Ce n'est un secret pour personne que dans le monde moderne, le sang de l'économie mondiale est le pétrole, ce qu'on appelle l'or noir. Tout au long des 20e et 21e siècles, c'est le pétrole qui reste l'un des minéraux les plus importants de la planète pour l'humanité. En 2010, le pétrole occupait une place prépondérante dans le bilan énergétique et énergétique mondial, représentant 33,6 % de la consommation totale d'énergie. Dans le même temps, le pétrole est une ressource non renouvelable, et les rumeurs selon lesquelles tôt ou tard ses réserves s'épuiseront existent depuis plus d'une douzaine d'années.
Selon les scientifiques, les réserves prouvées de pétrole dans le monde dureront environ 40 ans et celles inexplorées pendant encore 10 à 50 ans. Par exemple, en Russie, au 1er janvier 2012, selon les informations officiellement publiées (jusqu'à présent, les informations sur les réserves de pétrole et de gaz étaient classées), le volume des réserves de pétrole récupérables des catégories A / B / C1 était de 17,8 milliards tonnes, soit 129, 9 milliards de barils (selon le calcul auquel une tonne d'exportation de pétrole de l'Oural équivaut à 7,3 barils). Sur la base des volumes de production existants, ces ressources naturelles explorées suffiront à notre pays pendant 35 ans.
Dans le même temps, sous sa forme pure, l'huile n'est pratiquement pas utilisée. La principale valeur réside dans les produits de sa transformation. Le pétrole est une source de combustibles liquides et d'huiles, ainsi qu'une quantité énorme de produits importants pour l'industrie moderne. Sans carburant, non seulement l'économie mondiale s'arrêtera, mais aussi toute armée. Les voitures et les chars ne manqueront pas de carburant, les avions ne décolleront pas dans le ciel. Dans le même temps, certains pays ont d'abord été privés de leurs propres réserves d'or noir. L'Allemagne et le Japon sont devenus un exemple frappant de ces pays au 20ème siècle, qui, possédant une base de ressources très maigres, ont déclenché la Seconde Guerre mondiale, dont chaque jour a exigé une énorme consommation de carburant. Pendant la Seconde Guerre mondiale, l'Allemagne a largement, certaines années jusqu'à 50 %, satisfait ses besoins en combustible grâce à la production de combustible liquide à partir de charbon. La solution pour elle était l'utilisation de carburants et d'huiles synthétiques. La même chose a été faite au siècle dernier en Afrique du Sud, où Sasol Limited a aidé l'économie sud-africaine à fonctionner avec succès sous la pression des sanctions internationales pendant les années de l'apartheid.
Carburants synthétiques
Dans les années 1920, les chercheurs allemands Franz Fischer et Hans Tropsch, qui travaillaient à l'Institut Kaiser Wilhelm, ont inventé un procédé appelé procédé Fischer-Tropsch. Son importance fondamentale était la production d'hydrocarbures synthétiques pour leur utilisation comme carburant synthétique et huile lubrifiante, par exemple, à partir du charbon. Il n'est pas surprenant que ce procédé ait été inventé dans une Allemagne plutôt pauvre en pétrole, mais en même temps riche en charbon. Il a été largement utilisé pour la production industrielle de carburants synthétiques liquides. L'Allemagne et le Japon ont largement utilisé ce carburant alternatif pendant les années de guerre. En Allemagne, la production annuelle de carburants synthétiques en 1944 a atteint environ 6,5 millions de tonnes, soit 124 000 barils par jour. Après la fin de la Seconde Guerre mondiale, les scientifiques allemands capturés ont continué à travailler dans ce domaine. En particulier, aux États-Unis, ils ont participé à l'opération Paperclip, travaillant pour le Bureau of Mines.
À partir du milieu des années 1930, la technologie de gazéification des combustibles condensés à des fins chimico-technologiques a commencé à se répandre en Allemagne, aux États-Unis, en URSS et dans d'autres pays industrialisés du monde, principalement pour la synthèse de divers composés chimiques, notamment des huiles artificielles. et les combustibles liquides. En 1935, 835 000 tonnes et 150 000 tonnes d'essence synthétique ont été produites en Allemagne et en Angleterre à partir du charbon, de l'air et de l'eau, respectivement. Et en 1936, Adolf Hitler a personnellement lancé un nouveau programme d'État en Allemagne, qui prévoyait la production de carburants et d'huiles synthétiques.
Dès l'année suivante, Franz Fischer, avec Helmut Pichler (Hans Tropsch quitte l'Allemagne pour les États-Unis en 1931, où il meurt quatre ans plus tard) parvient à mettre au point une méthode de synthèse d'hydrocarbures à moyenne pression. Dans leur processus, les scientifiques allemands ont utilisé des catalyseurs à base de composés de fer, une pression d'environ 10 atmosphères et des températures élevées. Leurs expériences ont été d'une grande importance pour le déploiement en Allemagne d'une production chimique d'hydrocarbures à grand tonnage. À la suite de la mise en œuvre de ce procédé, des paraffines et de l'essence à indice d'octane élevé ont été obtenus comme principaux produits. Le 13 août 1938, une réunion a eu lieu à Karinhalle - le domaine de chasse du ministre de l'aviation du Reich Hermann Goering, au cours de laquelle un programme de développement de la production de carburant a été adopté, qui a reçu le symbole "Karinhalleplan". Le choix de la résidence de Goering et sa candidature en tant que directeur de programme n'était pas accidentel, puisque la Luftwaffe dirigée par lui consommait au moins un tiers du carburant produit en Allemagne. Ce plan prévoyait entre autres un développement important de la production de carburants synthétiques et d'huiles de graissage.
En 1939, le procédé Fischer-Tropsch est lancé dans le Reich à une échelle commerciale en relation avec la lignite dont les gisements étaient particulièrement riches dans le centre du pays. Au début de 1941, la production totale de carburant synthétique dans l'Allemagne nazie a rattrapé la production de carburant pétrolier, puis l'a dépassée. En plus du carburant synthétique dans le Reich, des acides gras, de la paraffine et des graisses artificielles, y compris des graisses comestibles, ont été synthétisés à partir de gaz de générateur. Ainsi à partir d'une tonne de carburant condensé classique selon la méthode Fischer-Tropsch, il a été possible d'obtenir 0,67 tonne de méthanol et 0,71 tonne d'ammoniac, soit 1,14 tonne d'alcools et d'aldéhydes, dont les alcools gras supérieurs (HFA), soit 0,26 tonne d'hydrocarbures liquides.
A la fin de la Seconde Guerre mondiale, plus de six mois après l'automne 1944, lorsque les troupes de l'Armée rouge occupèrent les champs pétrolifères de Ploiesti (Roumanie) - la plus grande source naturelle de matières premières pour la fabrication de carburant, qui était contrôlé par Hitler, et jusqu'en mai 1945, la fonction de carburant dans l'économie allemande et l'armée ont effectué des carburants liquides artificiels et des générateurs de gaz. On peut dire que l'Allemagne hitlérienne était un empire construit sur des matières premières solides contenant du carbone (principalement du charbon et dans une moindre mesure du bois ordinaire), de l'eau et de l'air. 100 % de l'acide nitrique enrichi, nécessaire à la fabrication de tous les explosifs militaires, 99 % du caoutchouc et du méthanol et 85 % du carburant étaient synthétisés en Allemagne à partir de ces matières premières.
Les usines de gazéification et d'hydrogénation du charbon étaient l'épine dorsale de l'économie allemande dans les années 1940. Entre autres choses, le carburant d'aviation synthétique, qui a été produit selon la méthode Fischer-Tropsch, a couvert 84,5% de tous les besoins de la Luftwaffe pendant les années de guerre. Pendant la Seconde Guerre mondiale en Allemagne nazie, cette méthode de synthèse du carburant diesel a été utilisée dans huit usines, qui produisaient environ 600 000 tonnes de carburant diesel par an. De plus, ce projet a été entièrement financé par l'État. Les Allemands construisirent des usines similaires dans les pays qu'ils occupaient, notamment en Pologne (Auschwitz), qui continuèrent à fonctionner jusque dans les années 1950 incluses. Après la fin de la guerre, toutes ces usines en Allemagne ont été fermées et partiellement, ainsi que les technologies, ont été retirées du pays au détriment des réparations de l'URSS et des États-Unis.
huile de schiste
La deuxième source de production de carburant, outre le charbon, est le pétrole de schiste, dont le sujet n'a pas quitté les pages de la presse mondiale depuis quelques années. Dans le monde moderne, l'une des tendances les plus importantes observées dans l'industrie pétrolière est une diminution de la production de pétrole léger et de pétrole de densité moyenne. La diminution des réserves prouvées de pétrole sur la planète oblige les compagnies pétrolières à travailler avec des sources alternatives d'hydrocarbures et à les rechercher. L'une de ces sources, avec le pétrole lourd et le bitume naturel, est le schiste bitumineux. Les réserves de schiste bitumineux de la planète dépassent les réserves de pétrole d'un ordre de grandeur. Leurs principales réserves sont concentrées aux États-Unis - environ 450 billions de tonnes (24,7 billions de tonnes de pétrole de schiste). Il existe d'importantes réserves en Chine et au Brésil. La Russie possède également de vastes réserves, qui contiennent environ 7 % des réserves mondiales. Aux États-Unis, la production de pétrole de schiste a commencé à la fin des années 1940 et au début des années 1950 en utilisant la méthode de la mine. Pour la plupart, l'extraction était expérimentale et réalisée à petite échelle.
Aujourd'hui, dans le monde, il existe deux méthodes principales pour obtenir la matière première requise à partir de schiste bitumineux. Le premier d'entre eux implique l'extraction de la roche de schiste par la méthode à ciel ouvert ou par mine, suivie d'un traitement dans des installations-réacteurs spéciaux, dans lesquels le schiste est soumis à une pyrolyse sans accès à l'air. Au cours de ces opérations, le goudron de schiste est extrait de la roche. Cette méthode a été activement essayée de se développer en Union soviétique. Des projets similaires sont également connus pour l'extraction de schiste sur le champ d'Irati au Brésil et dans la province chinoise de Fushun. En général, à la fois dans les années 40 du XXe siècle et maintenant, la méthode d'extraction du schiste avec son traitement ultérieur reste une méthode assez coûteuse et le coût du produit final reste élevé. Aux prix de 2005, le coût d'un baril de ce pétrole était de 75 à 90 dollars à la sortie.
La deuxième méthode d'extraction de l'huile de schiste consiste à l'extraire directement du réservoir. C'est cette méthode qui s'est développée aux États-Unis ces dernières années et qui a permis de parler d'une « révolution du schiste » dans la production de pétrole. Cette méthode implique le forage de puits horizontaux suivi d'une fracturation hydraulique multiple. Dans ce cas, il est souvent nécessaire de procéder à un chauffage chimique ou thermique de la formation. Il est également évident qu'une telle méthode d'exploitation minière est beaucoup plus compliquée, et donc plus coûteuse que la méthode d'exploitation minière traditionnelle, quelles que soient les technologies utilisées et les progrès dans le domaine scientifique. Jusqu'à présent, le coût du pétrole de schiste est nettement plus élevé que celui du pétrole conventionnel. Selon les estimations des compagnies pétrolières elles-mêmes, sa production reste rentable avec des prix minimaux du pétrole sur le marché mondial au-dessus de 50-60 $ le baril. De plus, les deux méthodes présentent certains inconvénients importants.
Par exemple, la première méthode d'extraction à ciel ouvert ou minière de schiste bitumineux et leur traitement ultérieur sont considérablement limités par la nécessité d'utiliser d'énormes quantités de dioxyde de carbone - CO2, qui se forme lors de l'extraction du goudron de schiste. Enfin, le problème de l'utilisation du dioxyde de carbone n'a pas encore été résolu et ses émissions dans l'atmosphère terrestre posent de graves problèmes environnementaux. Dans le même temps, lorsque l'huile de schiste est extraite directement des réservoirs, un autre problème se pose. Il s'agit d'une forte baisse du débit des puits mis en exploitation. Au stade initial de l'exploitation, les puits, du fait de la fracturation hydraulique multiple et de l'injection horizontale, se caractérisent par des taux de production très élevés. Cependant, après environ 400 jours de travail, le volume des produits extraits diminue fortement (jusqu'à 80%). Afin de compenser une telle baisse et d'égaliser en quelque sorte le profil de production, les puits dans de tels champs de schiste doivent être mis en service par étapes.
Dans le même temps, des technologies telles que le forage horizontal et la fracturation hydraulique ont permis aux États-Unis d'augmenter leur production de pétrole de plus de 60 % depuis 2010, la portant à 9 millions de barils par jour. Actuellement, l'un des exemples les plus réussis d'utilisation des technologies de production de pétrole de schiste est le champ de Bakken, situé dans les États du Dakota du Nord et du Sud. Le développement de ce gisement particulier de pétrole de schiste a créé une sorte d'euphorie sur le marché nord-américain. Il y a à peine 5 ans, la production de pétrole dans ce champ ne dépassait pas 60 000 barils par jour, et maintenant elle est déjà de 500 000 barils. Au fur et à mesure que l'exploration géologique a été effectuée ici, les réserves de pétrole du champ sont passées de 150 millions à 11 milliards de barils. En plus de ce champ pétrolifère, la production de pétrole de schiste aux États-Unis est menée à Bone Springs au Nouveau-Mexique, à Eagle Ford au Texas et à Three Forks dans le Dakota du Nord.
