Что нас ждет, когда закончится нефть, изменится климат и разразятся другие катастрофы XXI века. - Кунстлер Джеймс Говард
На самом деле ничто не сравнится с нефтью по энергоемкости, универсальности, транспортабельности или простоте хранения. Добавьте сюда ее дешевизну и некогда избыток. Именно нехватка всех этих качеств — одна из проблем альтернативного топлива. Дешевое, универсальное, в избытке. Нефть привела людей к тому, что они смогли начать изменять мир. Она находилась прямо у нас под ногами. Мы использовали ее так интенсивно, как будто завтра не наступит и незачем экономить. Но скоро ее не будет. Вот что особенного в этой нефти.
Откуда возникла нефть
Нефть — это древнее органическое вещество, расплавленное под огромным давлением и образовавшее цепочки из атомов водорода и углерода. Самые легкие углеводороды, такие как метан и пропан, состоят из молекул, содержащих очень небольшое количество атомов водорода и углерода. Жидкие углеводороды, такие как бензин и смазочные масла, содержат больше атомов в молекуле. Очень тяжелые углеводороды, такие как деготь и твердый парафин, состоят из еще большего числа сложных соединений и цепочек атомов водорода и углерода. Они представлены в форме полутвердых и твердых веществ.
Предполагается, что нефть сформировалась из водорослей, росших в мелководных заводях доисторических озер и океанов в благоприятный период глобального потепления около 30 миллионов лет назад. Эта мертвая растительная масса, называемая керогеном, откладывалась под водой пластами, которые позднее раскололись или согнулись из-за движения земной коры. В итоге тектонические силы переместили их на глубину от 2,3 км до 4,6 км. Ученые выяснили, что температура под землей увеличивается примерно на 7,8 °C на каждые 305 м. Температура (и высокое давление) на глубинах от 2,3 до 4,6 км как раз подходит для преобразования древних керогенсодержащих пластов в углеводородную насыщенную осадочную горную породу. На глубине ниже 4,6 км давление настолько сильное, а температура настолько высокая, что все углеводородные соединения преобразуются в простейшее углеводородное соединение — метан. Он состоит из одного атома углерода, сцепленного с четырьмя атомами водорода, большая часть которых со временем уходит через слои осадочной горной породы. По этой причине глубина от 2,3 до 4,6 км называется «нефтяным окном». За пределами этого «окна» нефть, вероятно, не образуется.
Очевидно, на глубине до 2,3 км обнаруживают ту нефть, которая образовалась в этом подземном «окне». Иногда нефть пробивается к поверхности, выталкиваемая подземным давлением. Люди давно узнали об этом особенном «полумагическом веществе». Народы древнего и современного мира использовали смолу для того, чтобы конопатить лодки и мостить улицы. Сделанные из разнообразных материалов и смазанные смолой ядра поджигали и метали в противника во время военных сражений. В Иерихоне и Вавилоне в качестве строительного раствора использовался битум. Его продавали по всему Средиземноморью. Нефть долгое время применялась как лекарство от всех болезней.
Первая примитивная добывающая промышленность появилась в начале XIX века вокруг места просачивания нефти на территории современной Румынии. Из той нефти было получено небольшое количество керосина, но первая лампочка появится позже. В Америке нефть назвали «нефтью» задолго до того, как началась ее основательная добыча.
Причиной периодического появления нефти на поверхности становится тектоническое движение, а также постоянное разрушение с течением времени верхних слоев земной коры. Таким образом, нефть «может продожить себе путь» и выйти на поверхность в совершенно неожиданных местах. Например, битуминозный песок Атабаски в Канаде представляет собой древние нефтяные месторождения, которые обнаружились вследствие геологической активности. Более легкая нефтяная жидкость испарилась в вечность.
Многие месторождения нефти, обнаруженные в период высокого развития нефтяной промышленности, были открыты точно на глубине «нефтяного окна». Именно здесь находятся так называемые тектонические «горячие зоны» перемещения материков. В таких зонах происходят интенсивные геологические процессы подъема и опускания. «Практические сложности для нефтяной промышленности заключаются в том, — пишет Дэниел Ергин, — что отложения на поверхности континентов “танцуют”, переходя то внутрь “нефтяного окна”, то наружу, очень длительное время с геологической точки зрения».
Нефть, образованная вышеописанным путем, сконцентрирована в отдельных «бассейнах» или «месторождениях» в определенных уголках Земли. Это относительно небольшие участки по сравнению с общей площадью земной поверхности. Предположительно на дне древнего морского бассейна находились питательные вещества для керогенобразующих организмов, возможно, в тех местах, где древние реки впадали в заливы или где дождь благотворно влиял на минерализацию воды и рост водорослей.
Более того, геология нефти предполагает, что под «окном» не существует нескончаемых запасов, поэтому маловероятно, что известные нефтяные месторождения можно «наполнить снова» из какого-то мистического источника, находящегося еще глубже в недрах Земли, как хотелось бы верить некоторым экономическим обозревателям. На самом деле специалисты соглашаются с тем, что все особые и драгоценные «мешочки с окаменелыми углеводородами» закончатся к концу XXI столетия, даже несмотря на то, что мы станем их экономно расходовать. Но мы настолько самоуверенны, что убеждены — технология и рынки нас спасут. Однако как только наступит глобальный пик, у нас появятся гигантские проблемы.
Нефть и промышленность
Нефтяная промышленность берет свое начало с августа 1859 года, когда один интересный человек по имени Эдвин Л. Дрейк обнаружил нефть, пробурив колодец на ферме на северо-западе Пенсильвании. Считалось, что нефть — это жидкий остаток от угольных месторождений, которых в Пенсильвании было в избытке. Нефть не била фонтаном из первого колодца Дрейка, как это изображают в фильмах, а поднималась по трубе и переливалась в емкости. Предприятие Дрейка стало экспериментальным. Небольшая группа состоятельных спонсоров из Нью-Хейвен, штат Коннектикут, поддержали его. Они разглядели в открытом веществе потенциальную ценность и поняли, что добывать ее можно далеко не ведрами, а гораздо большими объемами.
Развитие нефтяной промышленности в Америке на самом деле следует рассматривать в контексте двух параллельно идущих исторических повестей: о постоянной всемирной промышленной революции и о постоянном заселении американского континента и использовании его многочисленных ресурсов, в том числе и нефти, которая в конце концов прекратит наше «энергоснабжение».
Когда Дрейк пробурил свой колодец, промышленная эпоха уже вовсю шагала по стране. Первое, что дала нефть, это освещение. Население росло, люди переезжали с ферм в разрастающиеся города, где увеличивалась потребность во внутридомовом освещении. Появился источник света, тогда известный как ворвань. Ее было трудно получить, она была дорогой, а запасы малы, поскольку численность китов сокращалась в результате безжалостного истребления. Тем временем во многих городах построили газовые заводы, где из угля извлекали светильный газ, используемый, главным образом, для освещения улиц. Применение газовых ламп в домашних условиях имело некоторые ограничения. Лампы были шумными, горячими и опасными. Их нельзя было передвигать по комнате, так как необходимо было прикреплять к трубкам на стенах или потолке. Однако такой продукт процесса очищения нефти, как керосин, отлично заменил ворвань. Керосин не был взрывоопасным, как газ. Лампы можно было перемещать по комнате, куда душа пожелает. В отличие от газового освещения, керосиновому не требовалось дорогостоящих труб и другого оборудования. Освещение керосином стало сенсацией.
Началось повсеместное использование нефти. После того как Дрейк открыл месторождение, а было это накануне начала гражданской войны, начался нефтяной бум, подобный золотой лихорадке. По всей западной Пенсильвании бурили скважины. Нефти стало так много, что возникла проблема ее хранения. Производители вынуждены были использовать для нефти те же дорогие деревянные бочки, что и для виски. Цистерны тогда еще не изобрели, как и магистральные трубопроводы. Нефтеперегонных заводов было немного. Даже производство керосиновых ламп для внутридомового освещения было не сильно развито. Для справки: во время гражданской войны керосиновые лампы были новыми технологиями.
