvýšenie účinnosti úderov sa používa ťažký tyčový nadstavec (obtěžník). Pre tlmenie nárazov slúžia tzv. nožnice.
Pri rozbíjaní horniny vzniká blato, ktoré sa vyberá tzv. lyžicami. Lyžica je dutý valec so záklopkou, ktorá sa pri spúšťaní otvára a pri vyťahovaní zatvára. Tento proces spomaľuje postup práce. Denný výkon závisí od vlastností vŕtanej horniny.
Pri vŕtaní s výplachom sa drť odstraňuje vodou vháňanou pod tlakom. Tento spôsob sa nazýva priamy výplach. Pri nepriamom výplachu sa voda vháňa do vrtu a kal stúpa vrtným dlátom nahor.
Vrtná diera sa zabezpečuje proti zosuvu vyztužovaním železnými rúrami rôznych priemerov. Dôležitou prácou je „uzavretie vody“, aby sa zabránilo vytlačeniu ropy z ložiska. Každý vodonosný horizont sa musí uzavrieť vnútornou kolónou.
Ak vrtné dláto narazí na ropné ložisko pod silným tlakom zemných plynov, môže dôjsť k erupcii ropy vo forme naftovej fontány. Najväčšia takáto fontána vytryskla v roku 1916 pri Tampicu v Mexiku, kde za 24 hodín vytekalo 37 000 ton ropy. Zvyčajne sa však ropa z vrtov čerpá špeciálnymi čerpadlami.
Naučte se obchodovat ropu I Tržní fundamenty (7.3.2023)
Skladovanie a doprava ropy: Od zemných jám po tankery
Ropa sa skladovala v jamách vykopaných pri vrte alebo v drevených sudoch. V Kalifornii, Texase, Baku a Haliči sa ropa skladovala v rozsiahlych zemných jámach hĺbky 3-5 metrov, olemovaných nepriepustnou hlinou. Ambuty v Baku pojmú cez 800 000 ton ropy.
Aby sa zabránilo stratám vyparením, ropa sa zhromažďuje v železných nádržiach - tankoch, ktoré majú tvar valcov a obsahujú 200-10 000 m³. Vodná a námorná doprava využíva tankové lode. V roku 1861 bolo prvých 5 barelov petroleja prepravených z Filadelfie do Európy. V roku 1912 Standard Oil Company postavila najväčšiu tankovú loď s kapacitou 9400 ton petroleja.
Závažným faktorom v doprave ropy sú ropovodné súpravy (pipe lines). Prvé takéto potrubie bolo zhotovené v roku 1874 v Hornej Berme z bambusových a v tom istom roku v Titusville v Pensylvánii zo železných rúr. V roku 1881 bolo postavené prvé potrubie spájajúce pensylvánske ropné okrsky s pobrežím.
Existujú dva typy potrubí: zberné, ktoré zhromažďujú ropu do hlavných zberných staníc, a diaľkové, ktoré dosahujú dĺžku aj cez 1000 km. Priemer potrubí je 5 až 8 palcov. Vzdialenosť medzi prečerpávacími stanicami je 50 až 110 km. Ropa sa tlačí čerpadlami pod tlakom 60 - 80 atmosfér, pri väčších vzdialenostiach až 210 atmosfér.
Chemické zloženie a vlastnosti ropy
Špecifická hmotnosť ropy (hmotnosť 1 cm³ v g) je charakteristická pre jednotlivé druhy a pohybuje sa v širokých medziach, najčastejšie 0,8 - 0,9 g/cm³. Čím menšia špecifická hmotnosť, tým je ropa cennejšia, pretože obsahuje viac benzínu.
Farba ropy je veľmi rôznorodá, od žltej cez hnedú, červenohnedú, gaštanovohnedú až po takmer čiernu. Zriedkakedy býva bezfarebná. Zápach je podmienený zložením ropy. Nízko variace uhľovodíky parafinové a nafténové dávajú rope príjemnejší zápach.
V technickom zmysle sa parafínom nazýva zmes pevných uhľovodíkov s 23 až 29 atómami uhlíka v molekule. Ropy môžu obsahovať až 12 % parafínu. Ropy s obsahom nad 2 % parafínu sa nazývajú parafínové, s obsahom pod 0,5 % bezparafínové (napr. bakušská a gbelská ropa). Tieto ropy poskytujú cenné mazacie oleje, ktoré netuhnú v mraze.
Olefíny a uhľovodíky s nižším obsahom vodíka, ako aj produkty ich polymerizácie, sú súčasťou podielov ropy s vyšším bodom varu. Tieto uhľovodíky spôsobujú, že sa ropa na vzduchu okysličuje, hustne a živicovatie. Benzol a jemu podobné uhľovodíky sa nachádzajú v niektorých ropách.
Kyslík sa v rope vyskytuje vo forme tzv. kyselín petrolejových, asfaltovitých látok a živíc, ktoré sú produktmi okysličovania.
Zloženie gbelskej ropy je typické: C 87,3 %, H 11,1, O 1,3, S 0,25, N 0,05 %.
Svetová produkcia a politický vplyv ropy
Produkcia ropy sa každoročne mení. V posledných desaťročiach dominujú Spojené štáty, ale významnými producentmi sú aj Rusko, Venezuela, Mexiko, Saudská Arábia a ďalšie krajiny.
Ropa sa stala nielen predmetom obchodných záujmov, ale aj politickým faktorom. Od začiatku 20. storočia bola ropa monopolom Spojených štátov. Iné krajiny, ako napríklad Veľká Británia, si uvedomovali strategický význam zabezpečenia dostatočných ropných zdrojov pre prípad vojny. To viedlo k súpereniu medzi americkou Standard Oil Company a britskými spoločnosťami, ktoré ovládali východné oblasti.
Nemecko sa tiež snažilo zbaviť závislosti na americkom monopole, čo bolo súčasťou jeho programu "Drang nach Osten". Stavba bagdadskej železnice mala viesť cez severnú Mezopotámiu, kde boli objavené bohaté ložiská ropy, ktoré malo Nemecko právo využiť.
Ruské ropné zdroje boli dlho predmetom záujmu Ameriky a Anglicka. Po ruskej revolúcii sovietska vláda zrušila všetky zmluvy a vyhlásila ruský priemysel za štátny monopol. Produkcia ruskej ropy klesla, ale neskôr sa sovietska vláda dohodla so Standard Oil Company na ťažbe a predaji ropy. Tento boj o vplyv skončil víťazstvom Ameriky.
Ropné destiláty a ich využitie
Ropa je základnou surovinou pre rafinérsky priemysel, kde sa spracováva na rôzne produkty. Hlavnými produktmi sú palivá, ale aj suroviny pre petrochemický priemysel.
Benzín
Benzín je zmesou uhľovodíkov s 3 až 12 atómami uhlíka, ktorá sa získava destiláciou ropy a má bod varu v rozmedzí 30 až 210 °C. Jeho kvalita sa meria oktánovým číslom, ktoré udáva odolnosť voči detonáciám (klepaniu motora). Zvyšovanie oktánového čísla je kľúčové pre dosiahnutie vyššieho výkonu zážehových motorov.
Vývoj kvality benzínov zahŕňal postupné znižovanie obsahu olova, ktoré bolo kedysi najpoužívanejšou antidetonačnou prísadou. Dnes sa vyrába bezolovnatý benzín, najčastejšie s oktánovým číslom 95 (Eurosuper). Dôležitými faktormi sú aj znižovanie obsahu aromatických uhľovodíkov, benzénu a síry, ako aj celková volatilita.
Motorová nafta
Motorová nafta je jedným z najdôležitejších produktov rafinérií, získavaným destiláciou ropy a ďalšími procesmi. Je to zmes uhľovodíkov s 12 až 22 atómami uhlíka, s bodom varu približne 180 až 370 °C.
Jej kvalita sa posudzuje podľa rôznych ukazovateľov, vrátane správania sa za nízkych teplôt. Zaviedli sa parametre ako bod zákalu (teplota, pri ktorej sa začínajú vylučovať kryštáliky parafínov) a bod filtrovateľnosti (najnižšia teplota, pri ktorej nafta ešte prechádza cez sitko).
Z hľadiska ochrany životného prostredia sa kládol dôraz na znižovanie obsahu síry v motorovej nafte. V súčasnosti sa vyrába nafta s obsahom síry maximálne 10 mg/kg. Na zlepšenie vlastností sa používajú rôzne aditíva.
Topné oleje
Topné oleje boli v minulosti masovými produktmi, ale s rozvojom plynofikácie ich význam poklesol. Dnes predstavujú len malú časť produkcie rafinérií. Aby sa zabránilo zneužívaniu na pohon motorov, sú ľahké a extralight topné oleje farbené a značené.
Extralight topný olej (TOEL) je zmes uhľovodíkov s bodom varu prevažne 150 až 370 °C, určený pre ekologicky citlivé oblasti a vykurovanie domácností. Jeho kvalita sa riadi normami výrobcov.
Petrochemický priemysel a životné prostredie
Ropa je základnou surovinou aj pre petrochemický priemysel, ktorý vyrába široké spektrum organických a anorganických chemikálií. Petrochemické závody využívajú frakcie z rafinérií na výrobu plastov, hnojív, rozpúšťadiel a mnohých ďalších produktov.
Ťažba a spracovanie ropy však predstavujú aj značné riziko pre životné prostredie. Úniky ropy z vrtných plošín a tankerov môžu spôsobiť katastrofálne škody na ekosystémoch. Výbuch vrtnej plošiny Deepwater Horizon v Mexickom zálive a havária tankera Atlantic Empress sú príkladmi takýchto katastrof.
Pri boji proti únikom ropy sa používajú rôzne metódy, vrátane chemikálií na neutralizáciu ropy. Spoločnosť PCC Group ponúka produkty ako EXOdis OS6, ktoré pomáhajú zmierňovať znečistenie vody ropnými derivátmi.
Petrochemická výroba tiež prispieva k znečisteniu ovzdušia, hydrosféry a pedosféry. Do odpadových vôd sa dostávajú fenoly a iné škodliviny, ktoré môžu spôsobiť vážne problémy pre vodné ekosystémy.
Napriek environmentálnym výzvam zostáva ropa kľúčovou surovinou, ktorá poháňa moderný svet a jej význam v globálnej ekonomike bude pravdepodobne naďalej významný.
