Nafta (toornafta): määratlus, koostis, tootmine ja kasutusalad

Nafta (kreeka keelest πέτρα - kivi ja έλαιο - õli), mida nimetatakse ka toornaftaks, on paks ja must vedelik. See on looduslik süsivesinike segu, mis tekib peamiselt maapõues ja meresetetes lagunenud taimse ja loomse jäägi kõrgsurve- ja kõrgsusega muutuste käigus miljonite aastate jooksul. Nafta leitakse sageli puurides läbi kivimite maismaal või avamerel mandrilaval ning seda kogutakse poorsetest reservuaaridest, mida katab tihti tihke kattekivim (kapivõre). Peamised tootjad asuvad Lähis-Idas, Ameerikas ja Venemaal. Nafta on maailma tähtsaim vedelkütuste ja naftakeemia tooraineallikas: see annab ligi kolmandiku kogu maailmas tarbitavast energiast ning on asendamatu mitmes tehaste ja transpordi sektoris.

Koostis ja omadused

Toornafta koosneb peamiselt erinevatest süsivesinikest. Sõltuvalt leiukohtadest ja vanusest varieerub nafta koostis tugevalt: esineb lihtsaid alkaanidest (parafiinidest) kuni keerukamate aromaatsete ühenditeni. Lisaks süsivesinikutele võib toornaftas olla hapnikku, lämmastikku, väävlit ja muid lisandeid (nt vanaadium, nikkel). Väävel ja muud lisandid mõjutavad rafineerimise vajadust ning keskkonnamõjusid.

Nafta tekkimine

Nafta tekib orgaanilise aine (peamiselt plankton, vetikad ja pehmed taimejäägid) kõrgsurve- ja kõrge temperatuuri toimel settekivimites. Aja jooksul liiguvad orgaanilised ühendid sügavamale, kus nad muunduvad esmalt kerogeeniks ja seejärel vedelaks naftaks või gaasiks. Tekkeprotsess sõltub setete sügavusest, temperatuurist ja aja pikkusest; tavaliselt kuluvad miljoneid aastaid.

Kaevandamine ja tootmine

Nafta kaevandatakse nii maismaa kui ka avamere väljadelt. Tuntud tehnoloogiad ja meetodid:

• puhas puurimine ja dedrainimine (primaarne tootmine, kus kasutatakse maapõuerõhku ja reservuaari enda survet),
• sekundaarne taaste (nt vee- või gaasi süstimine, et säilitada survet ja tõsta voolavust),
• tertsiaarsed ja paranenud taaste meetodid (EOR) nagu kuumad aurusüsteemid, kemikaalid või CO2 süstimine.

Avamerel kasutatakse platvorme, puurimislaevu ja FPSO-sid (Floating Production, Storage and Offloading). Läänemere või muude merealade uurimiseks kasutatakse geoloogilisi uuringuid, puurimistehnoloogiaid ja seismic-andmeid.

Töötlemine ja rafineerimine

Toornafta ei ole kohe kasutuskõlblik — seda tuleb töödelda rafineerias. Esmaseks etapiks on fraktsioneeritud destillatsioon, kus eraldatakse erinevate keemistemperatuuridega fraktsioonid. Edasi läheb nafta mitmetesse protsessidesse:

• krakkimine (molekulide lõhkumine kergemateks kütusteks),
• reforming ja isomeerimine (oktaani arvu tõstmiseks ja kvaliteedi parandamiseks),
• hüdrotreatimine (väävli ja muude saasteainete eemaldamine),
• kuvamine ja koksmine (raskemate jääkide töötlemine),
• segu- ja stabiliseerimistegevused lõpptoodete kvaliteedi tagamiseks.

Rafineerimises saadakse mitmeid tooteid, millest tuntuimad on bensiin, diislikütus, petrool (avioonikütus), kerge ja raske kütteõli ning bituumenit, mida kasutatakse teede ehituses.

Peamised tooted ja kasutusalad

Rafineeritud naftat kasutatakse laialdaselt nii kütustena kui ka tööstustoodete põhitoorainena:

• sõidukite ja masinate kütused: bensiini (bensiin) autodele, diislikütus veokitele ja laevadele, petrool/aviatsioonikütus lennukitele;
• määrdeained ja erikütused masinaõlide jaoks (määrdeainetena);
• Bituumen (asfalt) teede ja katuste jaoks;
• naftakeemia toorained plastide, sünteetiliste kiudude, lahustite, väetiste, farmaatsiatoodete ja muude keemiatoodete tootmiseks (naftakeemia).

Toornafta on paljude erinevate kemikaalide (peamiselt süsivesinike) segu, millest enamik põleb hästi. Naftatöötlemistehastes eraldatakse see fraktsioneeritud destillatsiooni teel lihtsamateks, kasulikumateks segudeks, et saada eraldi kemikaale, näiteks bensiini (või bensiini) autodele, petrooli lennukitele ja bituumenit teede jaoks. Bituumen annab toornaftale selle tumedat musta värvi; enamik teisi toornaftas sisalduvaid kemikaale on kergelt kollased või värvitud.

Naftakeemia

Naftakeemia kasutab rafineerimistoodetest jaotatud fraktsioone kui algmaterjali mitmesuguste keemiatoodete tootmiseks. Peamised naftakeemia liinid on:

• olefiinid (etüleen, propüleen) — alused plastitööstusele (PE, PP), süsinikusidemeteks ja alkoholideks;
• aromaatilised ühendid (benseen, tolüleen, ksüleenid) — alused sünteetilistele kiududele, vahtplastidele ja lahustitele;
• lahustid, pesuvahendid, sünteetilised kütused ja kemikaalid, mida kasutatakse igapäevaelus ja tööstuses.

Transport ja hoiustamine

Naftat saab hõlpsasti transportida torujuhtme ja naftatankeriga. Suured sadamad ja terminalid võimaldavad laialdasemat rahvusvahelist kaubandust. Rafineeritud tooted liiguvad lisaks torustikele ka maanteel ja raudteel. Hoiustamisel ja transpordil on olulised ohutus- ja keskkonnanõuded, et vältida lekkeid ja plahvatusohtlikke olukordi.

Keskkonnamõjud ja ohud

Naftaga seotud tegevused mõjutavad keskkonda mitmel viisil:

• põlemisel eralduvad kasvuhoonegaasid (CO2) ja õhukvaliteeti halvendavad saasteained (NOx, SO2);
• naftaleke või õlireostus kahjustab mere- ja maismaaökosüsteeme ning võib tekitada pikaajalist keskkonnakahju;
• põhjamuldade kaevandamine ja puurimine võivad mõjutada maapõue ja põhjavee puhtust;
• rafineerimistegevus ja keemiatooted nõuavad ranged jäätmekäitluse ja heitmete puhastamise meetmed.

Rahvusvahelised ja riiklikud regulatsioonid, tehnoloogilised parendused ja puhtamad tootmisprotsessid aitavad vähendada mõju, kuid täielik mõju kõrvaldamine nõuab laialdasi üleminekumeetmeid energiasüsteemides.

Varud, majandus ja tulevik

Nafta on piiratud loodusvara, mille kättesaadavus ja hind sõltuvad geograafiast, geopoliitilistest otsustest ja turutingimustest. Sellest tulenevalt on naftal suur strateegiline tähtsus ja see mõjutab rahvusvahelist poliitikat (nt OPEC-i roll). Samas on tehnoloogia ja poliitika suunatud energiatarbimise dekarboniseerimisele: kasvavad taastuvenergia osakaal, elektrisõidukid ja alternatiivsed kütused (nt biokütused, vesinik) vähendavad nafta nõudlust pikemas perspektiivis.

Ohutusnõuanded ja järeltegevused

Puurimisel, transportimisel ja töötlemisel rakendatakse rangeid ohutusstandardeid: lekkekontroll, tuleohutus, töötajate koolitus ja valmisolekõnnetuste leevendamiseks. Õnnetuse korral on vajalik kiire pääste-, puhastus- ja taastamistegevus, et vähendada inimeste ja looduse kahjustusi.

Kokkuvõttes on nafta maailmamajanduse ja tööstuse keskne tooraine: see on ühtaegu väärtuslik energiaallikas ja keskkonnaväljakutse, mille kasutuse ja juhtimise küsimused kujundavad ka järgmiste aastakümnete energiapoliitikat.