erdöl gestern – heute –...

Erdöl

Gestern – Heute – Morgen

Peter Eyerer, Thomas Hirth

Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie www.ict.fraunhofer.de

Chemieverbände RP 9./10. März 2007Chemie heute in Schule und Wirtschaft: Erdölchemie und was kommt dann?“

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Inhalt

� Erdöl gestern - Geschichte zur Erdölnutzung- Entstehung und Zusammensetzung- Vom Erdöl zum Produkt

� Erdöl heute - Ölpreise- Verkäufer und Einkäufer- Verbraucher- Autos ohne Kunststoffe wären wie Dinos

� Erdöl morgen - Weltförderung- Weltreserven- Erdölersatz: Nachwachsende Rohstoffe für die Chemie

� Aufforderung zum Handeln

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Geschichte zur Erdölnutzung – Vorzeit

12000 v. Chr. in Mesopotamien: Abdichtung von Schiffsplanken mit Erdöl, Sand, Schilf u. a.

3000 v. Chr. Babylonier verwenden Erdöl für Lampen (naptu = Leuchten), Asphalt für Straßen (»Erdpech«)

1875 v. Chr. Gesetzeswerk von Hammurabi enthält staatlicheRegulierung von Erdöl

um 0 oleum petrae (Felsöl): Römer schmierten Achsen und Räder mit Erdöl

um 500 Byzanz: »griechische Feuer« (Flammenwerfer) als Waffe im Seekampf

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Geschichte zur Erdölnutzung – Neuzeit

1852 Patent für A. Gesner (Arzt & Geologe) zur Herstellung eines Lampenbrennstoffes aus Roherdöl (Petroleum)

1856/1858 erste Bohrungen in Dithmarschen und Wietze, Niedersachsen

28.8. 1859 E. L. Drake stieß am Oil Creek, Pennsylvania, in 21 m auf die erste größere Öllagerstätte

1859 älteste Erdölraffinerie in Pennsylvania, USA

ab 1879 nach Einführung des elektrischen Lichtes (T. A. Edison) sank die Nachfrage nach Erdöl

ab 1890 Benzin als Kraftstoff für Ottomotoren (Standard Oil Company)

ab 1900 Dieselkraftstoff für Dieselmotoren

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Entstehung und Zusammensetzung des Erdöls

Enstehung (biogenetische Theorie)

Meteoriteneinschlag vor 350-400 Mio Jahren (Davon) ergab große Mengen an organischen Stoffen (Massensterben) in kürzester Zeit, die auf den Meeresboden absanken und von Sedimenten bedeckt wurden (hoher Druck & Temperatur & Zeit); Erdöllagerstätten entstehen in porösem Speichergestein mit Lagerstättenwasser (gelöste Salze); ähnlich entstand Erdgas (Erdgaskappen)

Zusammensetzung

Erdöl ist ein Stoffgemisch aus bis zu 17000 Komponenten, Hauptmengen sind: Kohlenwasserstoffe (Alkane, Cycolalkane, Aromaten) sowie Phenole, Harze, Aldehyde, organische Schwefelverbindungen, Naphthene

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Vom Erdöl zum Produkt

Erdöl

Erdölraffinerie

Gase Leicht-Benzin Kerosin Gasöl Vakuumgasöl Rückstände

Benzin Flugbenzin Diesel, Schmieröle, schweres Heizölleichtes Tenside Schweröl, Bitumen,Heizöl Koks, Ruß(Pyrolyse)

Olefine und Aromaten

(Reaktionen)

Monomere

(Polymerisation)

Kunststoffe

(Cracken)

Benzin

Naphta

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Inhalt





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Produkte der chemischen Industrie

� Basischemikalien 34%

� Fein- u. Spezialchemikalien 25%

� Pharmazeutika 21%

� Polymere 20%

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Ölpreise (1985 bis 2006 in $ pro Barrel)

Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Erd%C3%B6l#Verschiedenes

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Die 10 größten Erdölverbraucher (in Mio Tonnen)

3.838,33.539,23.130,2Welt…

12,312,812,8Schweiz…

14,111,910,8Österreich…

94,795,289,4Frankreich10

99,093,078,4Kanada9

100,8100,158,4Brasilien8

101,699,349,5Südkorea7

117,198,057,9Indien6

121,0129,4125,6Deutschland5

126,8123,5198,8Russland4

243,0255,0247,7Japan3

325,5219,8116,6VR China2

950,0887,8779,0USA1

200520001990LandRang


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Die 10 größten Erdölexporteure (in Mio Tonnen)


1.894,1841.901,285Welt…

79,42784,242VAE10

80,73586,800England (GB)9

89,989102,106Irak8

92,74091,611Mexiko7

101,022103,531Nigeria6

103,299107,874Venezuela5

118,903115,695Iran4

147,518143,764Norwegen3

162,109144,414Russland2

302,883319,957Saudi Arabien1

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Autos ohne Kunststoffe wären wie Dinos!

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Autos ohne Kunststoffe wären wie Dinos

Heizung, Elektrizität,Prozeßenergie 42%

Kunststoffe 4 %

Chemische Industrie 12%

Treibstoffe 46%

- ca. 4% des weltweit geförderten Erdöls werden für die Kunststoffherstellung verwendet- ca. 90% werden als Brenn- oder Treibstoff eingesetzt

Quelle: www.kunststoffe.fcio.at/publikationen/allg8.htm

Erdölverbrauch bei der Herstellung von Kunststoffen

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Was haben Dinos mit Autos zu tun?Autos ohne Kunststoffe wären wie Dinos

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Was haben Dinos mit Autos (ohne Kunststoff) zu tun?Autos ohne Kunststoffe wären wie Dinos

Ohne Kunststoffe (Polymere) wären Autos in einigen Gebieten auf dem Entwicklungsstand von 1920!

� Reifen aus Holz und Stahl

� geringer Komfort (keine preiswerten Polster)

� geringe Sicherheit (kein Airbag, kein Gurt, keine Stoßabsorption)

� hoher Benzinverbrauch, weil schwer

� teuer (zu wenige großserienfähige Werkstoffe)

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Was sind Kunststoffe? Woraus machen wir sie? Wie sin d sie aufgebaut?Autos ohne Kunststoffe wären wie Dinos

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gasförmiges Methan

flüssiges Oktan

flüssiges Erdöl größere Zahl an Kohlenwasserstoffgruppen

festes Paraffin ca. 1000 CH2-Gruppen z.B. Kerzenwachs

Polyethylen (PE) ≥ 10 000 CH2-Gruppen

UHMW PE ≥ 100 000 CH2-Gruppen

Hauptbestandteil des Erdgasesund natürlicher Faulgase

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Kunststoffanwendungen (Auswahl)Autos ohne Kunststoffe wären wie Dinos

� Landwirtschaft Folien, Schaumstoffe, Gewächshäuser

� Bauwesen Schäume, Folien, Dichtungen, Leitungen, Strom, Wasser, ...

� Medizin Schläuche, Implantate, Nähgarn, ...

� Luft- und Raumfahrt Kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe

� Unterhaltung Fernseher, CD, Stereo, Filme, ...

� Freizeit Ski, Surfbrett, Turnschuhe, Skateboard, ...

� Dichtungstechnik Auto, Verfahrenstechnik, Meerestechnik, Maschinenbau, ...

� Elektronik Chip-Herstellung, Leiterplatten, ...

� usw.

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Welche Eigenschaften haben Kunststoffe? Wie werden Sie verarbeitet? Wie werden Sie zurückgewonnen/entsorgt ?


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Burger- oder 4-Parameter-Modell

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Umschmelzen:

Thermoplaste, sofern nicht lackiert

Sonderfall: GMT (glasmattenverstärkte Thermoplaste)

Zerkleinern (Pulverisieren)

Stahl, Al, Pb, Zn, Cu, Ms, u.v.a.

(seit Jahrzehnten Stand der Technik)

Werkstoffliche Verwertung

KunststoffeMetalle

Wiederverwertung , Recycling

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Crossblade – eine Auto mit sehr viel Kunststoff!Autos ohne Kunststoffe wären wie Dinos

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Verursacher von CO2-Emmissionen in % nach DIW & ADAC 2004

Privathaushalte13%

PKW12%

Kraft- und Fernheizwerke

43%

Industrie, Gewerbe, Handel

25%

übriger Verkehr

7%

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Ölfunde und -förderung

Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Erd%C3%B6l#Weltförderung

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Reserven an Erdöl der 7 erdölreichsten Länder(in Mio Tonnen)

Prognose:

Schätzungen der Reichweite (ohne Arktis, Antarktis und Ölsande, Ölschiefer) etwa 40 Jahre .

Angaben sehr kritisch zu betrachten

(Zahlen können geschönt sein)

4.251,54.064,53.730,4Welt…

11.15110.7508.257Venezuela7

12.85112.85112.892VAE6

14.05413.02413.097Kuwait5

15.43015.09513.417Irak4

18.10912.26312.694Iran3

24.070634779Kanada*2

36.09435.25935.164Saudi-Arabien1

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* Ölsande hinzugerechnet

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Erdölersatz

� Erdgas

� Kohle

� Uran, Kernkraft

� Sonne

� Wind

� Geothermie

� Wasserstoff

� Biomasse (u. a. Lignin, Zucker, Sträke, Öl)

� Wasser, Gezeiten

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Rohstoffbasis für das 21. Jahrhundert

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Biobasierte ProdukteMarktchancen und Anwendungsgebiete

� Polymere

� Tenside

� Lösungsmittel

� Kraftstoffe

� Schmierstoffe

� Fasern

Rohstoffe

� Lignin

� Cellulose

� Hemicellulose

� Zucker

� Stärke

� Öle und Fette

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Holzlenkrad gefüllt mit faserverstärktem Lignin (Ar boform ®)

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Heutiges Cockpit mit Kunststoff-Instrumententafel

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Heute

PVC- oder ABSOberflächenfolie genarbt

PUR -Weichschaum

Kleber ohne Kleber

Einzelschritte → Herstellung ← werkzeugfallend

Vision

Holz-Furnier Klarlack-lackiert (reflexionsarm)Holz-Weichschaum

Arboform-Trägernaturfaserverstärktes Lignin

SMC-, GMT-oder Metall-Träger

Instrumententafel - Aufbau: Heute und Vision (Armaturenbrett)

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Handlungsfelder

� Transportkostenum etwa Faktor 100 steigern innerhalb 8 Jahren für LKW, Schiffe, Flugzeuge

� Energie sparen- Gebäudeisolationen- 20% Treibstoff durch defensives Fahren sofort einsparbar- bessere Wirkungsgrade beim Verbrennen (Heizung, Verkehr, Kraftwerke)- 5-10 € je Liter Treibstoff innerhalb 8 Jahren

� Energie wirtschaftlich erzeugenSolar-, Wind-, Wasser-, Geoenergie u. a.

� Stoffrecycling- Papier (60 Mio Tonnen Lignin)- Demontieren und sortenrein Sammeln/Verwerten

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