Erdöl

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Erdölprobe aus Wietze
Erdölförderung vor der vietnamesischen Küste
Einzige deutsche Bohrplattform Mittelplate im Wattenmeer der Nordsee
Beschädigter Bohrungskopf – austretendes Erdöl

Erdöl ist ein in der Erdkruste eingelagertes, hauptsächlich aus Kohlenwasserstoffen bestehendes Stoffgemisch, das bei Umwandlungsprozessen organischer Stoffe entsteht.[1] Das als Rohstoff bei der Förderung aus Speichergesteinen gewonnene und noch nicht weiter behandelte Erdöl wird auch als Rohöl bezeichnet.

Obwohl Erdöl bereits in der Antike genutzt wurde, begann die systematische Erschließung des Rohstoffs erst in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts. In Deutschland fanden erste Bohrungen 1856 und 1858 in Norddeutschland statt. Bekannter wurde die Bohrung nach Öl, die Edwin L. Drake am 27. August 1859 am Oil Creek in Titusville (Pennsylvania) durchführte.

Erdöl ist ein fossiler Energieträger und dient zur Erzeugung von Elektrizität und als Treibstoff fast aller Verkehrs- und Transportmittel. Wichtig ist Erdöl zudem in der chemischen Industrie, es wird zur Herstellung von Kunststoffen und anderen Chemieprodukten benötigt. Daher rührt unter anderem die Bezeichnung „Schwarzes Gold“ wie auch die Bedeutung von zumeist politisch bedingten Ölkrisen für die Weltwirtschaft.

Allein in den Jahren von 2000 bis 2009 wurden weltweit etwa 242[2] Milliarden Barrel – ein Barrel entspricht ungefähr 159 Liter – gefördert. Die IEA gab für 2012 einen Tagesverbrauch von 89,7 Millionen Barrel an. Dies sind mehr als 14.250.000.000 Liter täglich.[3]

Erdölfirmen wie BP gehören zu den größten Wirtschaftsunternehmen weltweit. Unfälle wie bei der Ölpest im Golf von Mexiko 2010 haben bedeutende Umweltauswirkungen. Erdöltransportwege und deren Bewirtschaftung sind wie bei Nord Stream oder der Erdölleitung Freundschaft Gegenstand von politischen Energiestreitigkeiten wie Basis von weitreichenden Wirtschaftsentwicklungen. Die Ölpreise sind wichtige Indikatoren für die Wirtschaftsentwicklung. Unter dem Stichwort Globales Ölfördermaximum wird eine Erschöpfung der weltweiten wirtschaftlich ausbeutbaren Vorräte diskutiert. Marion King Hubbert sagte in den 1950er-Jahren den Höhepunkt der amerikanischen Erdölförderung korrekt für das Jahr 1970 voraus. 1974 schätzte er jedoch fälschlicherweise, dass man das weltweite Maximum bei gleichbleibenden Bedingungen 1995 erreichen werde.[4] Als mögliche Alternativen zum Energieträger Öl werden neben bekannten und unkonventionellen fossilen Rohstoffen auch die Kernenergie und regenerative Energien angeführt.

Wortherkunft

Von den Babyloniern stammt das Wort „naptu“ (von nabatu = leuchten) für Erdöl, das in der Bezeichnung „Naphtha“ gegenwärtig noch Bestand hat. Dieser Ausdruck deutet darauf hin, dass das Erdöl schon früh zu Beleuchtungszwecken diente. Die Babylonier waren es auch, die wichtige Straßen und Zufahrten zu Kultstätten mit einer dünnen Asphaltschicht abdeckten. Die Verwendung von Bitumen („Erdpech“) war im babylonischen Reich so allgegenwärtig, dass Hammurapi dem Stoff einige Kapitel in seinem Gesetzeswerk 1875 v. Chr. einräumte. Dies ist die erste nachweisbare staatliche Regulierung von Erdöl.

Das Wort Petroleum ist lateinischen Ursprungs: „oleum petrae“, deutsch Stein- oder Felsöl. Dies geht auf Entdeckungen der Römer in Ägypten zurück, wo sie in einem Gebirgszug am Golf von Sues Erdöl aus dem Gebirge austreten sahen. Angelehnt an Petroleum wurde Erdöl im Deutschen anfangs auch Berg- oder Steinöl genannt, bevor sich die heutige Bezeichnung im 18. Jahrhundert durchsetzte.[5]

Geschichte

Erdöl ist bereits seit einigen Tausend Jahren bekannt. Da es eine relativ geringe Dichte besitzt (0,8–0,9 kg/l oder Tonnen/m³), die noch unter der von Wasser liegt, kann es beim Fehlen einer nach oben abdichtenden Gesteinsschicht aus größeren Tiefen im Poren- und Kluftraum von Sedimentgesteinen bis zur Erdoberfläche aufsteigen (in Deutschland zum Beispiel bei Hänigsen zwischen Hannover und Braunschweig). Dort wandelt sich das normalerweise relativ dünnflüssige Öl durch die Reaktion mit Sauerstoff und den Verlust leicht flüchtiger Bestandteile eine teerartige Substanz, so genanntes Bitumen, um.

Diese Substanz war schon vor 12.000 Jahren den Menschen im vorderen Orient bekannt. Die Menschen nutzten sie unter anderem im Schiffbau zum Kalfatern: durch Vermischen des Bitumens mit Sand, Schilf und anderen Materialien entstand eine Masse, mit der die Ritzen zwischen den hölzernen Schiffsplanken abgedichtet wurden.

Man nimmt ferner an, dass schon die römische Armee Erdöl als Schmierstoff für Achsen und Räder gebrauchte. Im frühmittelalterlichen Byzantinischen Reich wurde vermutlich aus Erdöl der Brennstoff für eine als „griechisches Feuer“ bezeichnete Vorform des Flammenwerfers hergestellt.

Als Startschuss der modernen Erdölindustrie gilt das Patent von 1855 auf die Herstellung von Kerosin aus Kohle oder Erdöl, das dem kanadischen Arzt und Geologen Abraham P. Gesner in den USA erteilt wurde. Hintergrund war die Suche nach einer preiswerten Alternative zu Walöl als Brennstoff für Lampen. Kerosin als Leuchtmittel blieb bis zum Aufstreben der Automobilindustrie in den ersten Jahrzehnten des 20. Jahrhunderts die wichtigste Verwendung von Erdöl. Heute ist Erdöl einer der wichtigsten Rohstoffe unserer Industriegesellschaft. Erdöl ist der wichtigste Energieträger und Ausgangsstoff für zahlreiche Produkte der chemischen Industrie, wie Düngemittel, Kunststoffe, Lacke und Farben oder auch Medikamente.

Entstehung

Ursprung

Das meiste heute geförderte Erdöl ist aus abgestorbenen Meereskleinstlebewesen entstanden, wobei Algen den mit Abstand größten Anteil an Biomasse gestellt haben. Die Erdölentstehung nimmt ihren Anfang überwiegend in den nährstoffreichen aber gleichzeitig auch verhältnismäßig tiefen Meeresbereichen der Schelfmeere. Dort sinken die Algen, die sich im lichtdurchfluteten Wasser nahe der Meeresoberfläche regelmäßig stark vermehren, nach ihrem Tod zusammen mit Tonpartikeln zum Meeresgrund ab. Wichtig ist hierbei, dass das Wasser nahe dem Meeresboden ruhig ist und sich nur sehr selten mit Wasser aus geringeren Meerestiefen mischt. Dadurch können sich in der betreffenden Meeresbodenregion leicht sauerstoffarme oder -freie Bedingungen einstellen. Diese verhindern die vollständige Zersetzung der Algenbiomasse – ein Faulschlamm entsteht. So bilden sich über einige Jahrmillionen hinweg mächtige Sedimentfolgen mit hohem Anteil an organischem Material.

Umwandlung der Biomasse

Im Laufe weiterer Jahrmillionen werden die biomassereichen Abfolgen, durch Überdeckung mit weiteren Sedimenten und der kontinuierlichen Absenkung der Sedimentstapel in etwas tiefere Bereiche der oberen Erdkruste (Subsidenz), erhöhten Drücken und erhöhten Temperaturen ausgesetzt. Unter diesen Bedingungen wird zunächst Wasser aus dem Sediment ausgetrieben und bei Temperaturen bis etwa 60 °C wird die in der Algenbiomasse enthaltene organische Substanz (neben Kohlenhydraten und Proteinen vor allem Lipide) in wasserunlösliche, langkettige, feste Kohlenwasserstoffe, die sogenannten Kerogene umgewandelt (Diagenesestadium).[6] Kerogentyp I (Liptinit) bringt für die Entstehung von Erdöl durch seinen hohen Anteil an Lipiden die besten Voraussetzungen mit, ist jedoch relativ selten, da er vorwiegend der Ablagerung in Seen entstammt. Das meiste heute geförderte Erdöl ist stattdessen aus dem immer noch relativ lipidreichen Kerogentyp II (Exinit) hervorgegangen, der typisch für marine Ablagerungsräume ist.[7]

Ab etwa 60 °C (Katagenesestadium), werden dann die Kerogene in kurzkettigere gasförmige (vor allem Methan) und flüssige Kohlenwasserstoffe aufgespalten. Die Erdöl-Bildungsrate steigt bis zu Temperaturen von 120–130 °C weiter an und nimmt bei Temperaturen darüber wieder ab.[8] Zwischen 170 und 200 °C bildet sich vor allem Erdgas und kaum noch Erdöl. Bei Temperaturen von mehr als 200 °C beginnt die so genannte Metagenese. Es entsteht zwar weiter Gas aber kein Öl mehr, sondern ein fester Kohlenstoffrückstand.[7] Die Umwandlung der Kerogene zu Öl und Gas wird auch als Reifung (engl.: maturation) bezeichnet und ist in etwa mit der industriellen Verschwelung von „Ölschiefer“ vergleichbar, nur dass dort die Temperaturen höher und die Umwandlung, verglichen mit den Zeiträumen, in denen Erdöl und -gas auf natürliche Weise entstehen, extrem schnell erfolgt. Bei der natürlichen, Niedrigtemperatur-Reifung der Kerogene zu Kohlenwasserstoffen fungieren offenbar zudem die Tonminerale im Sediment als Katalysatoren. Der Temperaturbereich zwischen 60 °C und 170 °C, in dem vorwiegend Erdöl entsteht, wird als Erdölfenster bezeichnet. Dies entspricht im Regelfall einer Versenkungstiefe von 2000 bis 4000 Metern.[8]

Der erhöhte Druck in der Tiefe sorgt außerdem dafür, dass der ehemalige Schlamm zu einem Gestein verfestigt wird. Somit ist aus dem einstigen biomassereichen Sediment ein kohlenwasserstofführender Tonstein oder, im Fall dass ein relativ hoher Anteil des Planktons aus Kalkalgen bestand, ein kohlenwasserstofführender Mergel oder Mergelkalkstein geworden. Solche feinkörnigen Gesteine, deren Kohlenwasserstoffgehalt auf einen ursprünglich hohen Gehalt an Biomasse zurückgeht, werden als Erdölmuttergesteine (engl.: source rocks), bezeichnet. Die meisten Erdölmuttergesteine entstammen dem Zeitraum zwischen 400 bis 100 Millionen Jahren vor heute (Unterdevon bis Unterkreide).[9] Ein in Deutschland bekanntes Beispiel für eine stark kohlenwasserstoffhaltige Gesteinsformation ist der etwa 180 Millionen Jahre alte Ölschiefer des Lias Epsilon, der in Süddeutschland an zahlreichen Stellen übertägig aufgeschlossen ist (siehe → Posidonienschiefer) und der im Nordseeraum, wo er tief im Untergrund liegt, tatsächlich ein wichtiges Erdölmuttergestein ist.

Migration und Lagerstättenbildung

Bohrkernprobe aus einer erdölführenden Sandsteinschicht

Da die „reifen“ gasförmigen und flüssigen Kohlenwasserstoffe gegenüber den festen Kerogenen wesentlich mobiler sind, können sie, begünstigt durch ihre geringe Dichte und den Druck, der auf dem Muttergesteinshorizont lastet, aus dem Muttergestein in ein über- oder unterlagerndes Nebengestein austreten. Ein solcher Austritt erfolgt jedoch in größerem Umfang nur dann, wenn es sich bei besagtem Nebengestein um ein Gestein handelt, dass nicht, wie das sehr feinkörnige Muttergestein, durch die Kompaktion einen Großteil seines Porenraumes verliert, sondern eine relativ hohe Porösitiät beibehält (z. B. einen Sandstein). Ab dem Austritt der Kohlenwasserstoffe in das Nebengestein, auch als primäre Migration bezeichnet, spricht man nunmehr von Erdöl bzw. Erdgas.

Innerhalb des Porenraumes des Nebengesteins wandern Öl und Gas dann aufgrund ihrer relativ geringen Dichte in Richtung der Erdoberfläche. Grundwasserströme sorgen hierbei auch für einen seitlichen (lateralen) Transport. Öl und Gas können auf ihrem Weg nach oben auf undurchlässige, weil geringporöse, Gesteinsschichten treffen. Sind diese Teil einer geologischen Struktur, die aufgrund ihrer Form eine weitere Wanderung auch in seitlicher Richtung verhindert, reichern sich Öl und Gas unterhalb dieser abdichtenden Gesteinsschicht an. Die entsprechende Struktur wird als geologische Falle bezeichnet. Solche Fallen entstehen beispielsweise durch den Aufstieg von Salzstöcken. Das Gestein, in dessen Porenraum sich Öl und Gas dann sammeln, wird Speichergestein (engl.: reservoir rock) genannt. Die Wanderung von Öl und Gas nach ihrem Austritt aus dem Muttergestein in das Speichergestein nennt man sekundäre Migration. Hat sich im Speichergestein einer Fallenstruktur eine größere Menge Erdöl gesammelt, spricht man von einer Erdöllagerstätte. In den höchsten Bereichen der Lagerstätte befindet sich aufgrund der geringsten Dichte das Gas. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von einer Gaskappe. Unterhalb des ölgesättigten Bereiches der Lagerstätte wird der Porenraum des Speichergesteins von dem Grundwasser gefüllt, das ohnehin im Porenraum von Sedimentgesteinen stets vorhanden ist, und das von Öl und Gas aus dem Bereich der Lagerstätte verdrängt worden ist. Ein geringer Wasseranteil ist jedoch auch im öl- und gasgesättigten Bereich der Lagerstätte noch vorhanden. Dieses wird als Lagerstättenwasser bezeichnet.

Da das geringporöse Deckgestein (engl.: seal rock) einer Erdöllagerstätte selten vollkommen dicht ist, können kleinere Mengen Öl und Gas von dort weiter in Richtung Oberfläche migrieren und dort austreten (engl.: seepage). Im Fall, dass Erdöl durch diese so genannte tertiäre Migration an oder bis dicht unter die Erdoberfläche gelangt, entstehen Ölsande sowie Asphalt- bzw. Bitumenseen (z. B. der Pitch Lake auf Trinidad oder die La Brea Tar Pits im US-Bundesstaat Kalifornien) oder, im Fall reiner Gasaustritte, Schlammvulkane. Bei untermeerischen Gasaustritten kann sich bei geeigneten Bedingungen an diesen Stellen im Meeresboden Methanhydrat bilden.

Nachträgliche Umwandlungen in der Lagerstätte

Nach Bildung einer Lagerstätte in einer Fallenstruktur kann das darin enthaltene Erdöl, z. B. durch Absenkung des entsprechenden Krustenbereiches, eine Erhöhung der Temperatur und damit eine „Nachreifung“ erfahren. Dabei wird das Öl in Gas (vorwiegend Methan) und Bitumen überführt.[7]

Wenn „nachrückendes“ Erdgas den ölgesättigten Teil einer Lagerstätte durchquert, kann dies zu so genanntem de-asphalting führen, bei dem sich ebenfalls Bitumen in den betroffenen Bereichen der Lagerstätte bildet. Diese mit Bitumen angereicherten Bereiche werden als tar mats („Teermatten“) bezeichnet.[7]

Alternative Hypothesen zur Erdöl- und Erdgasentstehung

Alternative Hypothesen zur Erdölentstehung schließen die Beteiligung von fossilen Lebewesen aus. Sie vermuten die Ursprünge höherer Kohlenwasserstoffe wie Erdöl direkt im Erdmantel und der tieferen Kruste. Diese Theorien gelten nach derzeitigem Kenntnisstand jedoch als überholt. In der Sowjetunion war eine solche abiogenetische Hypothese nach Nikolai Kudrjawzew in den 1950er-Jahren populär, aber nicht unumstritten. Kudrjawzew hielt reine Planktonansammlungen für ungeeignet, die bedeutenden natürlichen Methanquellen (vgl. Schlammvulkane) und große Öl- und Ölsandvorkommen zu erklären.[10] Nach Glasby[10] konnten erst neuere biotische Theorien zur Neubildung von Kohlenwasserstoffen und deren Mobilität innerhalb von Gesteinen die früheren abiotischen Annahmen hinreichend erklären. Der russische Sonderweg wurde, ähnlich der Thesen von Trofim Lyssenko in der Genetik, nur noch von wenigen Forschern vertreten.[11] Diese Theorie ist mittlerweile selbst in den Staaten der ehemaligen Sowjetunion weitestgehend in Vergessenheit geraten, im Westen ist sie praktisch unbekannt. Die bekannten Ölfunde sind allesamt auf fossiles biotisches Ausgangsmaterial zurückzuführen.[10]

Im Westen wurde Thomas Gold mit Theorien zum abiotischen Ursprung von Erdgas bekannt. Golds Theorien führten zu einigen Explorationsbohrungen, die zwar kaum Erdöl, aber Hinweise auf biogene Materie und Bakterienaktivität in bisher für unmöglich gehaltenen Tiefen ergaben. Die Theorien Golds gelten als widerlegt.[10]

Die Erdölsuche

Die Luftfotografie

Grundlage für die Erdölsuche ist genaues Kartenmaterial. In bestimmten Gebieten (z. B. Iran) kann man Lagerformationen bereits an der Erdoberfläche mittels Luftbildkartierung erkennen. In Gebieten mit mächtiger Überdeckung der tieferen Schichten durch junge Formationen oder im Offshore-Bereich genügt dies nicht. Auch lassen sich aus Luftfotos alleine keine genauen Gesteinstypen oder deren Alter bestimmen. Dazu und zur punktweisen Überprüfung der Luftbildinterpretationen muss der Geologe stets selbst das betreffende Gebiet aufsuchen und dort so viele „Aufschlüsse“ wie möglich durchführen. Interessant sind Stellen, an welchen für darunterliegende Erdölvorkommen typisches Gestein an die Erdoberfläche tritt. Dort werden kleine Gesteinsstücke abgeschlagen und mit einer Lupe bestimmt.

Prospektion

Vibroseis-Fahrzeuge bei der 3D-Exploration im Alpenvorland Oberösterreichs im Januar 2008

Die gezielte Suche nach Erdöl- und Erdgasvorkommen bezeichnet man als geophysikalische Prospektion. Unter Physikalischer Prospektion versteht man die Anwendung physikalischer Gesetze auf die Erkundung des oberen Teils der Erdkruste. Das sichere Aufspüren im Untergrund verborgener Strukturen, in denen sich Öl und (oder) Erdgas angesammelt haben können, ist in den letzten Jahrzehnten zur wichtigsten Voraussetzung einer erfolgreichen Suche nach Kohlenwasserstoffen (Sammelbegriff für Erdöl und Erdgas) geworden. In der Frühzeit der Erdölgewinnung war man auf Anzeichen an der Erdoberfläche angewiesen, die auf Vorkommen von Erdöl schließen ließen. So tritt aus seicht liegenden Lagerstätten ständig Erdöl in geringen Mengen aus. Ein Beispiel dafür ist die seit dem 15. Jahrhundert bekannte, aber mittlerweile versiegte St.-Quirins-Quelle bei Bad Wiessee am Tegernsee, aus der über Jahrhunderte Erdöl austrat, das vornehmlich als Heilmittel Verwendung fand. Die Suche nach tief liegenden Ölvorkommen erfolgte früher durch eine eingehende Analyse der geologischen Verhältnisse eines Landstrichs. In der Folge wurden dann an ausgewählten Orten Probebohrungen niedergebracht, von denen ca. 10–15 % fündig wurden.

Am Beginn der Erkundung steht das Auffinden von Sedimentbecken. Das geschieht häufig durch gravimetrische oder geomagnetische Messungen. Im nächsten Schritt kommt die Reflexionsseismik zum Einsatz. Dabei werden an der Erdoberfläche akustische Wellen erzeugt, die an den unterschiedlichen Bodenschichten reflektiert werden. Je nach Einsatz an Land oder im Wasser werden unterschiedliche Verfahren verwendet. Quellen seismischer Wellen an Land sind Explosivstoffe, Fallgewichte oder seismische Vibratoren. An der Erdoberfläche ausgelegte Geophone dienen als Sensoren zur Aufzeichnung der Wellen. In der marinen Seismik werden die seismischen Wellen mit Airguns erzeugt. Die Aufzeichnung der Wellen erfolgt mit Hydrophonen, die entweder am Meeresboden ausgelegt oder hinter einem Schiff an der Meeresoberfläche im Schlepp gezogen werden. Aus den Laufzeiten und Charakteristiken der reflektierten Signale lassen sich Schichtenprofile errechnen. In der frühen Phase der Prospektion werden 2-D-Messungen durchgeführt, in deren Ergebnis man Schichtenprofile entlang von sich kreuzenden Messlinien erhält. Damit lassen sich kostengünstig größere Gebiete erkunden. Basierend auf den seismischen Daten werden nun auch erste Erkundungsbohrungen getätigt. Im nächsten Schritt werden in ausgewählten Gebieten seismisch 3-D-Messungen durchgeführt. Hierbei werden die Punkte zum Erzeugen und Messen seismischer Wellen so ausgelegt, dass man ein dreidimensionales Bild der Gesteinsschichten erhält. In Kombination mit bohrlochgeophysikalischen Messdaten kann nun ein quantitatives Modell der Erdöl- oder Erdgasreserven sowie ein Plan für weitere Bohrungen und zur Förderung erstellt werden.

Gewinnung

Allgemeines

Erdölbohrloch mit Bohrmeißel, Längsschnitt, schematisch, oben verrohrt
Bohrturm mit Rohrgestängeabschnitten, daneben Behälter für die Bohrflüssigkeit
Hauptartikel: Erdölgewinnung

Die großtechnische Ausbeutung der Erdöllagerstätten begann im 19. Jahrhundert. Man wusste bereits, dass bei Bohrungen nach Wasser und Salz gelegentlich Erdöl in die Bohrlöcher einsickerte. Die erste Erdölförderung im Untertagebau fand 1854 in Bóbrka bei Krosno (Polen) statt. Die ersten Bohrungen in Deutschland wurden im März 1856 in Dithmarschen von Ludwig Meyn und 1858 bei Wietze in Niedersachsen (nördlich von Hannover) durchgeführt. In einer Tiefe von ca. 50 m wurde gegen 1910 mit 2000 Bohrtürmen etwa 80 % des deutschen Erdölbedarfs gefördert. In Wietze befindet sich heute das Deutsche Erdölmuseum.

Weltberühmt wurde die Bohrung nach Öl, die Edwin L. Drake am 27. August 1859 am Oil Creek in Titusville, Pennsylvania durchführte. Drake bohrte im Auftrag des amerikanischen Industriellen George H. Bissell und stieß in nur 21 m Tiefe auf die erste größere Öllagerstätte.

In Saudi-Arabien wurde das „schwarze Gold“ zuerst in der Nähe der Stadt Dammam am 4. März 1938 nach einer Reihe erfolgloser Explorationen von der US-Gesellschaft Standard Oil of California entdeckt.

Allgemein erfolgt die Förderung konventionellen Erdöls heute in folgenden Phasen:

  • In der ersten Phase (primary oil recovery) wird Öl durch den natürlichen Druck des eingeschlossenen Erdgases (eruptive Förderung) oder durch „Verpumpen“ an die Oberfläche gefördert.
  • In der zweiten Phase (secondary oil recovery) werden Wasser oder Gas in das Reservoir injiziert (Wasserfluten und Gasinjektion) und damit zusätzliches Öl aus der Lagerstätte gefördert.
  • In einer dritten Phase (tertiary oil recovery) werden komplexere Substanzen wie Dampf, Polymere, Chemikalien, CO2 oder Mikroben eingespritzt, mit denen die Nutzungsrate nochmals erhöht wird.

Je nach Vorkommen können in der ersten Phase 10–30 % des vorhandenen Öls gefördert werden und in der zweiten Phase weitere 10–30 %; insgesamt in der Regel also 20–60 % des vorhandenen Öls. Angesichts des hohen Preisniveaus und der globalen Marktdynamik ist damit zu rechnen, dass sich die tertiäre Förderung auch bei „alten“ Vorkommen stark intensivieren wird.

Besondere Schwierigkeiten bereitet die Erdölförderung aus Lagerstätten, die sich unterhalb des Bodens von Meeren oder Seen befinden („Off-Shore-Gewinnung“). Hier müssen zur Erschließung der Lagerstätte auf dem Gewässergrund stehende oder darüber schwimmende Bohrplattformen (Bohrinseln) eingerichtet werden, von denen aus gebohrt und später gefördert (Förderplattformen) werden kann. Hierbei ist das Richtbohren vorteilhaft, weil dadurch von einer Bohrplattform ein größeres Areal erschlossen werden kann.

Befindet sich eine Erdöllagerstätte nahe der Erdoberfläche, so kann das darin enthaltene, zu Bitumen verarmte Öl im Tagebau gewonnen werden. Ein Beispiel hierfür sind die Athabasca-Ölsande in Alberta, Kanada.

Aus tieferen Lagerstätten wird Erdöl durch Sonden gefördert, die durch Bohrungen bis zur Lagerstätte eingebracht werden.

Nach Abschluss der Bohrarbeiten kann auch eine reine Förderplattform eingesetzt werden, Beispiel: Thistle Alpha.

Radioaktiver Abfall

In Gesteinen treten generell geringe Mengen radioaktiver Elemente auf, die zumeist den Zerfallsreihen von natürlich auftretendem Uran und Thorium entstammen, allgemein als NORM (Naturally Occurring Radioactive Material) bezeichnet. Hierbei lösen sich Isotope des Radiums zusammen mit anderen Elementen im Tiefengrundwasser, das u. a. auch als Lagerstättenwasser in Erdöllagerstätten vorkommt.[12]

Das Lagerstättenwasser steigt bei der Erdölförderung zusammen mit Öl und Gas in den Förderleitungen zur Erdoberfläche auf. Durch Druck- und Temperaturabnahme fallen Barium, Kalzium und Strontium, und mit ihnen das Radium, in Form von Sulfaten und Karbonaten aus, die sich an den Wandungen der Rohrleitungen absetzen. In den dabei entstehenden Krusten, die als (engl.) „Scale“ bezeichnet werden, reichert sich somit im Laufe der Zeit Radium an. In anderen zur Ölförderung eingesetzten Gerätschaften, z. B. Wasserabscheidern, finden sich die ausgefallenen Sulfate und Karbonate in Schlämmen, die überwiegend aus Schweröl und ungewollt mitgeförderten, feinen mineralischen Bestandteilen des Speichergesteins bestehen.[12][13][14] Problematisch ist hierbei vor allem das langlebige 226Ra (1600 Jahre Halbwertszeit).

Nach Recherchen des WDR-Mitarbeiters Jürgen Döschner fallen bei der Erdöl- und Erdgasförderung jährlich weltweit Millionen Tonnen solcher NORM-belasteter Rückstände an, davon in Deutschland bis zu 2000 Tonnen, bei 3 Millionen Tonnen gefördertem Öl.[15] Die spezifische Aktivität schwankt dabei relativ stark, kann bei dem in „Scale“ enthaltenen 226Ra jedoch bis zu 15.000 Becquerel pro Gramm (Bq/g) betragen.[12]

Obwohl Stoffe laut der Strahlenschutzverordnung von 2001 bereits ab einem Bq/g (entspricht in etwa dem oberen Bereich der natürlichen Radioaktivität von Granit) überwachungsbedürftig sind und gesondert entsorgt werden müssen, wurde die Umsetzung dieser Verordnung der Eigenverantwortung der Industrie überlassen, wodurch offenbar zumindest ein Teil der Abfälle sorglos und unsachgemäß behandelt oder entsorgt wurde. In einem Fall ist dokumentiert, dass Abfälle mit durchschnittlich 40 Bq/g ohne jede Kennzeichnung offen auf einem Betriebsgelände gelagert wurden und auch nicht für den Transport besonders gekennzeichnet werden sollten.[15]

In Ländern, in denen deutlich mehr Öl oder Gas gefördert wird als in Deutschland, entstehen auch deutlich mehr Abfälle, jedoch existiert in keinem Land eine unabhängige, kontinuierliche und lückenlose Erfassung und Überwachung der kontaminierten Rückstände aus der Öl- und Gasproduktion. Die Industrie geht mit dem Material unterschiedlich um: In Kasachstan soll Döschner zufolge ein Gebiet von der Größe der Bundesrepublik kontaminiert sein, in Großbritannien würden die radioaktiven Rückstände einfach in die Nordsee eingeleitet.[16][15] In den USA sind lange Zeit vor allem stark ölhaltige NORM-Abfälle zum bakteriellen Abbau der Kohlenwasserstofffraktion in möglichst dünnen Lagen auf die Geländeoberfläche, meist in der unmittelbaren Umgebung der Förderanlagen aufgebracht worden (sogenanntes „Landspreading“).[15] Die dadurch auftretenden gesundheitlichen Risiken bei einer zukünftigen Landnutzung dieser Gebiete werden dabei als eher gering bewertet.[14] Wie sehr das Gefahrenpotenzial radioaktiv belasteter Ölfördergerätschaften jedoch teilweise unterschätzt oder ignoriert wurde, zeigt der Fall aus Martha, einer Gemeinde im US-Bundesstaat Kentucky. Dort hatte das Unternehmen Ashland Inc. nach Stilllegung des Martha-Ölfeldes tausende kontaminierte Förderrohre billig an Farmer, Kindergärten und Schulen verkauft. An einigen dieser zum Bau von Zäunen oder Klettergerüsten genutzten Rohre traten Strahlendosen von bis zu 1100 Mikroröntgen pro Stunde auf, so dass die Grundschule und einige Wohnhäuser nach Entdeckung der Strahlung sofort geräumt werde mussten.[17]

Weltreserven und Bevorratung

Nachgewiesene Welt-Erdölreserven in Milliarden Barrel laut British Petrol, stat. review 2005

Für Erdöl ist die statische Reichweite verhältnismäßig kurz und erheblichen Schwankungen unterworfen. So wurde sie jeweils unmittelbar nach den beiden Weltkriegen auf 20 Jahre geschätzt. Trotz erheblich höherem Verbrauch und einer sehr dynamischen Wirtschafts- und Technikentwicklung ist sie danach jeweils angestiegen. Nach einer Krise in den 1970er Jahren wurde sie auf 25 Jahre angesetzt.[18] Danach stieg sie auf einen Wert von 30 bis heute 40 oder gar nach heutigem Stand der Technik, prospektierter Fläche und Verbrauch auf 50 Jahre vom jeweiligen Gegenwartspunkt aus gesehen. Diese Konstanz der Reichweite wird auch mit dem Stichwort Erdölkonstante benannt. Er bezeichnet den Umstand, dass solche Voraussagen der statischen Reichweite von Erdöl wie bei anderen Rohstoffen aufgrund der Entdeckung weiterer Lagerstätten und angesichts von Fortschritten in der Fördertechnikregelmäßig anzupassen sind. Im Jahre 2003 befanden sich die größten Erdölreserven in Saudi-Arabien (262,7 Milliarden Barrel), im Iran (130,7 Milliarden Barrel) und im Irak (115,0 Milliarden Barrel), darauf folgten die Vereinigten Arabischen Emirate, Kuwait und Venezuela (siehe Abschnitt Reserven für eine genaue Tabelle).

Laut einem Arbeitsbericht des Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aus dem Jahr 2006 bzw. Daten der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe ist eine „ausreichende Verfügbarkeit“ von Erdöl ohne die Einbeziehung unkonventioneller Vorkommen nur noch für etwa 20 Jahre gegeben. Nach einem Science Artikel von Leonard Maugeri von Eni hingegen ist das Zeitalter des Öls noch lange nicht vorbei, wohingegen Murray & King 2012 darstellten, dass das Produktionsmaximum Peak Oil schon seit 2005 eingetreten sei. Dies sei an einer veränderten Preiselastizität der Förderung ablesbar.

Für das Jahr 2008 wurden die bestätigten Weltreserven je nach Quelle auf 1329 Milliarden Barrel (182 Milliarden Tonnen nach Oeldorado 2009 von ExxonMobil) bzw. auf 1258 Milliarden Barrel (172,3 Milliarden Tonnen nach BP Statistical Review 2009) berechnet. Die Reserven, die geortet sind und mit der heute zur Verfügung stehenden Technik wirtschaftlich gewonnen werden können, haben in den letzten Jahren trotz der jährlichen Fördermengen insgesamt leicht zugenommen. Während die Reserven im Nahen Osten, Ostasien und Südamerika aufgrund der Erschöpfung von Lagerstätten und unzureichender Prospektionstätigkeit sanken, stiegen sie in Afrika und Europa leicht an.

Rohölpreise (nominell und real) seit 1861

Voraussagen mancher Experten, im ersten Jahrzehnt des 21. Jahrhunderts werde durch das Erreichen des Peak-Oil bzw. Globalen Erdölfördermaximum der Ölpreis künftig unausweichlich ansteigen, haben sich noch nicht zweifelsfrei erfüllt. In der Tat erreichte der Ölpreis im Jahr 2008 seinen nominalen und realen Höchststand mit 147 US-Dollar pro Barrel und blieb auch in der folgenden Weltwirtschaftskrise auf vergleichsweise hohem Niveau, es ist jedoch noch nicht zweifelsfrei nachgewiesen ob dieser Preisanstieg im Erreichen des Ölfördermaximums begründet liegt. Die sichere Bestimmung des Peak-Oil ist erst in der Rückschau mit einigen Jahren Abstand möglich. Wesentliches Problem ist allerdings nicht ein Rückgang der Förderung, sondern eine Nichterfüllung der steigenden Nachfrage. Als Korrektiv bleibt so nur der Preis, wie die enge Marktsituation mit der Preisspitze von fast 150 $ im Jahr 2008 gezeigt hat. Eine in der Vergangenheit stets sichtbare deutliche Ausweitung des Angebots als Folge einer deutlichen Preissteigerung konnte 2008 erstmals in der Geschichte trotz des exorbitanten Preissprungs nicht verzeichnet werden.

Die Länder der Europäischen Union sind verpflichtet, einen 90-Tage-Vorrat als Strategische Ölreserve für Krisenzeiten zu unterhalten. Ein großer Teil der deutschen und ein kleinerer Teil der ausländischen Vorräte liegt in den unterirdischen Kavernenanlagen im Zechsteinsalz im Raum Wilhelmshaven, wohin auch das meiste Erdöl nach Deutschland eingeführt wird. In Österreich obliegt der Erdöl-Lagergesellschaft diese Aufgabe.

Weltweite Ölreserven in Milliarden Barrel[19]
Region /
Organisation
Annahme
der
Industrie-
datenbank
Studie der
Energy Watch
Group
OECD 97 112
Russland u. a. 191 154
China 26 27
Südostasien 30 22
Lateinamerika 129 53
Naher Osten 679 362
Afrika 105 125
Welt 1255 854

Bei einem täglichen Verbrauch von 87 Mio. Barrel[20] ergibt sich bei 1255 Mrd. Barrel eine Laufzeit von etwa 40 Jahren, bei 854 Mrd. Barrel eine Laufzeit von 27 Jahren.[21] Man muss allerdings bei der Beurteilung dieser Zahl beachten, dass Erdölknappheit nicht erst nach Ablauf der (statischen oder dynamischen) Laufzeit des Erdöls auftritt. Denn anders als aus einem Tank können den Erdöllagerstätten nicht beliebige Mengen an Öl pro Tag (Förderrate) entnommen werden. Vielmehr gibt es eine maximal mögliche Förderrate, die häufig dann erreicht ist, wenn die Quelle etwa zur Hälfte ausgebeutet ist. Danach sinkt ihre Förderrate (physikalisch bedingt) ab. Ein ähnliches Verhalten wird von vielen Experten auch für die Ölförderung der Welt angenommen: Nach dem Erreichen eines globalen Fördermaximums („Peak Oil“, s. oben) sinkt die globale Förderrate. Rein rechnerisch ist zu diesem Zeitpunkt zwar noch genug Öl vorhanden, um den jeweils aktuellen Tagesverbrauch zu decken, auch wenn dieser im Vergleich zu heute sogar noch steigt, doch das Öl kann nicht hinreichend schnell aus den Lagerstätten gefördert werden und steht somit der Wirtschaft nicht zur Verfügung. Die Endlichkeit der Ressource Erdöl macht sich bereits lange vor dem Ablauf ihrer Reichweite bemerkbar. Die hier berechnete Laufzeit des Öls ist daher wirtschaftlich von nur geringer Bedeutung, interessanter ist vielmehr der zeitliche Verlauf des globalen Fördermaximums und die Höhe des anschließenden Produktionsrückgangs.[22]

Kritiker solcher Reserveangaben weisen allerdings darauf hin, dass die meisten der Reserven aus Nicht-OECD-Ländern keiner unabhängigen Kontrolle unterliegen (siehe Fußnoten des BP-statistical review). Oft unterliegen (wie in Saudi-Arabien) alle Angaben zu Förderdaten einzelner Felder und Reserven dem Staatsgeheimnis. Daher unterstellen Kritiker diesen Zahlen eine Verfälschung. Vielen OPEC-Förderländern wird auch unterstellt, die Reserven zu optimistisch anzugeben, da die zugeteilten Förderquoten abhängig von den gemeldeten Reservemengen sind.

Weltförderung

Ölfunde von 1930 bis 2050 und Förderung bis 2001, Quelle: ASPO
Diagramm der größten nichtstaatlichen Erdölkonzerne 2004

Laut Abdallah Dschumʿa (CEO von Aramco) Anfang 2008, wurden in der Geschichte der Menschheit rund 1,1 Billionen[23] Barrel Erdöl gefördert. Die meisten Reserven wurden in den 1960er Jahren entdeckt. Ab Beginn der 1980er Jahre liegt die jährliche Förderung (2005) bei 30,4 Milliarden Barrel (87 Millionen Barrel pro Tag Verbrauch im Jahr 2008[20]) – über der Kapazität der neu entdeckten Reserven, sodass seit dieser Zeit die vorhandenen Reserven abnehmen.

Deshalb wird von einigen Experten mit einem globalen Fördermaximum zwischen 2010 und 2020 gerechnet. Kenneth Deffeyes, Colin J. Campbell und Jean Laherrere befürchten, das Maximum sei bereits vor 2010 erreicht worden. Eine Folge dieses Fördermaximums wäre eine anschließend fallende Förderung, so dass die parallel zum Wirtschaftswachstum prognostizierte Nachfrage nicht mehr ausreichend gedeckt werden würde.

Zunehmend kritische Analysen gibt es von der Britischen Regierung,[24] vom U.S. Department of Energy[25] und dem zentralen Analysedienst der US-Streitkräfte, U.S. Joint Forces Command[26], in denen schon kurzfristig drohende Mangelszenarien geschildert werden. Die britische Regierung reagiert damit offensichtlich auf die Tatsache, dass Englands Ölreichtum seit 1999 mit etwa 8 % pro Jahr zurückgeht. In der Folge ist England 2006 vom Erdölexporteur zum Importeur geworden.[27]

Abdullah S. Jum'ah[23] weist derartige Befürchtungen zurück.[28] Er schätzt, dass von den vorhandenen flüssigen Ölvorkommen erst weniger als 10 % gefördert wurden und (inklusive nicht konventioneller Reserven) bei heutigen Verbrauchsraten noch mindestens für 100 Jahre Erdöl zur Verfügung steht.[29]

Während in den 1970er Jahren private westliche Ölkonzerne noch knapp 50 Prozent der weltweiten Ölproduktion kontrollierten,[30] hat sich dieser Anteil 2008 auf weniger als 15 Prozent verringert. Experten[30] halten einen Mangel an Öl nicht für gegeben, es handele sich um eine Krise im Zugang zu fortgeschrittener Technologie (der Multies) bzw. umgekehrt auch in der mangelnden Investitionssicherheit in den staatlich kontrollierten Ölförderländern.

Hauptförderer von Erdöl waren im Jahr 2009 Russland (9.932.000 Barrel/Tag), Saudi-Arabien (9.764.000), USA (9.056.000), Iran (4.172.000) und China (3.991.000) (siehe auch Tabelle: Förderung).[31] Die Erdölförderung in Deutschland deckte ursprünglich bis zu 80 % des nationalen Bedarfs und hatte historisch eine große Bedeutung, ist aber mittlerweile vergleichsweise gering.

Siehe auch: Erdölgewinnung

Transport

Erdöl wird weltweit über weite Entfernungen transportiert. Der Transport von den Förderstätten zu den Verbrauchern geschieht auf dem Seeweg mit Öltankern, über Land überwiegend mittels Rohrleitungen (Pipelines).

Ölkatastrophen

Etwa 100.000 Tonnen gelangen jährlich bei Tankerunfällen mit teilweise katastrophalen Folgen für die Umwelt ins Meer. Bekannt wurde vor allem die Havarie der Exxon Valdez 1989 vor Alaska. Da versäumt wurde, das Öl direkt nach dem Unfall mit Ölsperren aufzuhalten und abzusaugen, vergrößerte sich der Ölteppich und kontaminierte über 2000 km der Küste. Die danach durchgeführten Reinigungsmaßnahmen erwiesen sich als unwirksam; die katastrophalen ökologischen Folgen lösten eine breite öffentliche Diskussion über Risiken und Gefahren maritimer Öltransporte aus. Der Unfall führte schließlich zu einer Erhöhung der Sicherheitsauflagen für Öltanker sowie zu einer intensiven Untersuchung möglicher Maßnahmen zur Bekämpfung von Ölunglücken.

Eine andere schwere Ölkatastrophe war der Brand und Untergang der Bohrplattform Deepwater Horizon im Golf von Mexico im April 2010. Über mehrere Monate trat Rohöl aus, insgesamt über 500.000 Tonnen. Durch dieses Unglück entstand eine Ölpest an den Küsten vom Golf von Mexico. Auch das Mississippi-Delta war davon betroffen.

Verbrauch

Der Anteil des Erdöls am Primärenergieverbrauch liegt bei ca. 40 % und damit an erster Stelle der Energielieferanten. Der größte Einzelenergieverbraucher ist der Straßenverkehr.

Weltverbrauch

Der tägliche Verbrauch weltweit liegt im Jahr 2008 bei etwa 87 Millionen Barrel.[20] Die USA (20,1 Millionen Barrel), die Volksrepublik China (6 Millionen Barrel), Japan (5,5 Millionen Barrel) und Deutschland (2,7 Millionen Barrel) waren im Jahr 2003 Hauptverbraucher des Erdöls (siehe Erdöl/Tabellen und Grafiken für genaue Angaben zur Förderung und Verbrauch). Der Weltverbrauch steigt derzeit um 2 % pro Jahr an.

Der jährliche Pro-Kopf-Verbrauch liegt bei den Industriestaaten deutlich höher als bei Entwicklungsländern. So lag der Verbrauch in den USA 2003 bei 26,0 Barrel pro Einwohner, in Deutschland bei 11,7, während in China statistisch auf jeden Einwohner 1,7 Barrel kamen, in Indien 0,8 und in Bangladesch nur 0,2 Barrel pro Kopf verbraucht wurden.

Hauptausfuhrstaaten sind Saudi-Arabien, die Russische Föderation und der Iran.[32]

Verbrauch in Deutschland

Rohölimporte der Bundesrepublik Deutschland seit 1970

In Deutschland wurden im Jahr 2007 3,3 Millionen Tonnen Rohöl gefördert. Der Anteil des aus deutschen Quellen gewonnenen Erdöls liegt bei etwa 3 % des Verbrauches, die ergiebigste Quelle ist dabei das Fördergebiet Mittelplate.[33] Im selben Zeitraum importierte die Bundesrepublik 106,81 Millionen Tonnen Rohöl,[34] (re)exportierte jedoch nur 0,6 Millionen Tonnen.

Damit wurden in Deutschland 2007 insgesamt 109,4 Millionen Tonnen Rohöl verbraucht, die bis auf einen kleinen, unmittelbar von der Industrie genutzten Bruchteil von 5 % vollständig in insgesamt 15 Ölraffinerien[35] weiter aufgearbeitet wurden, welche selbst über zehn Ölpipelines versorgt werden. Über den stetigen Rohölzufluss hinaus wurden allerdings 2007 zusätzlich nochmals 29,1 Millionen Tonnen Ölfertigprodukte insbesondere aus Rotterdam importiert.[36]

Von den erzeugten Ölfertigprodukten wurden im Jahr 2007 wiederum 3,8 % unmittelbar von der Industrie als Energieträger verbraucht, 53,7 % beanspruchte der gesamte Verkehrssektor wie Straßenverkehr (Individualverkehr, Personen- und Frachttransport), Luftverkehr (Kerosin) und Binnenschifffahrt, 12 % nahm die Heizenergie für Endverbraucher in Anspruch, 4,9 % diejenige von Wirtschaftsunternehmen und öffentlichen Einrichtungen. 1,7 % benötigten Land- und Forstwirtschaft, 23,9 % schließlich gingen als Ausgangsstoffe in die chemische Weiterverarbeitung etwa zu Düngemitteln, Herbiziden, Schmierstoffen, zu Kunststoffen (z. B. Spritzgussprodukte, Gummiartikel, Schaumstoffe, Textilfasern), zu Farben, Lacken, Kosmetika, zu Lebensmittelzusatzstoffen, Medikamenten u. Ä..[36]

Der Verbrauch an Ölfertigprodukten ist seit den 1990er-Jahren jährlich um etwa 1,5 % rückläufig,[37] teils aufgrund fortschreitender Energieeinsparungen (vgl. Energieeinsparverordnung), teils wegen eines Wechsels zu Erdgas oder alternativen Energiequellen wie Biodiesel, Solarthermie, Holzpellets, Biogas und Geothermie.[38]

Wertmäßig hingegen sind die Importe von Erdöl und Erdgas nach Deutschland allein im Jahr 2006 mit 67,8 Milliarden Euro nach vorläufigen Ergebnissen um mehr als ein Viertel (+28,4 %) gegenüber dem Vorjahr 2005 gestiegen, in der vorläufigen Spitze im Jahr 2008 waren es zuletzt 83 Milliarden Euro mit einem nochmaligen Zuwachs von +10 % gegenüber dem Vorjahr 2007. Im gesamten Zeitraum 1995 bis 2008 wuchsen die Erdöl- und Erdgasimporte laut Statistischem Bundesamt von 14,44 Milliarden auf stolze 82,26 Milliarden Euro an, mit einem Anteil von ursprünglich 4,3 %, jetzt 10 % an allen Importen.

Der wichtigste Erdöl- und Erdgaslieferant für Deutschland war 2009 nach vorläufigen Zahlen bis November mit einem Drittel (33,2 %) der Rohstoffimporte im Wert von 34,708 Milliarden Euro Russland. Es folgte Norwegen, dessen Erdöl- und Erdgaslieferungen in Höhe von 14,220 Milliarden Euro 14 % der Importe entsprachen[39]. Das drittwichtigste Lieferland für Deutschland war das Vereinigte Königreich mit Lieferungen im Wert von 10,636 Milliarden Euro, die einen Anteil von 10 % an den gesamten deutschen Erdöl- und Erdgasimporten ausmachten. Angesichts der bis 2014 um 590 auf 980 Kilobarrel/Tag verfallenden Fördermengen des Nordseeöls[40] dürfte dieser Platz in den nächsten Jahren an Libyen abgetreten werden[39].

Raffinerien

Hauptartikel: Erdölraffinerie

Die erste Erdölraffinerie entstand 1859. Die Erdölpreise sanken deutlich und die Raffinerien nahmen in der Anzahl zu. Leuchtöle, besonders Petroleum, ermöglichten neue Lichtquellen.

Nach der Einführung des elektrischen Lichts war Erdöl zunächst nicht mehr attraktiv, doch bald nach der Entwicklung des Automobils setzte die Familie Rockefeller als Mitbegründerin der Standard Oil Company die Verwendung des Erdölprodukts Benzin als Ottokraftstoff durch, statt des von Henry Ford zunächst vorgesehenen Ethanols.

In der Erdölraffinerie wird das Erdöl in seine unterschiedlichen Bestandteile wie leichtes und schweres Heizöl, Kerosin sowie Benzin u. a. in Destillationskolonnen aufgespalten. In weiteren Schritten können aus dem Erdöl die verschiedensten Alkane und Alkene erzeugt werden.

Petrochemie

Vereinfachtes Schema der Erdölaufarbeitung
Hauptartikel: Petrochemie

In der chemischen Industrie nimmt das Erdöl eine bedeutende Stellung ein. Die meisten chemischen Erzeugnisse lassen sich aus ca. 300 Grundchemikalien aufbauen. Diese Molekülverbindungen werden heute zu ca. 90 % aus Erdöl und Erdgas gewonnen. Zu diesen gehören: Ethen, Propen, 1,3-Butadien, Benzol, Toluol, o-Xylol, p-Xylol (diese stellen den größten Anteil dar).

Aus der weltweiten Fördermenge des Erdöls werden ca. 6–7 % für die chemischen Produktstammbäume verwendet, der weitaus größere Anteil wird einfach in Kraftwerken und Motoren verbrannt. Die Wichtigkeit dieser Erdölerzeugnisse liegt auf der Hand: Gibt es kein Erdöl mehr, müssen diese Grundchemikalien über komplizierte und kostenintensive Verfahren mit hohem Energieverbrauch hergestellt werden.

Aus Erdöl kann fast jedes chemische Erzeugnis produziert werden. Dazu gehören Farben und Lacke, Arzneimittel, Wasch- und Reinigungsmittel, um nur einige zu nennen.

                     Erdöl
                       |
               (Erdölraffinerie)
                       |
                       |         → steigender Siedepunkt →
  +-----------+--------+-------+--------------+-------------+----------------+
  |           |                |              |             |                |
 Gase---+---Naphtha          Kerosin         Gasöl---+---Vakuumgasöl     Vakuumrückstand
        |     |             Petroleum         |      |      |                |
        |   Benzin                         Diesel,   |   Schmieröle     schweres Heizöl,
        |   AvGas („Flugbenzin“)          leichtes   |    Tenside      Schweröl, Bitumen,
        |                                  Heizöl    |                    Koks, Ruß
    (Steamcracken)                                   |
        |                                            | 
    Olefine und                                  (Cracken)
     Aromaten                                        |
        |                                          Benzin
   (Reaktionen)
        |
     Monomere
        |
 (Polymerisation)
        |
    Kunststoffe

Chemie und Zusammensetzung

Zusammensetzung nach chemischen Elementen[41]
Kohlenstoff 83–87 %
Wasserstoff 10–14 %
Stickstoff 0,1–2 %
Sauerstoff 0,1–1,5 %
Schwefel 0,5–6 %
Metalle < 1000 ppm

Erdöl ist hauptsächlich ein Gemisch vieler Kohlenwasserstoffe. Die am häufigsten vertretenen Kohlenwasserstoffe sind dabei lineare oder verzweigte Alkane (Paraffine), Cycloalkane (Naphthene) und Aromaten. Jedes Erdöl hat je nach Fundort eine spezielle chemische Zusammensetzung, die auch die physikalischen Eigenschaften wie Farbe und Viskosität bestimmt.

Farbe und Konsistenz variieren von transparent und dünnflüssig bis tiefschwarz und dickflüssig. Erdöl hat auf Grund von darin enthaltenen Schwefelverbindungen einen charakteristischen Geruch, der zwischen angenehm und widerlich-abstoßend wechseln kann. Farbe, Konsistenz und Geruch sind sehr stark von der geografischen Herkunft des Erdöls abhängig. Manche Erdölsorten fluoreszieren unter ultraviolettem Licht auf Grund von unterschiedlichen Beistoffen, wie Chinone oder Polyaromaten.

Unraffiniertes Erdöl (Rohöl) als Naturprodukt ist mit mehr als 17.000 Bestandteilen eine sehr komplexe Mischung von organischen Stoffen, die natürlicherweise auf der Erde vorkommen.[42] Neben den reinen Kohlenwasserstoffen sind noch Kohlenstoffverbindungen, die Heteroatome wie Stickstoff (Amine, Porphyrine), Schwefel (Merkaptane, Thioether) oder Sauerstoff (Alkohole, Chinone) enthalten, Bestandteil des Erdöls. Daneben finden sich Metalle wie Eisen, Kupfer, Vanadium und Nickel. Der Anteil der reinen Kohlenwasserstoffe variiert erheblich. Er kann zwischen 97 % und 50 % bei Schwerölen und Bitumen liegen.

In der Petrochemie wird zwischen leichten Sorten mit geringem Schwefelgehalt, wie West Texas Intermediate (WTI) und dem Nordseeöl Brent, und schweren Sorten, wie Mars und Poseidon, unterschieden.

Schwefelarmes Rohöl wird süß genannt, schwefelreiches sauer. Der enthaltende Schwefel wird durch Verbrennung zum Gas Schwefeldioxid SO2 oxidiert, das in Verbindung mit Luftsauerstoff, Regenwasser und katalytisch wirkendem Staub zu Schwefelsäure H2SO4 reagiert. Damit geht die Bildung von Smog in atmosphärischen Schichten einher. Schwefelsäure greift insbesondere poröse kalkhältige Baustoffe, etwa Fassadenputz, Sandstein oder Ziegel an, indem der gebildete Gips durch Volumenvergrößerung Schichten von 1–2 cm Stärke abplatzen lässt, aber auch die menschlichen Atemwege. Saurer Regen beeinträchtigte besonders in kalkarmen, weil über Urgestein liegenden, Böden und in Seen die Flora und Fauna.

Entschwefelung von Erdölprodukten, die um 1980 begann und seit um 2000 sehr weitgehend erfolgt reduzierte den SO2-Ausstoss durch Heizen und Straßenverkehr auf ein sehr geringen Rest. Treibstoffe für die Seeschifffahrt werden erst später umfasst. Der dabei gewonnene Schwefel ersetzt als Chemiegrundstoff kostengünstig den Schwefelabbau als Mineral. Alternativ zu Öl-Entschwefelung wird insbesondere in kohle- und ölbefeuerten das Rauchgas gewaschen und durch Einblasen von Kalkstaub Gipspulver erzeugt, das technisch verwertet werden kann.

Siehe auch

Literatur

Weblinks

 Wikinews: Erdöl – in den Nachrichten
 Commons: Erdöl – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien
 Wiktionary: Erdöl – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise

  1. H. Murawski, W. Meyer: Geologisches Wörterbuch. Spektrum Akademischer Verlag, 11. Auflage, 2004, ISBN 3-8274-1445-8.
  2. OPEC: World crude oil reserves: Cumulative production versus net additions (2000–2009)
  3. Highlights of the latest Oil Market Report
  4. Hubberts Vorhersage für 1995 Peak Oil
  5. [1]
  6. Christiane Martin, Manfred Eiblmaier (Hrsg.): Lexikon der Geowissenschaften : in sechs Bänden, Heidelberg [u. a.]: Spektrum Akad. Verl., 2000–2002
  7. a b c d Jon Gluyas, Richard Swarbrick: Petroleum Geoscience. Blackwell Publishing, 2004, S. 96ff., ISBN 978-0-632-03767-4
  8. a b Norbert Berkowitz: Fossil Hydrocarbons – Chemistry and Technology. Academic Press, San Diego 1997, S. 28, ISBN 978-0-12-091090-8
  9. Die Entstehung des Erdöls. Aral Forschung. Abgerufen am 17. März 2013.
  10. a b c d G. P. Glasby: Abiogenic Origin of Hydrocarbons: An Historical Overview. In: Resource Geology, vol. 56, no. 1, 85–98, 2006 (PDF)
  11. Kenney et al., Dismissal of the Claims of a Biological Connection for Natural Petroleum, Energia 2001
  12. a b c International Atomic Energy Agency (IAEA): Radiation Protection and the Management of Radioactive Waste in the Oil and Gas Industry. Safety Reports Series. Nr. 34, 2004, online
  13. Canadian Association of Petroleum Producers (CAPP): Naturally Occurring Radioactive Material (NORM). Guide, Juni 2000
  14. a b Karen P. Smith, Deborah L. Blunt, John J. Arnish: Potential radiological doses associated with the disposal of petroleum industry NORM via landspreading. U.S. Department of Energy, Technical Report No. DOE/BC/W-31-109-ENG-38--5, 1998, doi:10.2172/307848
  15. a b c d Jürgen Döschner: Unbekannte Gefahr – Radioaktive Abfälle aus der Öl- und Gasindustrie. In: Deutschlandfunk. 5. Februar 2010. Abgerufen am 6. Februar 2010.
  16. Jürgen Döschner: Strahlende Ölquellen. In: Zeitgeschichtliches Archiv auf wdr.de. 7. Dezember 2009. Abgerufen am 1. September 2013.
  17. Jürgen Döschner: Radioaktive Rückstände – Probleme aus der Ölförderung belasten Anwohner in Kentucky. In: Deutschlandfunk. 9. März 2010. Abgerufen am 13. März 2010.
  18. Chevalier: Energie – die geplante Krise. Calman-Lévy 1973
  19. www.spiegel.de: Tabelle: Weltweite Ölreserven
  20. a b c www.iea.org: (PDF-Datei; 12 kB) täglicher Erdölverbrauch.
  21. Rechnung Laufzeit: 1255000 / 87 / 365 Tage = 40 Jahre oder 854000 / 87 / 365 Tage = 27 Jahre; statische Berechnung. Dynamische Effekte sind schwer kalkulierbar z. B. hoher Ölpreis → weniger Verbrauch → längere Laufzeit.
  22. vgl. dazu Campbell et al.: Ölwechsel. Das Ende des Erdölzeitalters und die Weichenstellung für die Zukunft. München 2008 (2. Auflage)
  23. a b Aramco Chief Debunks Peak Oil by Peter Glover Energy Tribune vom 17. Januar 2008.
  24. [2] U.K. Government über zunehmende Versorgungsproblematik (engl.)
  25. [3] U.S. Department of Energy prognostiziert hohes Risiko für einen Rückgang der Welt-Erdölproduktion ab 2011.
  26. [4] guardian.co.uk, US Militär warnt vor massiven Ressourcenmangel in 2015.
  27. [5] Eurasisches Magazin, Den Briten geht das Öl aus.
  28. [6] Aramco chief says world's Oil reserves will last for more than a century, Oil and Gas Journal
  29. [7] Rising to the Challenge: Securing the Energy Future Jum’ah Abdallah S. World Energy Source
  30. a b [8] As Oil Giants Lose Influence, Supply Drops By JAD MOUAWAD. In NYT. 18. August 2008.
  31. [9] CIA Factbook: Oil – Production.
  32. www.welt-auf-einen-blick.de Die Erdölwirtschaft in Mexiko ist zurückgefallen auf Platz 10.
  33. www.mittelplate.de.
  34. International Energy Agency Länderinformationen
  35. Die 15 deutschen Ölraffinerien.
  36. a b IEA Außenhandelsbilanzstatistik 2007
  37. www.welt-auf-einen-blick.de.
  38. Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit „Tendenz Wachstum“.
  39. a b BMWi Presseinformation 5. Januar 2010
  40. Medium Term Oil Market Report IEA 2009 S. 51 (PDF-Datei; 3,07 MB)
  41. James G. Speight: The Chemistry and Technology of Petroleum. Marcel Dekker, 1999, ISBN 0824702174, S. 215–216.
  42. V. A. P. Martins dos Santos et al.: Alkan-Biodegradation mit Alcanivorax borkumensis. Laborwelt Vol. 7, Nr. 5, 2006, S. 33ff.
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Dieser Artikel wurde am 2. September 2005 in dieser Version in die Liste der lesenswerten Artikel aufgenommen.