خصائص الصخر الزيتي موضوع يهم الكثير من المتخصصين في علوم الأرض، حيث يسعى الكثيرون لفهم مكونات الصخور المختلفة وطرق تكوينها. في هذا السياق، نسلط الضوء على الصخر الزيتي ونعرض أهم المعلومات المتعلقة به.
خصائص الصخر الزيتي
تتسم الصخور الزيتية بعدة خصائص، ويمكن تلخيصها بالنقاط التالية:
- يتميز الصخر الزيتي بإمكانية تحويله من خلال عمليات المعالجة المتقدمة إلى زيوت صخرية، بالإضافة لمحتواه من ماء متبلور.
- يمتاز الصخر الزيتي بزيادة نسبة الطحالب فيه، مما يتيح له أن يظهر على مستوى كيميائي مشابه للبترول الطبيعي عند تسخينه وتكريره.
- تتم عملية استخراج الزيت الصخري عبر تقنيات تعدين بدائية مثل الحفر المفتوح، تليها معالجة بإجراءات متفق عليها.
- بحسب وكالة الطاقة الدولية، يُقدر وجود حوالي 1 تريليون برميل من النفط الصخري المتاح للبيع.
- تحتوي الصخور الزيتية على كميات كبيرة من الهيدروكربونات، مما يشير إلى وجود كميات كبيرة من الكيروجين، وهو مادة عضوية غير قابلة للانحلال تُستخرج بالتسخين.
- تشير التقارير من إحدى شركات إنتاج المواد البترولية الأمريكية إلى وجود حوالي 1.6 تريليون برميل من البترول في الصخور الزيتية حول العالم.
- تصنف الزيوت الصخرية وفقاً للبيئة المحيطة بها، بما في ذلك الرواسب والمواد العضوية والميكروبات التي تساهم في إنتاج المواد العضوية.
- تُستخرج الزيوت الصخرية من الصخور الزيتية من خلال التحليل الحراري، وغالبًا ما تكون خفيفة وتحتوي على كميات قليلة من الكبريت.
- يعتمد إنتاج الزيوت الصخرية على تقنيات تعدين محددة، إذ يمكن استخراج المواد السائلة مباشرة من الخزانات دون الحاجة لاستخراج الصخور السطحية.
- يعتبر البعض الصخر الزيتي مصدرًا رئيسيًا للبترول ومشتقاته نظرًا لاحتوائه على كميات كبيرة من المواد العضوية التي تطلق الهيدروكربونات بالتسخين.
- يمكن أن تنتج الصخور الزيتية زيوتًا اصطناعية تُستخدم كبديل لمشتقات البترول التقليدية مثل البنزين الذي يستخدم في السيارات والطائرات، بعد مرورها بعمليات معالجة وتكرير.
- استخدمت الصخور الزيتية في العصور القديمة لرصف الطرق، واستُغلت من قبل بعض الدول الأوروبية، ولكن تم تطويرها لاحقًا للاستفادة منها في توليد الطاقة الكهربائية.
ما هو الصخر الزيتي؟
- بعد استعراض خصائص الصخر الزيتي، من المهم التعرف على نوع هذا الصخر.
- الصخر الزيتي هو نوع من الصخور الرسوبية التي يمكن استخدامها بعدة طرق في إنتاج المواد النفطية والبترولية والغازية، بفضل غناه بالكيروجين العضوي القابل للاحتراق عند تسخينه.
- ومع أن الصخور الزيتية تمثل بديلاً محتملاً عن المواد البترولية التقليدية، إلا أن الحصول عليها لا يزال يمثل تحديًا، حيث لا تعتمده العديد من الدول كمصدر رئيسي للبترول.
هل يُعتبر الصخر الزيتي وقودًا أحفوريًا؟
- في سياق فهم خصائص الصخر الزيتي، نحتاج لتوضيح ما إذا كان يُعتبر وقودًا أحفوريًا.
- في الواقع، تُستخرج الصخور الزيتية من مواقع متعددة، مما يجعلها وقودًا أحفوريًا حديثًا.
- يمكن أن يُستخرج من أماكن بحرية مختلفة، سواء كانت المياه عذبة أو مالحة، كما يُوجد أيضًا في المستنقعات.
- تشبه الصخور الزيتية الفحم الحجري إلى حد كبير، لكنها تحتوي على نسبة عالية من المعادن غير العضوية تصل إلى 60-90%.
- بينما يحتوي الفحم الحجري على أقل من 40% من هذه المعادن.
- تُعتبر الصخور الزيتية غنية بالطاقة غير الآمنة على البيئة، حيث قد تؤدي إلى التلوث، على عكس المواد النفطية السائلة التقليدية.
- لأنه عند تحويلها إلى مواد نفطية مثل البنزين، قد تُنتج كميات كبيرة من غاز ثاني أكسيد الكربون، مما يساهم في ظاهرة الاحتباس الحراري نتيجة للعمليات المستهلكة للطاقة.
تكوين الصخر الزيتي
- نتناول الآن تكوين الصخر الزيتي.
- تتشكل الصخور الزيتية في ترسبات البحار، بصورة رئيسية نتيجة لعمليات البناء الضوئي التي تُنتج كميات كبيرة من المواد العضوية.
- تبدأ العملية بتكون نباتات عالقة تُنتقل إلى الترسيبات التي تحتوي أيضًا على كميات غنية من الكربوهيدرات والمواد الدهنية والبروتينات.
- تتم عملية تشكيل الصخور الزيتية على اليابس بشكل تدريجي عند دفن النباتات وغيرها من المواد العضوية.
- تتكون الصخور بفعل ضغط المواد العضوية المتجمعة داخل الصخور الرسوبية.
- يؤدي الضغط المؤثر على المواد العضوية إلى إنتاج الكيروجين، الذي يمكن تحويله إلى مواد نفطية أو غازية أو حتى كفحم، من خلال تقنية الدفن العميق التي تعتبر الوحيدة الفعالة في تشكيل الصخور الزيتية.
تصنيفات الصخر الزيتي
نعرض الآن تصنيفات الصخور الزيتية استنادًا إلى محتواها المعدني، وهي كما يلي:
التصنيف الأول من الصخر الزيتي
- تتميز هذه الصخور باحتوائها على كميات هائلة من الكربونات.
- يتضمن هذا التصنيف أنواعًا متعددة من الصخور الزيتية التي تتكون من الأكسجين والكربونات معًا.
التصنيف الثاني من الصخر الزيتي
- يتسم هذا التصنيف بوجود كميات من السليكون المعدني والكائنات الحية البحرية مثل الإسفنج.
- وتعتبر الصخور في هذا التصنيف أقل قوة مقارنة بتلك في التصنيف الأول.
التصنيف الثالث من الصخر الزيتي
- يتميز هذا التصنيف بتكوين يتضمن المواد المعدنية والأشجار والهيدروجين.
- وتعتبر التربة المدفونة فيها الأشجار والنباتات الخشبية أساسًا في تكوين الفحم الشمعي سريع الاشتعال.
طريقة استخراج الزيت الصخري من الصخر الزيتي
- بعد مناقشة الخصائص، يجب معرفة كيفية استخراج الزيت الصخري.
- في البداية، تُستخرج الصخور الزيتية من باطن الأرض مبتغين استخدام تقنيات تعدين متفاوتة، سواء من الباطن أو السطح.
- تعتبر عملية استخراج الصخور الزيتية أكثر صعوبة مقارنةً بعمليات استرجاع المواد السائلة من الآبار التقليدية.
- بمجرد استخراج الصخور الزيتية بالطريقة المناسبة، يُستخدم التقطير لعملية التحليل الحراري، حيث يتم توجيه حرارة عالية جدًا غير محتوية على أكسجين نحو الصخور.
- من خلال التحليل الحراري، يُفصل الكيروجين السائل عن الصخور، مما يسهل استخلاصه وتحويله إلى مواد نفطية.
- يمكن إجراء التحليل الحراري للصخور الزيتية سواء عبر التعدين السطحي باستخدام التكسير أو عبر التعدين الباطني بالتسخين المباشر دون الحاجة للتكسير.
- تجدر الإشارة إلى أن الكيروجين المستخرج عن طريق عملية التحليل الحراري يُعتبر غير نفط خام.
- لذلك، يتطلب الأمر عمليات تكرير متعددة لإزالة المواد العالقة، مثل الكبريت، للحصول على المواد النفطية المسطَحة المناسبة للاستخدام.
النتائج السلبية لاستخراج الزيوت الصخرية
رغم الفوائد المحتملة، إلا أن هناك آثار سلبية ناتجة عن استخراج الزيوت الصخرية، ومن بينها:
زيادة إنتاجية الرماد
تؤدي عملية استخراج الزيوت الصخرية إلى زيادة إنتاج الرماد، مما يساهم في تلوث الهواء والماء والتربة.
زيادة غاز ثاني أكسيد الكربون
- عند تعرض الزيوت الصخرية للتحلل الحراري، يُحرق كمية كبيرة من غاز ثاني أكسيد الكربون الذي ينتشر في الجو.
- ويعتبر غاز ثاني أكسيد الكربون من الغازات الدافئة التي تؤثر بشدة على ظاهرة الاحتباس الحراري.
إنتاج مواد تضر البيئة
- تحدث تفاعلات متعددة أثناء استخراج الزيوت الصخرية قد تؤدي إلى ظهور مواد سامة ومؤذية، مما يتسبب في صعوبة التنفس ومشكلات في العين.
خروج الكربونات المضرة
- استخدام طرق الاحتراق لاستخراج الزيوت الصخرية يُنتج كميات ضخمة جداً من الكربونات التي تنتشر بسرعات عالية في الغلاف الجوي.
- هذه الكميات تصبح أكثر من قدرة النباتات والتربة والماء على الامتصاص، مما يسهم في ظاهرة الاحتباس الحراري.
- تُعتبر الكربونات من العوامل الرئيسية المؤثرة في الحالة المناخية للعالم.
استخدام كمية ضخمة من الماء العذب
- تتطلب عملية استخراج الزيوت الصخرية كميات هائلة من الماء العذب، حيث يحتاج استخراج لتر واحد من الزيوت إلى حوالي ثلاثة لترات من الماء العذب.
- مما يُفقد المياه العذبة ويؤدي لتلوثها بسبب المواد الضارة، مما يتطلب تكلفة عالية لتنقيتها.
تلوث الماء الجوفي
- تؤدي عمليات استخراج الصخور الزيتية لأعماق الأرض إلى تراكم المركبات الضارة تحت السطح.
- هذا يُسهم في تلوث المياه الجوفية، مما يجعلها غير صالحة للاستخدام البشري.
استخدامات الصخور الزيتية
رغم التكاليف المرتفعة لاستخراج الصخور الزيتية، تستخرجها بعض الدول وتستخدمها في مجالات متعددة، منها:
- رصف الطرق وإصلاح السفن، كما كان يحدث في بلاد الرافدين.
- استُخدم الزيت الصخري من قِبَل جمهورية منغوليا في الحروب، حيث كانت تُغمس فيه السهام وتُشعل قبل إطلاقها.
- تستخدمه الطائرات والسيارات كبنزين وديزل.
- كان يُستخدم في صناعة بعض السلع مثل شموع البارافين.
- اعتمدت دول مثل البرازيل والصين على الزيت الصخري في إنتاج الوقود لتوليد الطاقة الكهربائية.
- استُخدم أيضًا في التصنيع الكيميائي، وكذلك في إنتاج الإسمنت.