Grävmaskiner gräver upp oljesand som rymmer värdefull bitumen. Se fler oljeborrningsbilder. Wilbur E. Garrett/National Geographic/Getty Images Blunda och föreställ dig en tjärgrop. Vad tänker du på? För många av oss är det svart, melassliknande sjö med bevarade sabeltandade tigrar.
Tjärgropar är bättre kända som oljesand , tjärsand och bituminös sand , och de är inte bara av intresse för forskare - de är också av stort intresse för energibolag. Men precis som namnet antyder, detta svarta guld rinner inte från en gejser; det är faktiskt i själva sanden.
Oljesand är en blandning av ungefär 90 procent lera, sand och vatten, med 10 procent bitumen [källa:Grist]. Mörkret, klibbig sand liknar matjord, är trögflytande när de är varma och fryser lika fast som betong vid kalla temperaturer. Men att kalla dem "tjära" gropar eller "tjära" sand är vilseledande - den tjocka svarta substansen är inte tjära, men hellre bitumen . Bitumen består av en blandning av kolväten. Det är petroleum som finns naturligt i fast eller halvfast tillstånd, men till skillnad från konventionell petroleum, som är i naturlig flytande form, bitumen måste separeras från sanden innan den kan användas.
Mer än 2 biljoner fat av världens petroleum ligger i oljesand, även om de flesta aldrig kommer att grävas och bearbetas eftersom det är för djupt [källa:Grist]. Oljesand finns över hela världen, från Kanada till Venezuela och, som du kan tänka dig, i Mellanöstern. Alberta, Kanada, har en blomstrande oljesandindustri-eftersom många 1 miljon fat syntetisk olja produceras där varje dag, 40 procent av dem kommer från oljesand [källa:Oil Shale &Tar Sands Programmatic EIS Information Center].
Det beräknas att Alberta kan ha så mycket som 300 miljarder fat utvinnbar olja, liksom exponentiellt mer som inte kan utnyttjas förrän utvecklingen av ny teknik för hämtning. Den volymen betyder att Kanada är en av de största oljeproducenterna i världen, andra till Saudiarabien [källa:Wired].
Hur gör du för att sila olja från sand? Därefter tittar vi på hur bitumen extraheras, bearbetas och omvandlas till några överraskande produkter du använder varje dag.
En bitumenlinje går genom Kanada. David Boily/AFP/Getty Images Det mesta bitumen raffineras för användning i bensin, flygbränsle och eldningsolja, men petroleum kommer också in i mer än 3, 000 produkter du kanske inte förväntar dig:kulspetspennor, läppstift, flygande skivor, även T-shirts. Innan den kan användas till någonting, fastän, det måste först extraheras från sanden och sedan bearbetas.
Det finns några olika sätt att bryta bitumen.
Korta reserver, som utgör cirka 20 procent av oljesanden, återställs genom ytbrytning , som bryts genom öppna gropar [källa:Grist]. Processen för ytbrytning skiljer sig lite från företag till företag men innehåller i allmänhet konditionering, separation och skumbehandling.
Konditionering startar processen med att separera sand och bitumen och bryter isär alla stora bitar av oljesand. Oljesanden blandas med varmt vatten - kallas a uppslamning - och transporteras med rörledning till en extraktionsanläggning. Här, uppslamningen sätts genom en separation process där sand sjunker till botten och orent bitumenskum stiger upp till toppen. Skummet ångas, avluftas och späds med nafta för att avlägsna eventuella kvarvarande ämnen och främja flöde. Spädd bitumen bearbetas i lutande plattanläggare ( IPS ) och centrifuger - båda metoderna rengör bitumen ytterligare. Och efter allt det, extraktionen är klar.
Djupt deponerade bitumenreserver kan inte nås genom grävning i dagbrott och återvinns med in situ tekniker, den mest framgångsrika känd som SAG-D. SAG-D är ångassisterad gravitation dränering , en metod som innebär att man injicerar ånga i brunnar i oljesanden. Den intensiva temperaturen och trycket skiljer bitumen och vatten från sanden, och bitumenet - mjukt med värmeytorna medan sanden stannar kvar. Andra in situ -tekniker inkluderar tå till häl luftinjektion ( THAI ), en relativt ny process som kombinerar både vertikala och horisontella luftinjektioner i underjordiska brunnar, och a ångaxtraktionsprocess ( VAPEX ), liknande SAG-D men med lösningsmedelsinjektioner istället för ånga.
Raffinerad bitumen är sedan redo att transporteras och uppgraderas till syntetisk råolja och andra petroleumprodukter.
Att återvinna bitumen och omvandla det till syntetisk råolja är smutsigt arbete, bokstavligen och miljömässigt. Gruvdriften och bearbetningen behövs för att producera en enda fat uppgraderad syntetisk råolja använder mellan 2 och 4 fat vatten, en mängd naturgas lika med vad som behövs för att värma ett hem i fyra dagar [källa:Worldwatch Institute]. Rendering av en enda fat förstör också 4 ton jord [källa:Worldwatch Institute]. Dessutom, utvinning och bearbetning av oljesand står för 4 procent av Kanadas utsläpp av växthusgaser, utsläpp som förväntas tredubblas till 2020 [källa:The Press-Enterprise]. Gruvdrift sätter också floder och skogar (inklusive Kanadas boreala skog, ett av världens största intakta ekosystem) i fara. Som om det inte är tillräckligt att oroa sig för, två kanadensiska giftiga soptippar för svansar , det tungmetallrika avfallet som skapades under separationsprocessen, kan ses från rymden [källa:Worldwatch Institute].
Kanada, till exempel, försöker hantera dessa miljömässiga konsekvenser av att göra oljesand genom att kräva att oljebolag fyller på gamla gruvor och planterar träd. Insatser för att minska beroendet av fossila bränslen, dock, skulle minska behovet av energikrävande, lågavkastningsbrytning och minimera de skador som orsakas av extraktion.
