Ropa, podobnie jak gaz ziemny, należy do węglowodorów, czyli organicznych związków węgla i wodoru. Te, wraz z węglem kamiennym, brunatnym i uranem, tworzą grupę paliw kopalnych.

Skład chemiczny ropy naftowej jest zmienny, zwykle zawiera ona 80-88% węgla, 11-14,5% wodoru, 0,01-6% siarki (rzadko 8%), 0,005-0,7% tlenu (rzadko 1,2%) i 0,001-1,8% azotu. W ropie można znaleźć jeszcze ponad pięćdziesiąt innych pierwiastków, w tym m.in.: wanad, chlor, nikiel i rtęć.

Na świecie i w Polsce

Ropa zgromadzona w podziemnych złożach jest wydobywana głównie przez odwierty. Udokumentowane zasoby światowe ropy naftowej na koniec 2020 r. wyniosły 1 740 264 mln baryłek. Największe zasoby ropy mają Wenezuela, Arabia Saudyjska i Iran.

W Polsce w 2020 r. wydobywalne zasoby bilansowe ropy naftowej i kondensatu (tj. ropy naftowej i rozpuszczonych w niej składników gazowych) szacowano na ponad 22 mln ton w osiemdziesięciu siedmiu złożach. W 2020 r. wydobyto prawie 1 mln ton, a rocznie potrzebujemy jej ok. 25 mln ton, więc brakująca ilość jest importowana, głównie z Rosji. Złoża ropy naftowej występują na Niżu Polskim (65% zasobów), w polskiej strefie ekonomicznej na Bałtyku (28%), na Podkarpaciu (4%) i w Karpatach (3%).

Fundament cywilizacji

Jak podaje dr Krystyna Wołkowicz z Państwowego Instytutu Geologicznego (PIG), ropa naftowa stała się najważniejszym surowcem energetycznym na świecie, ważniejszym niż węgiel. Przyczyniła się do ogromnego postępu cywilizacyjnego, jednocześnie spowodowała zagrożenia dla środowiska naturalnego, a także stała się przyczyną konfliktów na arenie międzynarodowej.

Obecnie sektor paliw i energii stanowi bardzo istotną część światowej gospodarki. Wywiera wpływ na branże chemiczną, konstrukcyjną, motoryzacyjną i inne. – W 2018 r. niemal 60% wykorzystywanych globalnie źródeł energii stanowiły ropa naftowa (blisko 34%) i gaz ziemny (prawie 24%), a największy wpływ na wzrost zapotrzebowania energetycznego miały dynamicznie rozwijające się gospodarki, głównie Chin i Indii. Odpowiadały one za ok. 66% światowego wzrostu popytu na ropę naftową – wskazuje nasza rozmówczyni.

Zastosowanie

Specyficzne właściwości ropy naftowej znali już starożytni mieszkańcy Bliskiego Wschodu. Prymitywny przemysł wydobywczy istniał w dorzeczu rzeki Eufrat już 6 tys. lat przed Chr.

– Substancje ropopochodne wykorzystywali Babilończycy przy wznoszeniu budowli jako zaprawę budowlaną – pokrywano nią nawierzchnie dróg, impregnowano kadłuby łodzi, a Egipcjanie wykorzystywali ropę w procesie balsamowania ciał zmarłych. Ropą leczono też różne choroby skórne i reumatyczne. Kilka tysięcy lat temu mieszkańcy Bliskiego Wschodu nauczyli się nawet wytwarzać naftę do lamp. Ropa ze względu na swoje właściwości palne znalazła zastosowanie w konstrukcji różnego rodzaju broni, płonących pocisków, miotaczy ognia, co też skrzętnie wykorzystywali starożytni Rzymianie i Grecy – opowiada dr hab. Stanisław Wołkowicz, prof. PIG-PIB.

Jak podają eksperci Państwowego Instytutu Geologicznego, nic jednak nie wpłynęło tak bardzo na rozwój przemysłu naftowego na przełomie wieków jak powstanie silnika samochodowego.

W 1892 r. Henry Ford otworzył pierwszy zakład produkujący seryjnie samochody z napędem spalinowym. Później Niemiec Rudolf Diesel opatentował wysokoprężny silnik spalinowy. Produkcja samochodów, okrętów, samolotów, lokomotyw napędzanych ropą spowodowała ogromne zapotrzebowanie na ten surowiec. Okazało się, że ropa jest najlepszym i najbardziej wydajnym paliwem.

– Ropa naftowa w stanie surowym wydobyta i nieprzerobiona ma ograniczone zastosowanie. Poddaje się ją złożonemu procesowi rafinacji (destylacji) frakcyjnej, w wyniku czego zostaje rozdzielona na frakcje, czyli grupy składników o podobnej temperaturze wrzenia, które następnie są poddawane dalszej obróbce w zależności od ich przeznaczenia – wyjaśnia prof. Stanisław Wołkowicz. W wyniku przeróbki ropy otrzymywane są różne produkty, półprodukty i surowce. Do najważniejszej grupy produktów naftowych należą: paliwa (oleje napędowe, benzyny silnikowe, paliwa lotnicze, paliwo LPG, olej opałowy lekki i ciężki, koks naftowy), środki smarowe (oleje smarowe, smary plastyczne, specyfiki naftowe), oleje silnikowe i przemysłowe, woski, rozpuszczalniki i surowce dla petrochemii i przemysłu chemicznego, asfalty, materiały izolacyjne (np. styropian), polietylen (torebki foliowe, nakrętki do butelek, kanistry).

– Najczęściej wykorzystywanym produktem rafinacji ropy w Polsce są oleje napędowe, benzyna i płynny gaz LPG. Półprodukty pochodzące z przetwórstwa ropy naftowej znajdują się w przedmiotach, których używamy na co dzień, np. w lekach, oponach, zabawkach, komputerach, kosmetykach, farbach, detergentach i ubraniach – wskazuje prof. Wołkowicz.

Złoża nie tylko konwencjonalne

Tradycyjnie ropa naftowa, podobnie jak gaz ziemny, była i jest wydobywana ze złóż konwencjonalnych, czyli tych, które znajdują się w odpowiednio porowatych i przepuszczalnych skałach osadowych. Węglowodory tworzące złoża w takich skałach mogą łatwo się przedostawać do otworów wiertniczych i podlegać wydobyciu.

Od pewnego czasu jednak trwają prace także nad rozpoznaniem niekonwencjonalnych złóż ropy naftowej i gazu ziemnego. Złoża te są zlokalizowane w łupkach lub w piaskowcach; cechują się one niską przepuszczalnością, co powoduje, że węglowodory nie mają łatwych dróg, którymi mogą się przemieszczać.

Do wydobycia węglowodorów ze złóż niekonwencjonalnych stosowane są specjalne technologie, przede wszystkim szczelinowanie hydrauliczne. – Celem tych zabiegów jest wytworzenie szczelin w skałach nieprzepuszczalnych, słabo spękanych lub niespękanych i powiększenie już istniejących pęknięć, dzięki czemu ropa naftowa i gaz ziemny mogą się łatwiej przemieścić do otworu wiertniczego – wyjaśnia dr Krystyna Wołkowicz. Ekspert dodaje, że zastosowanie tych nowoczesnych metod również do eksploatacji złóż konwencjonalnych spowodowało możliwość pozyskania o wiele większych ilości ropy naftowej i gazu ziemnego, np. z wielopoziomowych złóż karpackich.

Różnorodne techniki cyfrowe pozwalają na optymalizację zarówno działalności eksploracyjnej, jak i wydobycia, transportu surowców oraz procesu rafinacji. Rośnie ponadto znaczenie wykorzystania robotów wyposażonych w sztuczną inteligencję do eksploracji i wydobycia surowców, co pozwala na wzrost wydajności i opłacalności tych procesów przy jednoczesnym zmniejszeniu ryzyka związanego z czynnikiem ludzkim. Coraz większą rolę przypisuje się także technologiom satelitarnym, które pozwalają na przeprowadzanie analiz geologicznych pod kątem poszukiwania ropy i gazu.