Nafta (žalioji nafta) – kas tai, išgavimas, perdirbimas ir panaudojimas

Nafta (iš graikų kalbos πέτρα - uoliena ir έλαιο - nafta), dar vadinama žalia nafta, yra tirštas ir juodas skystis. Tai gamtinė medžiaga, daugiausia sudaryta iš angliavandenilių. Daugiausia naftos randama gręžiant uolienas sausumoje arba jūroje, kontinentiniame šelfe. Pagrindiniai naftos gamintojai yra Artimuosiuose Rytuose, Amerikoje ir Rusijoje. Tai svarbiausias pasaulio kuro šaltinis. Iš jos gaunama 38 % pasaulio energijos, ji taip pat naudojama naftos chemijos produktų gamybai.

Žalia nafta yra daugelio skirtingų cheminių medžiagų (daugiausia angliavandenilių) mišinys, kurių dauguma gerai dega. Naftos perdirbimo gamyklose frakcinio distiliavimo būdu ji atskiriama į paprastesnius ir naudingesnius mišinius, iš kurių gaunamos atskiros cheminės medžiagos, pavyzdžiui, benzinas automobiliams, žibalas lėktuvams ir bitumas keliams. Bitumas suteikia naftai tamsiai juodą spalvą; dauguma kitų cheminių medžiagų yra šiek tiek geltonos arba bespalvės.

Nafta gali būti lengvai transportuojama vamzdynais ir naftos tanklaiviais. Nafta naudojama kaip degalai: daugiausia benzinas (benzinas) automobiliams, dyzelinas sunkvežimių, traukinių ir laivų dyzeliniams varikliams, žibalas reaktyviniams lėktuvams ir tepalai.

Iš ko susideda nafta

Nafta yra mišrus angliavandenilių junginių rinkinys: alkanai (parafinai), cikloalkanai (naftenai) ir aromatiniai junginiai (pvz., benzenai). Joje taip pat gali būti sieros, azoto ir deguonies organinių junginių bei mažų kiekių metalų (geležies, vanadžio). Pagal tankį ir sudėtį naftą klasifikuoja kaip lengvą arba sunkią, taip pat kaip salčią („sweet“) arba rūgščią („sour“) pagal sieros kiekį.

Išgavimas

Naftos paieška prasideda geologiniais ir seismologiniais tyrimais. Radus potencialius telkinius, gręžiami šuliniai tiek sausumoje, tiek jūroje. Išgavimas gali būti:

• konvencinis – nafta teka natūraliai arba pumpuojama mechaniniais būdais;
• nekonvencinis – išgaunama iš smėlių (tar sandai) arba skalūnų (hidraulinis plėšymas, angl. fracking);
• išplėstinės atkūrimo technologijos (EOR) – vandens injekcija, CO2 injekcija, cheminės ar terminės procedūros, skirtos išgauti daugiau naftos iš telkinių.

Gilinimasis į gilesnius ar gilesnio slėgio vandenis reikalauja sudėtingos technologijos ir didelių investicijų.

Perdirbimas

Naftos perdirbimas vyksta gamyklose – rafinėse. Pagrindiniai perdirbimo etapai:

• atmosferinis frakcinis distiliavimas – žaliava atskiriama pagal virimo temperatūrą į frakcijas (nuo lengvųjų dujų iki sunkiųjų likučių);
• vakuuminė distiliacija – toliau skaidomos sunkios frakcijos be termiškų pokyčių;
• katalizinis ir terminis skilimas (cracking) – dideli molekuliniai junginiai skaidomi į mažesnius, naudojamus degalams;
• reformavimas, alkilinimas, izomerizacija – cheminės modifikacijos, gerinančios degalų savybes (detonacinį skaičių, plūdrumą ir pan.);
• hidrodesulfurizacija ir kiti valymo procesai – pašalinami sieros ir kiti teršalai;
• galutinis maišymas (blending) ir kokybės kontrolė prieš pateikimą rinkai.

Iš rafinavimo gaunami: benzinas, dyzelinas, žibalas, žaliava naftos chemijai (naftos frakcijos, naphtha), tepalai, bitumas, parafinai, sieros granulės ir kuro likučiai (pvz., kuro aliejus).

Naudojimas ir transportas

Naftos pagrindinė paskirtis – kuras transportui ir šilumos gamybai. Taip pat svarbi jos reikšmė pramonėje kaip žaliava:

• transporto degalai (benzinas, dyzelinas, aviacijos žibalas);
• šilumos ir energijos gamyba pramonėje ir namų ūkiuose (ten, kur tai leidžiama);
• žaliava petrochimijai – polimerai (plastikai), tirpikliai, cheminės medžiagos;
• bitumas keliams ir stogams, tepalai ir vaškai.

Transportuoti naftą galima vamzdynais, laivais (tanklaiviais), geležinkelio cisternomis ir sunkvežimiais. Kiekvienas transportavimo būdas turi savo rizikas ir saugos reikalavimus.

Naftos chemijos produktai:

• polietilenas ir polipropilenas — pagrindiniai plastikų tipai naudojami pakuotėms, vamzdžiams, žaislams;
• polivinilchloridas (PVC), polistirenas ir kiti polimerai;
• tirpikliai, plovikliai ir valikliai;
• sintetiniai gumos gaminiai automobilių padangoms ir kitoms pramonės reikmėms;
• sintetiniai pluoštai ir tekstilės žaliavos;
• trąšų ir pesticidų gamybai reikalingi tarpiniai junginiai;
• farmacinės medžiagos, dažai, lakai, parafinai ir kosmetikos sudedamosios dalys;
• iš naftos perdirbimo išgauta sieros (elementinė siera) naudojama pramonėje.

Aplinkos ir sveikatos poveikis

Naftos gamyba ir naudojimas turi reikšmingą poveikį aplinkai ir sveikatai: naftos išsiliejimai teršia vandenis ir krantus, deginimas sukelia oro taršą ir šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisijas, rafinavimas ir frakcinis skilimas gali skleisti toksiškas medžiagas (pvz., benzolį). Žmonių sveikatai pavojingas gali būti ir tiesioginis kontaktas su žaliąja nafta bei jos garais. Daugelyje šalių taikomos griežtos aplinkosaugos ir saugos taisyklės, degalų kokybės normos ir išmetamųjų teršalų kontrolė.

Saugumas ir klasifikacijos

Nafta yra labai degi ir gali būti sprogimo pavojus esant nepalankioms sąlygoms. Sandėliavimas ir transportavimas reikalauja atitinkamų cisternų, ventiliacijos, antistatinės įrangos ir avarinių planų. Dažnai naudojama tarptautinė klasifikacija pagal tankį (API), sieros kiekį (sweet/sour) ir klases pagal panaudojimą (pvz., greitai distiliuojamos frakcijos degalams).

Techninis faktas: vienas naftos barelis (barrel) prilygsta maždaug 159 litrams.

Ateitis ir alternatyvos

Pasaulis palaipsniui mažina priklausomybę nuo iškastinio kuro: plėtojami atsinaujinantys energijos šaltiniai, elektriniai transporto sprendimai, vystyta biokuro ir vandenilio technologija bei efektyvesnės perdirbimo ir emisijų mažinimo priemonės. Tačiau nafta ilgą laiką išliks svarbi kaip žaliava pramonėje ir transportui, todėl pereinamasis laikotarpis reikalauja investicijų į švaresnes technologijas, energijos efektyvumą ir atliekų perdirbimą.