MINERALÖL IN DEUTSCHLAND - ENTSTEHUNG - Gunvor Raffinerie Ingolstadt
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JUNI 2015 JAHRGANG 57
MINERALÖL IN DEUTSCHLAND
NATURWISSENSCHAFT UND TECHNIK IM UNTERRICHT
4 3 2 1
ENTSTEHUNG FÖRDERUNG VERARBEITUNG NUTZUNG
Z E I T B I L D W I S S E N MINERALÖL
INHALT
04
14
18
22
03 Vorwort 28 Arbeitsblatt 1: Die Entstehung von Erdöl
04 Zahlen und Fakten 29 Arbeitsblatt 2:
06 Ein ganz besonderer Stoff Die atmosphärische Destillation
12 Die Entstehung von Erdöl 30 Arbeitsblatt 3: Der Ölpreis
14 Wo ist mein Öl? 31 Arbeitsblatt 4:
16 Unter Druck Biokraftstoffe – eine Alternative?
18 Tanker, Trassen, Tankstellen 32 Arbeitsblatt 5:
20 Höchst raffiniert! Energie, Wachstum und CO2
22 Cracker und Coker 33 Arbeitsblatt 6: Oktanzahl und Verzweigung
24 Interview 34 Glossar
26 Hinweise für Lehrkräfte 35 Impressum, Fotonachweis,
Lösungshinweise
36 Lesetipps, Linktipps
2
VORWORT
Liebe Lehrerinnen und Lehrer,
Mineralöl ist vielleicht der wichtigste Rohstoff unserer modernen Welt und zeichnet
sich durch eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten aus. Als Kraftstoff für den
Verkehr, als Energieträger für Industrie, Gewerbe und Haushalte, als Schmierstoff
sowie als Rohstoff für die chemische Industrie ist Mineralöl aus unserem Leben
nicht wegzudenken.
Kein anderer Energieträger lässt sich vergleichsweise so einfach transportieren
und kein anderer Rohstoff so einfach verarbeiten und so vielfältig verwenden wie
Mineralöl. So wurde Öl seit der Mitte des zwanzigsten Jahrhunderts zu einem der
größten Handelsgüter der Welt und hat zur Entwicklung der modernen Gesell-
schaft so viel beigetragen wie kaum ein anderes Wirtschaftsgut.
Mineralöl spielt im Energiemix der Bundesrepublik nach wie vor eine bedeutende
Rolle. Und dies wird voraussichtlich auch in den nächsten Jahrzehnten so bleiben.
Gleichzeitig waren und sind die Diskussionen um die Nutzung von Mineralöl oft
sehr kontrovers.
Das vorliegende Zeitbild WISSEN „Mineralöl in Deutschland“ ist Teil der Bildungs-
reihe des Zeitbild Verlags zu Fragen der künftigen Energieversorgung. Es liefert
Ihnen aktuelle Daten und Fakten sowie Hintergründe und Meinungen. Es soll dazu
beitragen, dass Ihre Schülerinnen und Schüler sich durch eine kritische Auseinan-
dersetzung mit dem großen Themenkomplex Erdöl bzw. Mineralöl sachkundig an
der gesellschaftlichen Debatte um die zukünftige Nutzung von fossilen Energieträ-
gern beteiligen können.
Ihre Zeitbild-Redaktion
3
Z E I T B I L D W I S S E N MINERALÖL
Mineralöl
PRIMÄRENERGIEVERBRAUCH
in Deutschland, 2013
Quelle: AG Energiebilanzen
0,8
ANDERE
7,6 33,6
in Zahlen KERNENERGIE MINERALÖL
11,8
BRAUNKOHLE
2013
10,4 %
Import- ERNEUERBARE
kosten
Rohöl
12,9 22,9
55,3 STEINKOHLE ERDGAS
Mrd.
Euro
ROHÖLVERSORGUNG
in Deutschland, 2013
93,2
Mio. Tonnen
90,6
Mio. Tonnen
Importmenge
(97 %)
2013
2,6
Mio. Tonnen
heimische Quelle: BAFA, LBEG
Produktion (3 %)
2013
4
ENTWICKLUNG DES KRAFTSTOFFVERBRAUCHS
in Deutschland, 2013
Quellen: MWV, Statista
Inlandsabsatz von Ottokraftstoff Inlandsabsatz von Dieselkraftstoff Inlandsabsatz von leichtem Heizöl
1990 2013 1990 2013 1990 2013
31,3 Mio. t 18,4 Mio. t 21,8 Mio. t 34,8 Mio. t 31,8 Mio t 19,8 Mio. t
BEDEUTUNG DES MINERALÖLSEKTORS FÜR DIE BESCHÄFTIGUNG IN DEUTSCHLAND
in Tausend
Quelle: HWWI 2014, Zahlen gerundet
Mineralöl-
verarbeitung
240
30 direkt 210 indirekt/induziert
Indirekte Arbeitsplätze entstehen durch
Großhandel Auftragsvergaben der Mineralölwirtschaft an
Zulieferer und Dienstleister. Induzierte Arbeits-
120 plätze entstehen aufgrund von Einkommens-
50 direkt 70 indirekt/induziert effekten, durch gesteigerten Konsum der
direkt und indirekt Beschäftigten im regionalen
Einzelhandel
Umfeld der Mineralölwirtschaft.
160
120 direkt 40 indirekt/induziert
WIE VIEL ÖL STECKT IN ALLTAGSPRODUKTEN?
Quelle: BP Deutschland
68 g 29 g 99 g 0,6 l 2,4 l 0,5 l 0,4 l
PET-FLASCHE PLASTIKTÜTE HANDY SCHUHSOHLE FERNSEHER TASCHENRECHNER HEMD
Steuerabgaben der Mineralölwirtschaft:
Mineralölsteuer bzw. Energiesteuer 39,4 Mrd. Euro
Quelle: Statistisches Bundesamt, 2013
Umsatz in der Mineralöl verarbeitenden
Industrie in Deutschland 93,7 Mrd. Euro
Quelle: Stat. BA, VCI
5
Z E I T B I L D W I S S E N MINERALÖL
Ein ganz
besonderer Stoff
Erdöl ist noch immer der wichtigste Rohstoff der Industrienationen. Keine
andere Ressource hat für die Entwicklung der modernen Welt so viel beigetragen
wie das „schwarze Gold“. Was vor Millionen von Jahren unter enormem Druck
und mithilfe von Bakterien entstand, ist heute aus unserem Leben nicht mehr
wegzudenken – unser Lebensstil basiert zu großen Teilen auf Erdöl.
56 %
Deutschland zählt zu den führenden Volkswirtschaften Maisstärke, Zuckerrüben oder Pflanzenöl VERKEHR
der Welt und ist damit auch einer der größten Ölverbrau- enthalten. Bisher werden diese pflanzlichen
cher. Tag für Tag nutzen die 80 Millionen Menschen in Kohlenstoffquellen noch sehr wenig zur
Deutschland rund 250.000 Tonnen Mineralöl, insgesamt Herstellung von Kunststoffen,
sind das über 90 Millionen Tonnen im Jahr. Der überwie- Lacken, Schmierstoffen
gende Teil, über 80 Prozent, wird zur Energieerzeugung und Feinchemikalien
eingesetzt: Benzin und Diesel als Treibstoffe für Fahrzeu- genutzt. Forscher
ge und Maschinen, Kerosin als Flugzeugtreibstoff und weltweit arbeiten
Heizöl für die Wärmeversorgung zu Hause. mit Hochdruck
Bestandteile des Rohöls werden für die Herstellung daran, dass nach-
von nahezu allen chemischen Erzeugnissen verwendet. wachsende Roh-
Für die chemische Industrie ist Rohöl von großer Bedeu- stoffe in naher
tung, es dient als Ausgangsmaterial für die Herstellung Zukunft auch in
einer großen Palette von chemischen Erzeugnissen. Alle großtechnischem
Produkte, die Kunststoffe enthalten, basieren auf dem Maßstab nutzbar und
aus dem Rohöl raffinierten Mineralöl. Sei es die Wohn- bezahlbar werden. Im Mo-
zimmercouch, die Innenausstattung des Autos, Teppich- ment ist noch nicht abzusehen,
böden, Haushaltsgeräte, Folien, Matratzen, Kreditkarten, wie sich dieses Forschungsfeld in den
Computergehäuse, Farben, die Rahmen von Kunststoff- nächsten Jahren entwickeln wird. Weitere
fenstern, Textilien und sogar die Zahnbürste. Pflegemittel Alternativen, die das Erdöl ersetzen können, werden
und Kosmetika wie Seife, Haarspray, Waschmittel, Sham- seit einigen Jahren intensiv erforscht. Zu diesen Alter-
poo, Vaseline und sogar viele Arzneimittel enthalten Stof- nativen gehören auch die Biotreibstoffe. Der Anbau
fe, die aus Erdöl hergestellt wurden. Der Erdölanteil einer und die Verarbeitung von Mais, Raps, Zuckerrohr oder
Aspirintablette zum Beispiel beträgt rund 30 Prozent. So- Palmöl wurden in den letzten Jahren weltweit intensi-
gar Windkraftanlagen enthalten Stoffe, die ursprünglich viert, um daraus Biodiesel und Bioethanol herzustellen
aus Erdöl gewonnen wurden. Sie sind in den Verbund- und damit fossile Treibstoffe zu ersetzen beziehungs-
werkstoffen der Rotoren enthalten. Es gibt kaum einen weise zu ergänzen. Sie sollen dabei helfen, die Kohlen-
anderen Rohstoff, der das moderne Leben so geprägt hat stoffdioxid-Emissionen des Verkehrs zu mindern; auch
wie das Erdöl. die Abhängigkeit von Erdölimporten soll so reduziert
Erdöl enthält viel Kohlenstoff und ist daher ein wichtiger werden. Ob die Biotreibstoffe letztendlich ökologisch
Ausgangsstoff für die Industrie. Kohlenstoff ist aber auch und sozial verträglich sind, wird derzeit in Fachkreisen
in nachwachsenden Rohstoffen wie zum Beispiel in Holz, und in der Öffentlichkeit kontrovers diskutiert.
6
ENERGIEVERBRAUCH
NACH SEKTOREN
Haushalte,
Gewerbe, Handel,
Industrie Verkehr Dienstleistungen
29 % 29 % 42 %
Quelle: AG Energiebilanzen (2012)
WOFÜR BRAUCHEN WIR ENERGIEVERBRAUCH
MINERALÖL? INDUSTRIE
nach Energieträgern, 2012 in %
Steinkohle 11,4
Braunkohle 2,8
2% 20 % Mineralöl
Gase
3,8
36,2
SONSTIGE
(u. a. Stromer-
CHEMISCHE
INDUSTRIE 22 % Strom
Fernwärme
31,2
6,5
zeugung, Bitumen, HEIZUNG Sonstige* 8,1
Schmierstoffe)
Quelle: AG Energiebilanzen
* Regenerative Energien wie Holz, Torf und
andere Festbrennstoffe
ENERGIEVERBRAUCH
HAUSHALTE,
GEWERBE, HANDEL,
DIENSTLEISTUNGEN
nach Energieträgern, 2012 in %
Steinkohle 1,3
Braunkohle 0,5
Mineralöl 20,8
Gase 35,1
Strom 26,0
Fernwärme 7,0
Sonstige* 9,3
Quelle: AG Energiebilanzen
* Regenerative Energien wie Holz, Torf und andere
Quelle: Eigene Berechnungen;
Festbrennstoffe; Solar-/Umweltwärme
Bafa (Mineralöldaten 2013)
ERDÖL ENERGIEVERBRAUCH
Erdöl ist ein Stoffgemisch, ROHÖL VERKEHR
das hauptsächlich aus Koh- Das aus Lagerstätten
lenwasserstoffen besteht. gewonnene Erdöl wird MINERALÖL nach Energieträgern, 2012 in %
Entgegen der landläufigen als Rohöl (engl. „Crude Erdöle bzw. deren
Meinung liegt Erdöl nicht Oil“) bezeichnet. Es wird flüssige Derivate. Oft als Mineralöl 93,0
in Form von unterirdischen sowohl an Land (Onshore- Gegensatz zu tierischen Strom 2,0
Seen vor, sondern befin- Förderung) wie auch auf oder pflanzlichen Ölen Bio-Kraftstoffe 5,0
det sich fein verteilt in See (Offshore-Bohrung) bzw. synthetischen Ölen
Quelle: AG Energiebilanzen
den Poren und Klüften der gewonnen – teilweise bis gleicher Zusammen-
* Motorenbenzin, Diesel, Flugkraftstoffe, Autogas
umgebenden Gesteine. in sehr große Tiefen. setzung benutzt.
7
Z E I T B I L D W I S S E N MINERALÖL
Deutschland verfügt nur über geringe hei-
mische Erdölvorkommen und importiert
daher den größten Teil des Rohöls, den 10,4 % 12,1 %
wir verbrauchen. Russland ist Deutschlands GROSSBRITANNIEN NORWEGEN
größter Ölversorger, gefolgt von Norwegen
und Großbritannien. Aus diesen drei Liefer-
gebieten bezieht Deutschland über
55 Prozent seiner Ölimporte.
Die restlichen 45 Prozent des
importierten Rohöls stammen
aus aller Welt. Die Importe aus
den ehemaligen Hauptlie-
ferländern am Persischen
Golf und auf der arabischen Halbinsel
sind seit der Ölkrise von 1973 beständig
zurückgegangen, ohne dass Versorgungs-
schwierigkeiten aufgetreten wären.
1,3 %
DEUTSCHLAND ÄGYPTEN
IMPORTIERT RUND
97 %
SEINES ÖLBEDARFS
8,1 %
NIGERIA
DIE GRÖSSTEN ÖLLIEFERANTEN
DEUTSCHLANDS 2013 2,7 %
SAUDI-
Weltkarte mit farbigem Eintrag: Deutschlands Öllieferländer 2013
ARABIEN
Quelle: BAFA, MWV
2,9 % 7,3 %
ALGERIEN LIBYEN
KONVENTIONELLES NICHT-KONVENTIO- SCHIEFERÖL ÖLSAND TIEFSEEÖL
ERDÖL NELLES ERDÖL (TEERSAND)
Der überwiegende Teil des Mit dem Begriff „nicht-konven- Schieferöl wird aus Tonge- Sandstein mit einem Anteil Erdölvorkommen in meh-
heute geförderten Erdöls tionell“ werden alle Rohölar- stein gefördert, das organi- an zähflüssigen Schwer- und reren hundert Metern Was-
wird dem konventionel- ten bezeichnet, für deren sches Material enthält. Das Schwerstölen, die zum Teil sertiefe, vor allem an den
len Erdöl zugerechnet. Gewinnung erhöhter Aufwand Gestein wird im Tagebau ab- oberflächennah bzw. im Küsten von Brasilien, Nigeria,
Aufgrund der geografisch notwendig ist. Die Weiter- gebaut und auf rund 500° C Tagebau gefördert werden. Angola und Indonesien
günstigen Lage der Vor- entwicklung der Techniken erhitzt. Der Nettoenergieer- Die Trennung von Sand und sowie im Golf von Mexiko.
kommen und der guten ermöglicht eine Verringerung trag und die Ökobilanz von Öl ist aufwendig, führt aber Da die Förderung sehr teuer
Fließfähigkeit, kann das Öl des Aufwandes und die Ver- Schieferöl ist ungünstiger als zu einem für die Raffinerie- und aufwendig ist, wird es
verhältnismäßig einfach besserung der Ökobilanzen, so bei anderen Ölvorkommen, verarbeitung gut geeigneten oft zu den nicht-konventio-
gefördert werden. dass die Grenzen fließend sind. wird aber ständig verbessert. synthetischen Rohöl. nellen Vorkommen gezählt.
8
BESTÄTIGTE RESERVEN STEIGEN potenzial der derzeit bekannten Ölvorkom-
Erdöl ist für die Energieversorgung der men liegt nach Berechnungen der BGR bei
Welt von großer Bedeutung und wird es aller 653 Milliarden Tonnen. Das bedeutet: Erdöl
34,7 % Voraussicht nach noch für lange Zeit bleiben.
Während in Deutschland der Energiever-
wird auch in den nächsten Jahrzehnten aus-
reichend zur Verfügung stehen. Zwei Drittel
RUSSLAND brauch und damit auch der Ölbedarf tenden- der heute bekannten Erdölreserven befinden
ziell abnimmt, steigt die Nachfrage nach Öl sich in der Region der arabischen Halbin-
weltweit an. Neue Untersuchungen zeigen: sel. Saudi-Arabien allein verfügt über rund
Noch nie waren die sicheren Ölreserven so ein Viertel der weltweiten Vorräte. Weitere
hoch wie heute. Das belegen Daten der Bun- große Ölvorkommen befinden sich im Irak,
desanstalt für Geowissenschaften und Roh- in den Emiraten, Kuwait und Iran. Bedeuten-
stoffe (BGR). Nach Analysen der BGR haben de Vorkommen wurden auch in Mittel- und
sich die weltweit bestätigten Ölreserven in- Südamerika (v. a. in Mexiko und Venezuela)
nerhalb der vergangenen zwölf Jahre um bei- erschlossen, sowie rund um das Kaspische
nahe die Hälfte erhöht – trotz eines enorm Meer und in Afrika – hier insbesondere in
gestiegenen globalen Verbrauchs. Neue För- Algerien, Libyen, Nigeria und Angola. Zahl-
dertechniken helfen dabei, die Ausbeute aus reiche kleinere Ölfelder finden sich rund um
bestehenden Feldern zu erhöhen und neue den Globus. Die europäischen Reserven sind
Vorkommen zu erschließen. Das Gesamt- hauptsächlich in der Nordsee zu finden.
7,9 %
KASACHSTAN RESERVEN
Quellen, die heute mit vorhandenen techni-
schen und wirtschaftlichen Mitteln mit Sicher-
9,2 %
heit gefördert werden können. Es müssen drei
Bedingungen erfüllt sein: Bohrungen haben
SONSTIGE das Vorkommen bestätigt und mit heutiger
Technik und bei heutigen Preisen ist es wirt-
schaftlich förderbar.
WELTWEITE RESERVEN RESSOURCEN
UND RESSOURCEN Ölvorräte, die geologisch bekannt sind, aber
Quelle: BGR (2014) noch nicht durch Bohrungen bestätigt wurden
und derzeit nicht wirtschaftlich gewinnbar
4,1 % sind. Zu den Ressourcen gehören sowohl kon-
ASERBAIDSCHAN 653 Mrd. Tonnen ventionelle Lagerstätten als auch nicht-konven-
Gesamt tionelle Vorkommen. Ressourcen können zum
600 Beispiel mit innovativen Technologien zu neuen
Reserven entwickelt werden.
NEUE ENTWICKLUNGEN
400 435 Mrd. Tonnen
Zusätzliche Nach Einschätzung von Fachleuten werden
POLARES ÖL
Ressourcen die Ölvorräte der Welt aus heutiger Sicht vor al-
lem wegen der nicht-konventionellen Quellen
Wegen der klimatischen ausreichen, um auch einen steigenden Bedarf
200
Bedingungen in der Nähe für mehr als 100 Jahre zu decken. Neben der
des 66. Breitengrades Entdeckung und Erschließung neuer Felder
(Fördergebiete in Alaska 218 Mrd. Tonnen sind es vor allem die technisch-wissenschaft-
und Sibirien), ist die För- Sichere lichen Fortschritte, die das Ende des Ölzeit-
0 Reserven
derung von Erdöl in diesen alters, gegenüber den Annahmen von vor 20
Regionen sehr teuer und Jahren, weit in die Zukunft verschoben haben.
175 Mrd. Tonnen
aufwendig. Es wird daher oft
Gesamtverbrauch
Neue Explorations- und Produktionstechniken
zu den nicht-konventionellen 19. Jhdt. bis 2013 ermöglichen die Erdölförderung auch in bisher
Lagerstätten gerechnet. schwerer zugänglichen Lagerstätten.
9
Z E I T B I L D W I S S E N MINERALÖL
Erdöl ist kein chemisch reiner Stoff, es ist In Deutschland wurde die erste Bohrung damals häufig genutzten Waltran. Anfang
ein Stoffgemisch. Erdöl stellt mit mehreren nach Erdöl im Jahr 1856 durchgeführt. Auf- des 20. Jahrhunderts läutete die Entwicklung
hundert Komponenten eine der komple- sehen erregte kurz danach der Fund größe- des Automobils ein neues Zeitalter ein. Aus
xesten Mischungen an organischen Stoffen rer Öllagerstätten in Pennsylvania (USA), es Erdöl wurde Benzin destilliert und als Kraft-
dar, die natürlicherweise auf der Erde vor- war der Beginn des weltweiten Siegeszugs stoff für Automobile genutzt.
kommen. Erdöl besteht aus Verbindungen, des Erdöls. Leuchtöle, besonders Petroleum, Weltweit gibt es Dutzende verschiedener
die sich ganz oder überwiegend aus den schufen neue Lichtquellen, sie ersetzten den Rohölsorten. Sie unterscheiden sich nach
Elementen Kohlenstoff und Wasserstoff zu-
sammensetzen – die Kohlenwasserstoffe.
Erdöl besteht daher zu 83 bis 87 Gewichts-
prozent aus Kohlenstoff und zu 11 bis 15 WELCHE FARBE HAT ERDÖL?
Gewichtsprozent aus Wasserstoff. Diese
Farbe und Konsistenz von Erdöl variieren von transparent und dünnflüssig bis tief-
Verbindungen bilden, je nach Anzahl der in
schwarz und dickflüssig. Erdöl hat aufgrund der Schwefelverbindungen einen charak-
ihnen enthaltenen Kohlenstoffatome, leicht-
teristischen Geruch, der zwischen angenehm bis abstoßend liegen kann. Farbe, Konsis-
flüssige, schwerflüssige bis feste Sub-
tenz und Geruch sind je nach geografischer Herkunft des Erdöls sehr unterschiedlich.
stanzen. Je nach Fördergebiet sind
unterschiedliche Mengen an
Schwefel (bis zu 6 Prozent)
und Spuren von Stickstoff,
Sauerstoff und Metallen im
Erdöl enthalten.
Erdöl gelangt bisweilen als zähe schwarze
Masse an die Erdoberfläche und bildet asphalt-
artige Stoffe. Schon vor Tausenden von Jahren
nutzten die Menschen dieses Naturprodukt.
Steinzeitjäger befestigten mit klebrigem Bitu-
men (manchmal auch Pech oder Teer genannt)
ihre Pfeilspitzen. In Mesopotamien wurde
Teer benutzt, um Boote abzudichten. Persi-
sche Bogenschützen tauchten ihre Pfeile in
Bitumen und zündeten sie an.
Im 19. Jahrhundert begann die eigentliche
Erschließung der Erdöllagerstätten. Am An-
fang stand die Suche nach einem guten Lam-
penbrennstoff. Schon lange war bekannt, dass
bei Bohrungen nach Wasser gelegentlich Erd-
öl in die Bohrlöcher einsickerte. Also begann
man, direkt nach Öl zu bohren. Mitte der
1840er-Jahre erfolgte am Kaspischen Meer,
im heutigen Aserbaidschan, die erste indust-
HAUPTGRUPPEN DER KOHLENWASSERSTOFFE
rielle Ölbohrung der Welt.
PARAFFINE (ALKANE)
Gesättigte Kohlenwasserstoffe mit geraden (Normal-Paraffine)
und verzweigten (Iso-Paraffine) Ketten.
Kohlenstoffatom (C) Wasserstoffatom (H)
usw.
Methan Ethan Propan Hexan
CH4 C2H6 C3H8 C6H14
10dem Ort der Lagerstätte, der Dichte, dem und saure Rohöle mit höherem Schwefelge- lität. Aus diesen Rohölen werden bevorzugt
Schwefelgehalt und der Zähflüssigkeit des halt. Gradmesser für die Qualität der einzel- Benzin- und Dieselkraftstoffe sowie Heizöle
Öls. Aufgrund der Dichte wird zwischen nen Rohölsorten sind letztendlich die Dichte gewonnen; sie sind deshalb auch teurer als
leichten Ölen, Ölen mittlerer Dichte und und die Zähflüssigkeit des Rohöls. Leichte andere Rohölsorten. Einige Rohölsorten haben
schweren Rohölen unterschieden. Raffinerien Rohöle sind fließfähiger und der Schwefelge- eine so hohe Dichte, dass aus ihnen fast nur
trennen zudem nach dem Schwefelgehalt in halt ist in der Regel geringer. Je leichter und Produkte wie Bitumen und Schmierstoffe ge-
süße Rohöle mit geringerem Schwefelgehalt süßer ein Rohöl ist, desto höher ist die Qua- wonnen werden können.
ERDÖLSORTEN AUF DEM WELTMARKT
Auf dem globalen Erdölmarkt werden mehr als 30 Sorten angeboten. Für die Beobachtung der Preis-
entwicklung sind aber nur wenige Sorten wichtig, die sogenannten Referenzsorten. Die Mengenangabe
erfolgt in Barrel (Fass, ca. 159 Liter). 7,3 Barrel entsprechen ungefähr 1 Tonne Erdöl.
WEST TEXAS DER OPEC-KORB DUBAI FATEH
INTERMEDIATE – WTI Er gilt als Referenzmarke für die 12 wich- Das im Mittleren Osten geförderte
Das nordamerikanische Öl ist das meist- tigsten Rohölsorten der OPEC-Mitglie- Rohöl ist ein weiteres Referenzöl
gehandelte Referenzöl, mit sehr niedri- der. Meist sind es Rohölsorten mittlerer für die asiatisch-pazifische Region,
gem Schwefelgehalt und geringer Dichte, mit mittlerem Schwefelgehalt. Es wohin es auch hauptsächlich ex-
Dichte, ein typisches süßes gibt deutliche Unterschiede zwischen portiert wird. Es weist eine mittlere
Rohöl. Es eignet sich vor allem den einzelnen Sorten. Algerisches Öl ist Dichte und einen höheren Schwe-
für die Herstellung von Benzin. ein süßes, leichtes Rohöl mit geringer felgehalt auf, ist also ein mittleres,
Der niedrige Schwefelgehalt Dichte und niedrigem Schwefelgehalt, saures Rohöl.
macht das Öl sehr beliebt. Öl aus Kuwait ist ein leichtes Rohöl mit
höherem Schwefelanteil. Öl aus Venezue-
la ist ein sehr schwefelhaltiges Schweröl. URALS
BRENT CRUDE Die OPEC-Öle sind meist qualitativ nicht So heißt das russische Referenzöl.
Es repräsentiert 15 verschie- so hochwertig wie Brent oder gar WTI. Leichte Rohölsorten aus Sibirien werden
dene Ölsorten, die aus den beim Transport in den Pipelines mit
Fördergebieten in der Nord- sauren und schweren Rohölsorten aus
see gewonnen werden. Es TAPIS dem Wolgagebiet/Baschkirien gemischt
wird allgemein als süßes Rohöl Das Öl wird in Malaysia gefördert, es und die Qualität des Öls so auf einen
bezeichnet, weist allerdings gilt als das Referenzöl Asiens. Tapis Durchschnittswert gebracht – eine Roh-
einen etwas höheren Schwe- ist ein sehr leichtes Rohöl mit sehr ölsorte eher mittlerer Qualität. Es ist in
felgehalt als WTI auf und hat geringem Schwefelgehalt, Tapis ist der Regel preisgünstiger als die Sorten
eine mittlere Dichte. eine teure Rohölsorte. Brent und WTI.
OLEFINE (ALKENE) NAPHTENE AROMATEN
Ungesättigte Kohlenwasserstoffe, Gesättigte Kohlenwasserstoffe Grundgerüst der Aromaten ist der besonders
reaktionsfreudiger als Paraffine und mit Ringen aus meist fünf, sechs stabile Benzolring aus sechs Kohlenstoffato-
daher Grundstoffe für chemische oder sieben Kohlenstoffatomen men mit drei Doppel- und drei Einfachringen.
Weiterverarbeitung (auch Cyclo-Paraf- Aromaten sind beständig
fine genannt); gegen Temperaturen,
zeichnen besitzen gute Klopffes-
sich durch tigkeit in Motoren und
usw. Kältebestän- sind Ausgangsstoffe für
Ethen Propen Hexen Cyclohexan Benzol
C2H4 CH digkeit aus. CH die chemische Industrie.
C3H6 C6H12 6 12 6 6
11Z E I T B I L D W I S S E N MINERALÖL
Die Entstehung
von Erdöl
Um der Entstehung des Erdöls auf die Spur zu kommen, müssen wir
mehr als 250 Millionen Jahre in der Zeit zurückreisen. Die Dino-
saurier standen damals am Anfang ihrer Entwicklung. Das Erdöl, das
heute weltweit gefördert wird, stammt überwiegend aus dieser Zeit.
Vor allem in flachen tropischen und subtropischen Meeres- dem Entstehungsgestein, dem sogenannten Muttergestein,
buchten lebten massenhaft Algen, Plankton und andere win- vollzog sich im Laufe von Jahrmillionen. Dabei fanden mehre-
zige Wasserbewohner. Diese sanken nach ihrem Absterben auf re komplexe Abläufe gleichzeitig und in verschiedenen Stufen
den Meeresboden und bildeten dort über Jahrmillionen enor- hintereinander statt. Die wesentlichen Schritte waren stets
me Ablagerungen. Herrschte Sauerstoffmangel in der Tiefe, eine Aufspaltung des organischen Materials der abgestorbenen
konnte die abgestorbene Biomasse nicht verwesen, sie faulte. Lebewesen in einfache organisch-chemische Verbindungen
Das war der Anfang der langen Verwandlung von Plankton in und eine teilweise Wiederanlagerung dieser Verbindungen
das „Schwarze Gold“. Die abgestorbene Biomasse, vermischt untereinander zu komplexeren Molekülen. Voraussetzung für
mit feinen Sandkörnern und Tonteilchen, bildete unter Luftab- diese Prozesse waren hohe Temperaturen, die dann gege-
schluss eine Faulschlammschicht. Immer wieder wurden auf ben waren, wenn das Muttergestein durch Überlagerung
diese Faulschlammschichten weitere Sedimente abgelagert. mit anderem Gesteinsmaterial in größere Tiefen gelangte und
Wenn sich pro Jahr eine Schicht von nur einem Millimeter Dicke dort durch die natürliche Wärme aus dem Erdinneren langsam
bildete, wurde daraus in einer Million Jahren ein Sediment- aufgeheizt wurde. Fachleute nennen das die „Reifung“ des
paket von 1.000 Metern Mächtigkeit. Die Schichten sanken Muttergesteins. Für die Bildung von Erdöl liegt die optimale
langsam in immer tiefere Bereiche der Erdkruste. Unter dem Temperatur zwischen 65° C und 120° C, wie sie in einer Tiefe
hohen Druck, den die darüber liegenden Schichten erzeugten, von 2.000 bis 4.000 m herrscht.
wurden die Sedimentlagen allmählich zu Gestein gepresst. Im Laufe der Erdgeschichte faltete sich die Erdkruste wie-
Mit zunehmender Mächtigkeit der Sedimentschichten und derholt. Der Druck der darüber liegenden oder auch seitlich
dem damit verbundenen Anstieg von Druck und Temperatur liegenden Gesteinsschichten presste aus dem Muttergestein
in der Tiefe entstanden in den feinen Poren des Gesteins aus das Erdöl heraus. Es wanderte durch Klüfte und Spalten in po-
den organischen Reststoffen durch chemische Prozesse flüssige röse Speichergesteine wie Kalk- oder Sandstein. Da Erdöl eine
Kohlenwasserstoffe – das Erdöl. Die Bildung von Erdöl aus geringere Dichte hat als das Wasser und andere Substanzen
Mikroorganismen Gliedertiere Fische Landpflanzen Insekten
PHASEN DER
ERDÖLBILDUNG
MIO. JAHRE 4600 600 550 500 450 400
URZEIT ERDURZEIT ERDALTERTUM
570
12ENTSTEHUNG VON ERDÖL
BILDUNG VON im Gestein, wanderte es weiter nach oben. Diese
FAULSCHLAMM Wanderung durch das poröse und durchlässige
Gestein – auch Migration genannt – setzte sich
Meeresbereich mit geringer oder
so lange fort, bis sie durch ein unterirdisches Hin-
fehlender Tidenströmung
dernis aufgehalten wurde. Dies konnte z. B. eine
undurchlässige Schicht aus Salz, Mergel oder Ton
sein. Das Öl sammelte sich in den Poren des Spei-
chergesteins wie das Wasser in den Poren eines
Abgestorbene Lebewesen
Schwammes. Es war in eine sogenannte geologi-
sinken auf den Meeresgrund.
sche Falle geraten.
Sauerstoffarmer Bereich
So bildeten sich abbauwürdige Konzentrationen
Enstehung von Faulschlamm von Erdöl – die Lagerstätten. Diese Lagerstätten
können heute angebohrt und das wertvolle Erdöl
gefördert werden. Wurde die Aufwärtsbewegung
des Öls nicht durch ein Hindernis aufgehalten,
BILDUNG so gelangte das Öl an die Erdoberfläche und die
DES ERDÖLS flüchtigen Bestandteile des Erdöls verdampften.
Häufig bildete sich dann an der Austrittsstelle ein
asphaltartiger Belag. Zu sehen sind solche Phäno-
mene zum Beispiel in Los Angeles (USA), auf der
Insel Trinidad oder am Golf von Suez in Ägypten.
Ablagerungen z. B. aus Sand und Ton sowie tektonische
Vorgänge drücken den Faulschlamm in größere Tiefen.
Druck und Temperatur nehmen zu. Es kommt zur Umwandlung
der Kohlenwasserstoffverbindungen, Erdöl und Erdgas entstehen.
BILDUNG VON
LAGERSTÄTTEN
Lagerstättenbildung Feinstruktur eines
Speichergesteins
Gesteinskorn
Poröse
Haftwasserfilm
Gesteinsschichten
um Gesteinskörner
freies und schwach
Undurchlässige gebundenes Wasser
Gesteinsschicht Erdgas Erdöl
Erdöl
Gesteinszement
Reptilien Nadelbäume Dinosaurier Säugetiere Vögel Blütenpflanze Aussterben Menschen
der Dinosaurier
350 300 250 200 150 100 50 0
ERDMITTELALTER ERDNEUZEIT
13Z E I T B I L D W I S S E N MINERALÖL
WO IST MEIN ÖL?
Wenn Erdöl auf dem Weg nach oben auf eine undurchläs- Durchlässigkeit des Speichergesteins groß genug ist, um
sige Gesteinsschicht stieß und nicht weiterwandern konn- eine wirtschaftliche Förderung zu erlauben. In den Lager-
te, sammelte es sich unter dieser Deckschicht an. War das stätten tritt Erdöl meist gemeinsam mit Erdgas und salzigem
Gestein durch Bewegungen der Erdkruste verformt, konnte Bodenwasser auf. Aufgrund der Dichteunterschiede befindet
das nach oben wandernde Öl an den höchsten Stellen der sich das Erdgas oberhalb des Erdöls (Gaskappe), das Boden-
Verformungen eine Lagerstätte bilden. Eine Ansammlung wasser unterhalb des Erdöls (Randwasser). Geologen unter-
von Erdöl wird jedoch nur dann als Lagerstätte bezeichnet, scheiden drei Haupttypen von Lagerstätten: die Antiklinale,
wenn ausreichende Mengen vorhanden sind und die den Salzdom und die Verwerfung.
TYPEN VON LAGERSTÄTTEN
ANTIKLINALE SALZDOM VERWERFUNG
Rund 80 Prozent der bestätigten Erdölre- Beim Aufwölben haben Salzstöcke erdöl- Diese Lagerstätten (rund 1 Prozent
serven der Welt liegen unter dem Scheitel und erdgashaltige poröse Speichergesteine der Welterdölreserven) sind durch
eines Sattels oder einer Antiklinale. Hier zur Seite gedrängt und emporgehoben. tektonische Brüche in der Erd-
haben sich die Gesteinsschichten emporge- Erdöl und Erdgas sammelten sich dann an rinde entstanden, bei denen sich
wölbt und Erdöl sowie Erdgas sammelten den Rändern der Salzstöcke (3 Prozent der undurchlässige Gesteinsschichten
sich in diesen porösen Schichten unter der Welterdölreserven). Einige deutsche Erdöl- neben poröse Speichergesteine
„umgestülpten Schüssel“. vorkommen liegen an Salzstockrändern. geschoben haben.
SUCHEN UND FINDEN Bohrungen bis zu 3.000 m Tiefe
Mithilfe von Hightech-Messgeräten spüren Geologen Nach Auswertung der seismischen Untersuchungen zeigt
Gesteinsformationen im Untergrund auf, die möglicher- eine Versuchsbohrung, ob eine Gesteinsformation tatsäch-
weise Erdöl enthalten könnten. Die weitaus wichtigste lich Erdöl enthält. Ist die Probebohrung erfolgreich, müs-
Methode bei der Suche nach Öl ist die Reflexionsseis- sen Größe, Qualität und Ergiebigkeit der neu entdeckten
mik. Durch kleine Sprengungen oder durch schwere Lagerstätte untersucht werden. Erst wenn feststeht, dass
Rüttelgeräte werden zahlreiche Erschütterungswellen die Ausbeutung des Vorkommens kommerziell lohnend ist,
ausgelöst, diese pflanzen sich, je nach Beschaffenheit werden die ersten Produktionsbohrungen angelegt.
des Untergrundes, mit unterschiedlicher Geschwindig- Die meisten Bohrungen werden senkrecht in die Tiefe
keit fort und werden an den Grenzflächen zwischen ver- getrieben. Moderne Bohrtürme arbeiten vorwiegend mit
schiedenen Gesteinsschichten gebeugt oder reflektiert. dem Rotary-Verfahren. Dabei wird der Bohrmeißel über
Hochempfindliche Messgeräte an der Erdoberfläche, ein drehendes Bohrgestänge mit 60 bis 120 Umdrehungen
die Geofone, registrieren die abgelenkten und zurück- pro Minute angetrieben. Je nach Härte des Gesteins dringt
geworfenen Wellen. der Meißel nur wenige Dezimeter oder viele Meter pro
Computer verarbeiten die Messdaten und liefern anschlie- Tag vor. Zum Wechseln des Meißels, das bei hartem Gestein
ßend ein dreidimensionales Bild des Untergrundes in meh- recht häufig erforderlich sein kann, muss das gesamte Bohr-
reren tausend Metern Tiefe. Seismische Untersuchungen gestänge aus der Bohrung gezogen werden. Meißelwechsel
können an Land und auf See durchgeführt werden. können bei einer Bohrung bis zu 3.000 Meter Tiefe mehr
14Messgeräte (Geofone) Messwagen Bohrturm
Bohrturm
kleine Sprengungen
Reflexionsseismik
Richtbohrung
als hundert Mal erforderlich sein. Damit das Bohrloch (offshore), wie z. B. im Persischen Golf, im Kaspischen Meer
offen bleibt und sich das Bohrgestänge nicht festklemmt, oder in der Nordsee. Bohrungen auf dem Meer erfolgen
wird die Bohrung abschnittsweise verrohrt. von schwimmenden oder am Meeresboden verankerten
Man beginnt mit weiten Rohren, durch die dann Rohre Bohrplattformen. Die Technik gleicht im Prinzip der Bohr-
mit geringerem Durchmesser geschoben werden. Die Ver- technik am Festland, allerdings sind Aufwand und Kosten
rohrung gleicht also einem Teleskop. Durch das hohle Bohr- wesentlich höher.
gestänge wird eine Spülflüssigkeit gepumpt. Sie kühlt und Manchmal ist es von großem Vorteil, wenn man „um die
schmiert den Meißel, schützt die Bohrung dort vor dem Ecke bohren kann“. Solche Richtbohrungen sind möglich,
Einsturz, wo sie noch nicht verrohrt ist und verhindert weil das Bohrgestänge über eine ausreichende Flexibilität
durch ihr Gewicht den Ausbruch von unter Druck stehen- verfügt. Richtbohrungen erreichen in der Regel die ölfüh-
dem Erdöl, wenn die Bohrung auf eine Lagerstätte stößt. renden Schichten in einem weiten Umkreis; die Bohrungen
Am oberen Ende der Bohrung ist eine Sicherheitseinrich- können heute sogar über eine längere Strecke horizontal
tung montiert, der sogenannte Blow-Out-Preventer. Er ver- verlaufen. Mit der Technik der Horizontalbohrungen kann
schließt die Bohrung, sobald der Druck in ihr plötzlich die Förderleistung gegenüber senkrechten Bohrungen
steigt und ein Ausbruch von Erdöl – ein Blow-Out – droht. deutlich gesteigert werden, weil die ölführenden Gesteins-
Viele wichtige Erdölvorkommen befinden sich nicht auf schichten horizontal auf ganzer Länge erfasst werden und
dem Festland (onshore), sondern unter dem Meeresboden nicht nur lokal durch eine senkrechte Bohrung.
15Z E I T B I L D W I S S E N MINERALÖL
UNTER DRUCK
Die Erdölförderung lässt sich in drei Phasen unterteilen: die Primär-, ist die Förderung jedoch wesentlich aufwendiger und kostspieliger.
die Sekundär- und die Tertiärförderung. Anfangs fließt das Erdöl aufgrund Welche Bohrinseltypen eingesetzt werden, hängt von der Tiefe des
des natürlichen Lagerstättendrucks noch selbsttätig zum Bohrloch und Meeres ab. Offshore-Bohrungen erfolgen von schwimmenden oder
steigt an die Erdoberfläche. Mit der Zeit lässt der Druck in der Lagerstätte am Meeresboden verankerten Hubinseln, Plattformen oder Halbtau-
jedoch nach, das Öl fließt nicht mehr von allein. Jetzt kommen Pumpen chern aus. Hubinseln kommen in Küstengebieten bis zu einer Tiefe
zum Einsatz; diese sogenannten Pferdeköpfe kennt jeder aus Hollywood- von ca. 60 m zum Einsatz. Sie ragen so weit über die Wasseroberflä-
filmen. Eruptivförderung und Pumpenförderung werden zur Phase der che hinaus, dass sie vom Seegang nicht erreicht werden. Plattformen
Primärförderung gezählt. können bis zu einer Meerestiefe von 300 m eingesetzt werden. Halb-
Bei der Sekundärförderung nutzt man das in vielen Lagerstätten enthaltene taucher werden von Pontons getragen, von Stahlseilen stabilisiert
Erdgas. Wird es ins Gestein rund um das Förderrohr gepresst, vermischt sich und am Meeresboden verankert. Damit sind sie mobil einsetzbar. Mit
das Gas mit dem im Untergrund vorhandenen Öl, die Mischung steigt Halbtauchern werden bis zu 3.000 m Wassertiefe erreicht. Bohrschiffe
dann ohne weitere Unterstützung im Bohrloch auf. Lässt der Druck im können in sehr tiefen Gewässern eingesetzt werden. Ein Antriebssys-
Inneren der Lagerstätte weiter nach, wird Wasser eingepresst, das noch tem sorgt dafür, dass das Schiff seine Bohrposition beibehält und nicht
vorhandene Öl wird nach oben ins Förderrohr gedrückt. Durch die Einlei- durch die Meeresströmung abtreibt. Die Dimensionen der Förder-
tung von heißem Dampf und die Zugabe von Hilfsstoffen wird die Fließfä- plattformen sind riesig. Die größten Halbtaucher sind so breit wie drei
higkeit des Öls verbessert; das Erdöl gelangt leichter zum Förderrohr. Dies Fußballfelder und höher als die Türme der Frauenkirche in München.
ist die Tertiärförderung. Auch das sogenannte Fracking wird genutzt, um
die Ausbeute aus Öllagerstätten zu erhöhen. Dabei wird der Druck im ERDÖL AUS DEUTSCHLAND
Untergrund so weit erhöht, dass das Muttergestein bricht und Spalten Die wichtigsten Erdölfördergebiete Deutschlands liegen im
bildet, die durch spezielle Zusätze in der Fracking-Flüssigkeit offen gehalten Norddeutschen Becken. Aus den Ölfeldern in Schleswig-
werden. Damit kann dann mehr Öl zum Bohrloch fließen. Diese Methode Holstein und Niedersachsen werden jährlich ungefähr
hat insbesondere in den USA zu einer drastischen Erhöhung der Förder- 90 Prozent der deutschen Gesamtproduktion gefördert. Daneben
mengen und der Reserven geführt. Die Menge der Ölimporte der USA hat wird noch an einigen Stellen in Rheinland-Pfalz und in Bayern geför-
sich zwischen 2005 und 2013 um mehr als ein Viertel verringert. In den dert. Die Gesamtmenge der Förderung von Erdöl in Deutschland betrug
feinen Poren des Gesteins wird ein Teil des Erdöls zurückgehalten. Mit 2013 etwas mehr als 2,6 Millionen Tonnen, das ist ungefähr drei Prozent
heutiger Technik lassen sich bislang üblicherweise bis zu 50 Prozent des im des deutschen Ölbedarfs. Im Wattenmeer Schleswig-Holsteins befindet
Gestein gespeicherten Erdöls gewinnen. sich das größte in Deutschland bekannte Ölvorkommen. Dort steht, sie-
ben Kilometer vor der Küste, Deutschlands einzige Offshore-Bohrinsel.
DRAUSSEN AUF DEM MEER Die Anlage fördert rund 1,5 Mio. Tonnen Erdöl jährlich, etwa die Hälfte
Viele Erdölvorkommen befinden sich unter dem Meeresboden. Es des in Deutschland geförderten Erdöls. Seit einigen Jahren wird die Lager-
kommen dieselben Techniken wie bei Bohrungen auf dem Festland stätte zusätzlich vom Festland aus angebohrt. Diese Bohrung verläuft in
zur Anwendung, aufgrund der schwierigeren Umweltbedingungen 2.000 m Tiefe über acht Kilometer waagerecht durch den Meeresboden.
GRÖSSENVERGLEICH
BRANDENBURGER FRAUENKIRCHE HALBTAUCHER
TOR MÜNCHEN
150 m
100 m
50 m
16SICHER FÖRDERN
Bei der Suche nach und der
Förderung von Öl besteht die Ge-
fahr, dass Verschmutzungen von
Boden und Gewässern eintreten.
Zum Beispiel können schon gerin-
ge Mengen Rohöl große Mengen
Grundwasser für die Trinkwasser-
gewinnung unbrauchbar machen.
Verschmutzungen dieser Art tre-
ten bei der Ölsuche und der Öl-
gewinnung mittlerweile nur noch
sehr selten auf, da lang erprobte
und ausgefeilte technische und
organisatorische Maßnahmen da-
rauf abzielen, das Öl vollständig
zu gewinnen – also Ölaustritte zu
verhindern. Wegen der potenziell
viel größeren Auswirkungen von
Unfällen auf die Umwelt muss bei
Offshore-Bohrungen mit beson-
ders hohen Sicherheitsstandards
gearbeitet werden.
BOHRSCHIFF PLATTFORM HUBINSEL
17Z E I T B I L D W I S S E N MINERALÖL
Tanker, Trassen,
Tankstellen
Bevor Rohöl auf seine Reise zu den Raffinerien geht, muss es aufbereitet werden.
Das Rohöl wird von Lagerstättenwasser und Sand getrennt, das abgetrennte
Wasser über Injektionsbohrungen zur Druckerhaltung wieder in die Lagerstätte
eingepresst. Anschließend verwirbelt ein Gasabscheider das Gemisch aus Rohöl
und Gas, hierbei entweicht das Erdgas. Es wird aufgefangen und kann als
Energieträger verwertet oder ebenfalls in die Lagerstätte eingepresst werden, um
mehr Öl zu fördern. Zum Schluss werden die letzten Wasserreste sowie die
Salzrückstände aus dem Öl herausgefiltert. Das so gereinigte Rohöl lagert bis
zum Weitertransport in Öltanks an der Förderstelle.
Tankschiffe besitzen heute eine doppelwandige transportieren. Der Aufbau der Tanker stabili-
Außenwand, der Laderaum ist durch Schotten siert das Schiff und trägt wesentlich zur Sicher-
in mehrere Tanks untergliedert. So können die heit bei. Die größten Supertanker können bis zu
Schiffe gleichzeitig verschiedene Rohölsorten 400.000 Tonnen Öl aufnehmen.
Satellitennavigation Freier Laderaum mit
inerten Gasen* gefüllt
*Als Inertgase bezeichnet man Gase, die sehr reakti-
onsträge (inert) sind. Zu den Inertgasen gehören z. B.
Stickstoff, Kohlenstoffdioxid und sämtliche Edelgase
(Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon, Radon).
Treibstofftank in
geschützter Innenlage
18GUTE REISE PIPELINES
Von den Erdölfeldern der Welt bis zu den welt meist erheblich. Daher erhalten Unfälle
Raffinerien in Europa und in Deutschland ist mit Öltankern immer eine sehr hohe Auf-
es meist ein langer Weg. Rohöl aus außereuro- merksamkeit in der öffentlichen Berichter- Die einfachste Methode ist es, das Rohöl
päischen Förderländern gelangt in der Regel stattung. Gemessen an den riesigen Mengen, durch lange Rohrleitungen (Pipelines)
per Pipeline zum nächstgelegenen Erdölha- die Tag für Tag über die Meere transportiert von der Sammelstelle im Ölfeld direkt
fen. Von dort aus übernehmen Öltanker den werden, ist die Unfallrate jedoch sehr klein. zur Raffinerie zu leiten. Das lohnt sich
Transport über die Weltmeere. In Europa ist jedoch nur bei sehr großen Ölmengen
der niederländische Hafen Rotterdam der TRANSPORT ÜBER LAND und einer günstigen Entfernung. Ein
wichtigste Ölumschlaghafen und -handels- Pipelines gelten wegen ihrer Unabhängigkeit gutes Beispiel hierfür ist die Pipeline
platz. Von dort erfolgt der Weitertransport zu von allen Störungen an der Oberfläche als das „Druschba“ (Freundschaft). Sie lie-
den über ganz Deutschland verteilten Raffine- sicherste Transportmittel für Rohöl. Die Lei- fert russisches Öl aus Sibirien nach
rien und Zwischenlagern, vor allem per Pipe- tungen sind mit aufwendigen Sicherungssyste- Deutschland. Jährlich erreichen uns so
line, gelegentlich aber auch mit dem Schiff. men versehen und werden ständig überwacht. etwa zwanzig Millionen Tonnen Öl, das
Der Transport von Mineralölprodukten über entspricht ungefähr einem Fünftel des
TRANSPORT AUF SEE Schiene und Straße unterliegt den Bestim- hiesigen Gesamtbedarfs.
Der sichere Transport von Hunderttausen- mungen für den Transport gefährlicher Güter.
den von Tonnen Rohöl über die Weltmeere Dank strenger Sicherheitsbestimmungen und
ist eine große Herausforderung. Im Laufe der ausgefeilter Technik kommt es nur sehr selten
Jahre wurden immer strengere Standards für zu Unfällen. In Wasserschutzgebieten mahnen
DRUSCHBA
Bau, Unterhalt und Betrieb von Öltankern spezielle Verkehrszeichen Fahrzeugführer,
erlassen. Zuständig für die Sicherheitsstan- die wassergefährdende Stoffe wie z. B. Heizöl
dards der Tankerfahrt ist die International geladen haben, zu besonderer Vorsicht oder
Maritime Organization (IMO), eine Unter- verbieten sogar die Durchfahrt solcher Fahr-
organisation der UNO. Unglücke auf See zeuge. Mineralöl darf in Wasserschutzgebieten
sind sehr selten, sollte es aber zu einer Havarie auf keinen Fall in den Erdboden gelangen, weil
kommen, sind die Auswirkungen auf die Um- schon geringe Ölmengen Geruch und Ge-
schmack des Trinkwassers beeinträchtigen. Leuna
Deutschland
TANKSTELLEN
Seit den 1990er-Jahren sind in Deutschland
alle unterirdischen Lagertanks an Tankstellen
mit Doppelwänden versehen. Auffangwannen
an den Füllstellen, Leckanzeigesysteme und
Füllsicherungen bieten zusätzliche Sicherheit
und gewährleisten, dass ein Leck rasch fest-
gestellt und der Schaden eingegrenzt werden
kann. Gleichzeitig wurden die Tankstellen
Die Erdölpipeline „Druschba“ (deutsch:
mit einem Fahrbahnbelag versehen, der ver-
„Freundschaft“) wurde von 1959–1964
Ballastwasser
hindern soll, dass kleine Kraftstoffreste, die
errichtet. Sie verbindet die russischen
mit Doppelhülle versehentlich aus der Zapfpistole verschüttet
Ölfelder mit den europäischen Raffi-
werden, in das Erdreich gelangen. Die moder-
nerien und hat eine Transportkapazität
nen „Saugrüssel“ wiederum sorgen dafür, dass
von 2,5 Mio. Barrel pro Tag. Die Pipeline
gesundheitsschädliche Benzindämpfe aus dem
endet in Leuna/Sachsen.
Fahrzeugtank beim Tanken eingesaugt werden.
LAGERUNG IN TANKS
Tankanlagen mit Heizöl und Diesel (über 10.000 Liter) müssen regelmäßig durch
Sachverständige geprüft werden. Diese Pflicht gilt für alle, auf deren Grundstück sich
derartige Tanks oder Anlagen befinden. Um die Überfüllungen von Lagerbehältern zu
verhindern, sind elektrisch gesteuerte Sicherungen für die Behälter vorgeschrieben.
Behälter müssen doppelwandig sein oder, falls einwandig, einen Auffangraum haben.
19Z E I T B I L D W I S S E N MINERALÖL
Höchst
raffiniert!
Mineralöl ist sowohl ein Energieträger als auch ein wichtiger Rohstoff und zeichnet
sich durch eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten aus. Tausende verschiedener
Produkte basieren auf Mineralöl als Ausgangsstoff. Wie aber wird aus Erdöl diese
Vielzahl von Produkten gewonnen? Die Antwort hierauf findet sich in der Raffinerie.
Mit dem Eintreffen des Rohöls in der Raffinerie beginnt der weite Aufgabenbereich
der Mineralölverarbeitung. An seinem Ende stehen diejenigen gasförmigen,
flüssigen und festen Produkte, die uns in allen Bereichen des täglichen Lebens Dampf
begegnen. Der grundlegende Verarbeitungsprozess in einer Raffinerie ist die
Rohöldestillation. Dabei wird das Rohöl in verschiedene Fraktionen zerlegt.
Dampf
ATMOSPHÄRISCHE DESTILLATION VAKUUMDESTILLATION
Das Rohöl wird zunächst aus Lagertanks über einen Rohöl enthält sehr große Moleküle, die auch bei Trenn-
Entsalzer und anschließende Wärmetauscher in einen 350° Celsius noch flüssig bleiben, aber dann begin- böden
Röhrenofen gepumpt und dort auf 350° - 370° Celsius nen, sich zu zersetzen. Sie bilden den atmosphäri-
erhitzt, wobei das Rohöl zum größten Teil verdampft. schen Destillationsrückstand. Dieser Rückstand am
Das Dampf-Flüssigkeits-Gemisch wird dann bei at- unteren Ende des Turmes kann zu schwerem Heizöl
mosphärischem Druck in den unteren Teil des ersten weiterverarbeitet werden oder wird nochmals erhitzt Röhrenofen
Destillationsturms geleitet. Dieser ist in seinem Innern und in einen weiteren Destillationsturm mit vermin-
durch zahlreiche Zwischenböden – die sogenannten dertem Druck (ca. 50hPa) geleitet. Im Vakuumturm
Trennböden – stockwerkartig unterteilt. Der Dampf verdampfen schwerere Kohlenwasserstoffe, da sie bei
steigt im Destillationsturm nach oben, wird dort abge- verringertem Druck bereits bei niedrigeren Tempe-
kühlt, sodass die größten Moleküle im Dampf wieder raturen sieden. Weil im Vakuum über der Flüssigkeit
in den flüssigen Zustand übergehen: So entsteht die „viel Platz“ verfügbar ist, zeigen die Moleküle in der
erste Fraktion – das „schwere Mitteldestillat“ (Leichtes Flüssigkeit beim Verdampfen weniger Widerstand
Heizöl und Diesel). Die kleineren Moleküle bleiben im und verdunsten bereits bei niedrigeren Temperatu-
Dampf und entweichen weiter nach oben, wo sich der ren. Zusätzlich wird Wasserdampf eingedüst, um die
Vorgang wiederholt. Daher spricht man hier von der Kohlenwasserstoffmoleküle, die sich über der Flüssig-
fraktionierten Destillation. Nach diesem Prinzip wird keit im Dampf befinden, nach oben mitzureißen, da-
das Rohöl in die Fraktionen „schweres Mitteldestillat“, mit sie nicht wieder in den Rückstand gelangen. Bei
„leichtes Mitteldestillat“ (Flugkraftstoff), Rohbenzin der Vakuumdestillation gewinnt man Vakuumgasöl
und Gase getrennt. Die Bezeichnungen „schwer“ und sowie leichtes und schweres Wachsdestillat. Aus den
„leicht“ beziehen sich dabei auf die Dichte der Fraktio- Fraktionen können Schmieröle oder schweres Heizöl
nen: Je grösser die Moleküle sind, desto höher ist ihre entstehen und feste Stoffe wie z.
Dichte, desto schwerer ist ein Liter der abgetrennten B. Kerzen. Der Rückstand der
Flüssigkeit. Da sich der Prozess bei normalem Druck Vakuumdestillation kann zu Rohöl
abspielt – dem Atmosphärendruck –, wird diese Trenn- Bitumen verarbeitet und dann
methode „Atmosphärische Destillation“ genannt. Der im Straßenbau oder als Dach-
schwere Rückstand verbleibt am Boden der Kolonne. pappe verwendet werden.
20FRAKTIONIERTE DESTILLATION VON ROHÖL
ATMOSPHÄRISCHE DESTILLATION VAKUUMDESTILLATION
Fraktionen, Siedebereich
Gase, Fraktionen
Chemie-
rohstoffeZ E I T B I L D W I S S E N MINERALÖL
CRACKER UND COKER DIE KETTEN BRECHEN
Das Verhältnis der einzelnen Produkte zu- Raffinerien produzieren in der Regel einen Überschuss an schwerem Heizöl. Da dieser
einander, die aus einem bestimmten Rohöl Überschuss abgebaut werden muss, werden mittels Konversionsanlagen schwere Heizöl-
erzeugt werden, ist durch die Destillation nur produkte in Benzine und Gase umgewandelt. Schwere und lange Kohlenwasserstoff-
in engen Grenzen veränderbar. Man spricht moleküle werden in leichte und kürzere Ketten umgeformt, indem man die langen
daher von Koppelproduktion. Um die Markt- Moleküle spaltet. Man nennt diesen Vorgang auch Cracken – abgeleitet von dem
nachfrage abzubilden, muss die Menge an englischen Wort „crack“ – zerbrechen oder spalten.
schwerem Heizöl vermindert und gleichzeitig Man unterscheidet grundsätzlich drei Verfahrensarten beim Cracken. Die optimale
die Produktion an Benzinen und/oder Die- Verfahrenskombination richtet sich nach den vorhandenen Rohölen, den gewünsch-
selkraftstoff bzw. leichtem Heizöl vergrößert ten Produkten und den wirtschaftlichen Voraussetzungen, denn die Investitions-
werden. Deshalb werden zusätzliche Anlagen und Betriebskosten der verschiedenen Crackverfahren sind höchst unterschiedlich.
eingesetzt, in denen die weniger erwünschten Die Verarbeitungskosten sind um so höher, je weiter die Ausbeuteanteile an leichten
schweren Bestandteile des Rohöls in leichtere Produkten steigen. Die verschiedenen Crackverfahren gehen von unterschiedlichen
umgewandelt werden können. Einsatzprodukten aus: Destillate (Vakuumgasöl, Wachsdestillat) aus der Vakuumde-
stillation sind das bevorzugte Einsatzprodukt für den katalytischen Cracker und den
Hydrocracker, während der Vakuumrückstand in thermischen Crackern und im
TYPISCHER AUSSTOSS Coker (vom engl. Wort Coke=Koks) eingesetzt wird.
EINER RAFFINERIE
Quelle: MWV
THERMISCHES CRACKEN
Das älteste und einfachste Konversionsverfahren ist das thermische Cracken. Hohe
Temperaturen bringen die großen Moleküle in so starke Schwingungen, dass die Bin-
dungen zwischen den einzelnen Kohlenstoffatomen zerbrechen. Temperatur – etwa
500° C – und Verweilzeit im Crackofen werden so gewählt, dass ein möglichst hoher
Umwandlungseffekt erreicht wird. Ergebnis des Crackens ist – wie bei der Rohöl-
destillation – eine Produktpalette, die von Gasen über Benzin und Mitteldestillat bis
zu schwerem Destillationsrückstand reicht.
ohne Konversion
KATALYTISCHES CRACKEN
Ein wesentlich höheres Umwandlungsergebnis als beim thermischen Cracken
erreicht man mit dem katalytischen Cracken. Der Spaltvorgang erfolgt ebenfalls bei
etwa 500° C, aber in Gegenwart eines Katalysators (Aluminiumsilikate). Ergebnis des
katalytischen Crackens ist ein Gemisch von Kohlenwasserstoffen, das vom gasförmigen
Methan bis zum Schweröl reicht.
mit thermischer Crackanlage
HYDROCRACKEN
Das technisch eleganteste, zugleich aber auch aufwendigste Konversionsverfahren
ist das Hydrocracken. Es handelt sich hierbei um ein katalytisches Spaltverfahren in
Gegenwart von Wasserstoff bei einem Druck von 100 bis 150 bar, das eine sehr weitge-
hende Umwandlung des Einsatzproduktes ermöglicht. Wenn die Kohlenwasserstoff-
ketten zerbrechen, sind die neuen Kettenenden extrem reaktiv. Bei den Folgereaktionen
können diese sich mit großen Molekülen zusammenschließen – zu noch größeren
mit Hydrocracker
Produkten. Befinden sich aber sehr viele Wasserstoffmoleküle in der Reaktionsmi-
schung, werden diese bevorzugt an die Kettenenden angelagert und die Ausbeute an
niedrig siedenden Produkten steigt.
COKEN
Vakuumdestillation und thermische Crackverfahren erzeugen Destillationsrück-
stände, die schwerer sind als das normale schwere Heizöl. Solche Rückstände können
mit katalytischer Crackanlage hohe Anteile von Schwefel-, Stickstoff- und Metallverbindungen enthalten, die eine
katalytische Verarbeitung stark behindern würden. Diese schweren Rückstandsöle
können jedoch in einer weiteren Konversionsanlage, dem Coker, unter Druck in
einen Ofen geleitet und auf etwa 500° C erhitzt, in Gase, Benzine und Mitteldestillate
Benzin Mitteldestillate
umgewandelt werden. Der Petrolkoks, der dabei ebenfalls entsteht, findet zum
Heizöl schwer Sonstige Produkte Beispiel bei der Herstellung von Aluminium Verwendung.
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