Ölschiefer

Ölschiefer ist bioreich Sedimentgestein die Kerogen (unlösliche organische Substanz) enthalten Sedimentgestein. Bei starker Hitzeeinwirkung liefern diese Schieferöle Öl. Ölschiefer haben eine braune bis schwarze Farbe. Sie sind brennbar und brennen mit rußiger Flamme. Einige Ölschiefer sind echte Schiefer Tonmineralien sind vorherrschend. Andere sind es tatsächlich Kalksteine und Dolomiten. Ein Großteil des ursprünglichen organischen Materials in Ölschiefern ist nicht wiederzuerkennen, es wird jedoch angenommen, dass es aus Plankton, Algen und Mikroorganismen stammt, die in frischen Sedimenten leben. In den vergangenen Jahrhunderten konnten aus Ölschiefer kleine Mengen Öl erfolgreich gewonnen werden. Im letzten Jahrhundert wurden Ölschiefer mit unterschiedlichen Gesteinsarten abgebaut Mergel und anderes Carbonat Felsen. Zur Gewinnung von Öl aus Schiefer wurden verschiedene Pilotanlagen gebaut, doch die kommerziellen Ergebnisse waren bisher bescheiden.

Klassifizierung von Ölschiefer

Die Klassifizierung erfolgt im Allgemeinen nach ihrem Mineralgehalt und ihrer Ablagerungsgeschichte. Die Ablagerungsgeschichte eines Sedimentgesteins ist die Art der Umgebung, in der sich das Gestein entwickelt hat. Die Ablagerungsgeschichte eines Ölschiefers umfasst die abgelagerten Organismen und Sedimente sowie deren Art und Weise Ablagerungen Wechselwirkung mit Druck und Hitze.

Das Van-Krevelen-Diagramm

Das Van-Krevelen-Diagramm ist eine Methode zur Klassifizierung von Ölschiefern anhand ihrer Ablagerungsgeschichte. Das Diagramm unterteilt Ölschiefer danach, wo sie abgelagert wurden: in Seen (Lacustrine), im Ozean (Marine) oder an Land (terrestrisch).  

Ölschiefer aus Seeumgebungen entstanden hauptsächlich aus Algen, die in Süß-, Salz- oder Brackwasser leben. Lamosite und Torbanite sind Arten von Ölschiefern, die mit Seeumgebungen in Verbindung stehen. Lamosite-Lagerstätten bilden einige der größten Ölschieferformationen der Welt. Torbanitvorkommen finden sich hauptsächlich in Schottland, Australien, Kanada und Südafrika.

 Ölschiefer aus Meeresumgebungen entstanden hauptsächlich aus Algen- und Planktonablagerungen. Kukersit, Tasmanit und Marinit sind Arten von Meeresschiefern. Kukersit kommt im baltischen Ölschieferbecken in Estland und Russland vor. Tasmanit ist nach der Region benannt, in der es entdeckt wurde: der Insel Tasmanien in Australien. Marinit, der am häufigsten vorkommende Ölschiefer, kommt in Umgebungen vor, in denen einst weite, flache Meere herrschten. Obwohl Marinit reichlich vorhanden ist, handelt es sich oft um eine dünne Schicht, deren Gewinnung wirtschaftlich nicht sinnvoll ist. Die größten Marineitvorkommen der Welt befinden sich in den Vereinigten Staaten und erstrecken sich von den Bundesstaaten Indiana und Ohio bis Kentucky und Tennessee.

 Ölschiefer aus terrestrischen Umgebungen bildeten sich in flachen Mooren und Sümpfen mit geringem Sauerstoffgehalt. Bei den Ablagerungen handelte es sich meist um wachsartige oder korkige Stängel winterharter Pflanzen. Kanalschiefer, auch Kanalschiefer genannt Kohle oder „Kerzenkohle“ ist wahrscheinlich die bekannteste Art von terrestrischem Ölschiefer. Kanalkohle wurde im 19. Jahrhundert hauptsächlich als Brennstoff für Straßenlaternen und andere Beleuchtungskörper verwendet.

Klassifizierung von Ölschiefern nach Mineralgehalt

Thye werden aufgrund ihres Mineralgehalts in drei Haupttypen eingeteilt: karbonatreicher Schiefer, kieselsäurehaltiger Schiefer und Kanalschiefer.

 Karbonatreiche Schiefervorkommen weisen hohe Karbonatmengen auf Mineralien. Karbonatmineralien bestehen aus verschiedenen Formen des Karbonationen (einer einzigartigen Verbindung aus Kohlenstoff und Sauerstoff). Calcitist beispielsweise ein Karbonatmineral, das häufig in karbonatreichen Schiefern vorkommt. Calcit ist ein Hauptbestandteil vieler Meeresorganismen. Calcit hilft bei der Bildung der Schalen und harten Außenseiten von Austern, Seesternen und Sanddollars. Plankton, Rotalgen und Schwämme sind ebenfalls wichtige Calcitquellen.

 Kieselschiefer ist reich an dem Mineral Kieselsäure oder Siliziumdioxid. Kieselschiefer, der aus Organismen wie Algen, Schwämmen und Mikroorganismen namens Radiolarien gebildet wird. Algen haben eine Zellwand aus Kieselsäure, während Schwämme und Radiolarien Skelette oder Nadeln aus Kieselsäure haben. Kieselsäurehaltiger Ölschiefer ist manchmal nicht so hart wie karbonatreicher Schiefer und kann leichter abgebaut werden.

 Kanalschiefer hat terrestrischen Ursprung und wird oft als Kohle klassifiziert. Es besteht aus Harzresten, Sporen und Korkmaterialien von Holzpflanzen. Es kann die Mineralien Inertinit und Vitrinit enthalten. Kanalschiefer ist reich an Wasserstoff und brennt leicht.

Ölschieferzusammensetzung

Die Zusammensetzung von Ölschiefer kann je nach Ablagerungsmechanismus und -umgebung variieren. Die Zusammensetzung der ursprünglichen organischen Substanz kann sich auf die chemische Zusammensetzung des eingebetteten Kerogens auswirken.

Qualitätsfaktoren

Die Qualität von Ölschiefer ist wichtig für die Eignung für die Produktion. Zu den wichtigen Qualitätsdeterminanten gehören:

• Reichtum/Gehalt (Liter pro Tonne l/t)
• Gehalt an organischem Material (in Gewichtsprozent)
• Wasserstoffgehalt,
• Feuchtigkeitsgehalt und
• Konzentrationen von Schadstoffen, einschließlich:
• Stickstoff und
• Schwefel und Metalle.

Reichtum/Grad

Die kommerzielle Attraktivität einer Ölschieferlagerstätte hängt vom Reichtum des Schiefers ab. Kommerziell attraktive Ölschieferqualitäten enthalten 100 l/t oder mehr. Es gibt einige Ölschiefervorkommen, die 300 l/t enthalten (4). Der Reichtum kann aufgrund effizienterer Verarbeitung tatsächlich zu höheren Erträgen führen, als durch den Fischer-Assay ermittelt. Ölschiefer unterscheiden sich erheblich hinsichtlich ihres Gehalts oder Gehalts, der durch den Prozentsatz an organischem Kohlenstoff im Erz bestimmt wird. Der Ertrag ist ein Ausdruck für die Menge an Schieferöl, die aus dem Ölschiefer gefördert werden kann. Der Ölschieferreichtum kann mithilfe von Methoden wie dem Fischer-Assay, der traditionellen Methode, beurteilt werden, liefert jedoch möglicherweise nicht das gesamte potenzielle Ölvolumen, das aus dem Schiefer gefördert werden kann. Eine neuere Methode, bekannt als Rock-Evaluation, könnte ein besseres Maß für den tatsächlichen potenziellen Ertrag liefern (5).

Wiederherstellbarkeit

Das Volumen des Ölschiefers wird oft als vorhandener Ölschiefer ausgedrückt. Hierbei handelt es sich um eine Schätzung des Gesamtvolumens des im Erz enthaltenen Ölschiefers unter Berücksichtigung der Qualität der Ressource. Für einige Lagerstätten gibt es auch Schätzungen der gewinnbaren Ressource, die zusätzliche Faktoren berücksichtigen, um die Menge an Schiefer zu bestimmen, die tatsächlich aus dem Erz gefördert werden kann. Der Grad, in dem einzelne Lagerstätten auf der ganzen Welt bewertet oder charakterisiert wurden, ist unterschiedlich. Daher ist das Volumen des Schieferöls nicht vollständig bekannt.

Ölschieferbildung

Ölschiefer entsteht aus organischem Material, das verschiedene Ursprünge haben kann. Es wird häufig nach der Herkunft des organischen Materials in drei Hauptkategorien eingeteilt: Land, See und Meer (2).

• Erdölschiefer besteht aus organischem Material, pflanzlichen und tierischen Stoffen, die einst an Land lebten, ähnlich dem Material, aus dem Kohle gewonnen wird.
• Seeölschiefer stammt aus Süß- oder Brackwasseralgenresten.
•  Meeresölschieferablagerungen sind das Ergebnis von Salzwasseralgen, Akritarchen und Dinoflagellaten.

Die Herkunft des Ölschiefers kann sich auf seine Qualität und/oder die anderen in der Lagerstätte vorkommenden Mineralien auswirken

Vertrieb

Ölschiefervorkommen können in unterschiedlichen Tiefen unter der Oberfläche gefunden werden. Ölschiefer kommt in fast 100 großen Lagerstätten in 27 Ländern weltweit vor (3). Es kommt im Allgemeinen in geringen Tiefen von weniger als 900 Metern vor, wohingegen tiefere, wärmere geologische Zonen zur Bildung konventionellen Öls erforderlich sind. Einige Ablagerungen liegen oberflächennah in relativ dünnen Schieferschichten. Andere Ablagerungen können tiefer unter der Oberfläche (mehr als 300 Meter) in sehr dicken Schichten (300 Meter oder mehr Mächtigkeit) gefunden werden.

Eigenschaften und Eigenschaften

Thye kommen in verschiedenen Wirtsgesteinsarten vor, die meisten Lagerstätten basieren jedoch entweder auf Karbonat oder Kieselsäure. Die Art des Gesteins, aus dem der Schieferkörper besteht, beeinflusst die Abbau- und Erhitzungsmethoden, den Feuchtigkeitsgehalt sowie die bei der Verarbeitung freigesetzten Luft- und Kohlenstoffemissionen. Ölschiefer auf Kieselsäure- und Tonbasis weisen tendenziell einen höheren Feuchtigkeitsgehalt auf. Karbonatgestein kann beim Abbau, beim Zerkleinern und bei der Handhabung zerbröckeln und dabei kleine Partikel, sogenannte Feinanteile, bilden. Feinstoffe erfordern andere Retortenansätze als Stückschiefer. Feinstoffe können Schieferöl auch mit schwer zu entfernenden Partikeln verunreinigen. Karbonatgestein zersetzt sich auch, wenn es hohen Temperaturen ausgesetzt wird, wodurch Kohlendioxidemissionen entstehen und freigesetzt werden.

Weltweite Ölschieferressourcen

Die weltweiten Ölschieferressourcen sind unterschiedlich stark charakterisiert. Die größte Ressource, die US-amerikanischen Lagerstätten, enthält etwa 75 Prozent der weltweiten Ölschieferressourcen, und über die Qualität und den Umfang dieser Ressourcen ist viel bekannt. Allerdings gibt es weltweit viele Lagerstätten, bei denen wenig über die Qualität und das Ausmaß der Ressource bekannt ist.

Verwendung von Ölschiefer

Seit Tausenden von Jahren nutzen Menschen Ölschiefer. Die alten Mesopotamier nutzten Schieferöl, um Straßen zu pflastern und Schiffe abzudichten. Die alten Mongolen tauchten während der Schlachten die Spitzen ihrer Pfeile in Schieferöl und schickten so brennende Pfeile auf ihre Feinde. Im Nahen Osten war klebriges Schieferöl sogar Bestandteil dekorativer Mosaike.

 Die moderne Schieferindustrie begann im 19. Jahrhundert. Diese Industrie nutzte industrielle Verfahren zur Erhitzung von Schiefer, um Öl zu gewinnen. Schieferöl wurde für eine Vielzahl von Produkten verwendet, darunter Paraffinwachs.

 Europäische Länder und später die Vereinigten Staaten begannen mit der Gewinnung von Ölschiefer und Schieferöl und deren Verbrennung als Brennstoffquelle. Die ersten Schieferabbauanlagen in den USA wurden im Ohio River Valley in den Bundesstaaten Pennsylvania, Ohio, West Virginia und Kentucky errichtet.

 Die Gewinnung und Verarbeitung von Schieferöl ist ein teurer und schwieriger Prozess. Kohle, Erdölund Erdgas sind kostengünstiger zu fördern. Australien, Brasilien, die Schweiz, Schweden, Spanien und Südafrika begannen im 19. und 20. Jahrhundert mit dem Abbau von Ölschiefer, stellten die Produktion jedoch in den 1960er Jahren ein. Die USA stellten die Produktion Anfang der 1980er Jahre ein.

 Viele Länder, darunter Estland, China und Brasilien, sind weiterhin auf Ölschiefer als Treibstoff angewiesen. Es wird zur Stromerzeugung verbrannt, ist Bestandteil der chemischen Industrie und Nebenprodukte werden bei der Zementherstellung verwendet.

Bibliographie

• Bonewitz, R. (2012). Gesteine ​​und Mineralien. 2. Aufl. London: DK Publishing.
• Knaus, E., Killen, J., Biglarbigi, K. & Crawford, P. (2010). Ein Überblick über Ölschieferressourcen. In der ACS-Symposiumsreihe (Bd. 1032, S. 3-20). Oxford University Press.
• Gesellschaft, N. (2019). Ölschiefer. [online] National Geographic Society. Verfügbar unter: https://www.nationalgeographisch.org/encyclopedia/oil-shale/ [Zugriff am 9. Mai 2019].