Ropa

Názov ropa pochádza z poľštiny, v preklade znamená „hnis“, ide o pôvodné staré označenie miestnych soľných prameňov. Iný názov ropy je (surová) nafta; zastarané názvy ropy sú skalný olej, zemný olej, (surový) petrolej, surový minerálny olej[6] a obrazne čierne zlato. „Ropa“ je jediný názov podľa STN.

Medzi základné technologické charakteristiky ropy patrí hustota stanovená pri teplote 20 °C a atmosférickom tlaku, s korekciou na teplotu 4 °C (kvôli zmenám hustoty vody). V závislosti od obsahu rozpustených látok sa pohybuje v rozmedzí od 0,61 – 0,85 g/cm³ pre ľahké ropy, 0,85 – 0,93 g/cm³ pre stredne ťažké až 0,93 – 1,05 a viac  g/cm³ pre veľmi ťažké ropy[2]. V anglickej terminológii sa zvyknú používať štandardy ASTM – jednotky stupne API (American Petroleum Institute), ktoré určujú hmotnosť 1 ml ropy pri teplote 15,56 °C (1°API = 141,5 / hustota ropy v g/cm³ – 131,5)[7]. Obsah rozpustených látok má vplyv na spôsob jej spracovania. Ľahké ropy sú väčšinou svetlé, ťažké ropy tmavé. Farba ropy je však značne premenlivá od hnedočervenej, čiernej po žltozelenú až bezfarebnú. Index lomu ropy je 1,39 až 1,60. Má tiež fluorescenčné vlastnosti, ktoré prezrádzajú prítomnosť aromatických uhľovodíkov a jej zrelosť. Výhrevnosť ropy sa pohybuje v rozmedzí 43 – 47 MJ/kg[7].

Približnú predstavu o chemickom zložení ropy dávajú nasledujúce hmotnostné podiely základných prvkov[3]:

Ropa je zmesou okolo 10 000 rôznych zlúčenín, z ktorých nadpolovičnú väčšinu predstavujú kvapalné uhľovodíky (tvoria asi 80 – 90 % objemu ropy) a iné neuhlíkaté organické zlúčeniny (4 – 5 %), hlavne obsahujúce síru (okolo štvrtiny zlúčenín), dusíkaté látky (pod 0,1 %), oxidy (okolo 85) a tiež organické molekuly obsahujúce kovy (hlavne vanád a nikel). Medzi ostatné zložky ropy patria rozpustené organické plyny (C₁ – C₄), ktoré tvoria desatiny až 4 % objemu. Obsah vody je taktiež variabilný od stopového množstva po 10 %. Zastúpenie minerálnych solí hlavne chloridov sa pohybuje od 0,1 – 4 000 mg/l ale môže byť i vyššie. Ropa tiež obsahuje roztoky solí, organických kyselín a iných látok. Mechanickú prímes môžu tvoriť častice ílových minerálov, piesku alebo vápenca. Organické častice pevnej fázy sú označované ako bitúmeny alebo asfalt, zatiaľ čo označenie parafín sa používa pre uhľovodíky s reťazcom nad C₁₇.

Uhľovodíky tvoriace ropu možno rozdeliť do troch základných skupín[3][7]:

• parafíny a alkány – nasýtené uhľovodíky s jednoduchou alebo viacnásobnou väzbou, bez cyklickej štruktúry
• cykloparafíny – (naftény alebo alicyklické uhľovodíky) obsahujúce prvky cyklickej štruktúry
• arény (aromatické uhľovodíky – s benzénovým jadrom)
• asfaltény, živice a ďalšie odolné látky s veľkou molekulovou hmotnosťou, tvoriace ťažkú frakciu

Na základe týchto základných skupín možno ropy deliť na[2]:

• intermediálne aromatické, vznikajúce v redukčnom morskom prostredí
• nafténicko-parafinické a parafinické (cykloparafinické), najčastejšie spájané s deltovým a nemorským prostredím vzniku

Pre meranie objemu ropy sa používa miera 1 barel = 42 amerických galónov = 35 britských galónov = 158,97 litrov. Množstvo ropy sa tiež niekedy udáva v tonách, jednej tone zodpovedá približne 7,33 barelov.

Ropný prameň v obci Korňa (okres Čadca).

Vznik ropy je veľmi komplikovaný súbor procesov prebiehajúcich vo veľkých hĺbkach dlhé obdobia, čo sťažuje ich pozorovanie a napodobenie v laboratórnych podmienkach. V minulosti sa názory na vznik ropy rozchádzali. Existovali dva striktne vyhranené myšlienkové prúdy, jeden ktorý presadzoval pôvod ropy z organickej hmoty (tzv. biogénny pôvod) a druhý, ktorý obhajoval jej anorganický pôvod. Dnes je známe, že väčšina ropy vzniká hlavne rozkladom planktonických organizmov bez prístupu kyslíka[6], teda biogénne, čo bolo potvrdené geochemickým výskumom izotopov uhlíka. Ako dôkazy biogénneho pôvodu ropy sa uvádzajú aj rovnaké pomery n-alkánov a izo-alkánov, rovnaké izoméry, optická aktivita (ľavotočivosť), zhodný pomer ₁₃C/₁₂C atď. Na druhej strane, malé množstvo ropy a plynu môže vznikať aj anorganickou cestou. Dosiaľ však nebolo preukázané, že by ropa výlučne anorganického pôvodu tvorila ekonomicky zaujímavé ložiskové akumulácie. Dôležitým faktorom vzniku a hromadenia ropy sú aj procesy, ktoré prebiehajú po hlbokom pochovaní organických látok a najmä migrácia ropy cez priepustné vrstvy do ložiskových pascí, bez ktorých by sa žiadna dosiahnuteľná ropa nezachovala.

Ťažobná veža.

Kedysi existovali lokality, kde ropa prirodzene vyrážala na zemský povrch. Dodnes sú takéto ropné pramene ropy známe napr. z Kysúc (Korniansky ropný prameň[10]) a Oravy, vo svete napr. z Kalifornie. Teraz sa ropa získava pomocou vrtov z hlbšie sa nachádzajúcich ložísk umiestnených v ropných pasciach. Väčšinou sa v nálezisku spoločne s ropou nachádza zemný plyn a voda, ktoré sú pod tlakom. Spočiatku možno ropa prúdi z ložiska pod tlakom, alebo pomaly vyteká. To sa nazýva primárny spôsob ťažby. Zvyčajne je možné takto získať približne 20 % ropy obsiahnutej v nálezisku.

S časom tlak klesá až k bodu, keď musia nastúpiť sekundárne metódy, ako je čerpanie ropy pomocou čerpadiel alebo udržiavanie ložiskového tlaku vhodnou injektážou, a to buď spätným pumpovaním zemného plynu, vzduchu, vody príp. CO₂. Primárnymi a sekundárnymi metódami sa celkovo darí vyťažiť 25 – 35 % celkového množstva ropy.

Čerpanie ropy pomocou púmp, Baškirsko, Ruská federácia.

Terciárne metódy nastupujú v okamihu, keď už ani sekundárne metódy nestačia na udržanie produkcie a ťažba je ešte stále ekonomická, čo závisí od aktuálnej ceny ropy, kvality ropy a výšky ťažobných nákladov. Ich princípom je zníženie viskozity zostávajúcej ropy, väčšinou injektážou horúcej vodnej pary získavanej často kogeneráciou, pričom sa spaľovaním zemného plynu vyrába elektrina a odpadové teplo sa využije na tvorbu vodnej pary. Niekedy sa tiež ropa zohrieva zapálením časti ropného ložiska. Príležitostne sa tiež používa injektáž detergentov. Terciárne metódy dovoľujú vyťažiť ďalších 5 – 15 % ropy v nálezisku.

Väčšina – asi 3/4 ropy sa ťaží na pevnine. No nárast cien ropy po ropnej kríze v 70. rokoch 20. storočia umožnil spoločnostiam viesť nákladnejšiu ťažbu v oblasti plytkých morských šelfov, odkiaľ dnes pochádza 1/4 ropy a 1/5 plynu. Vŕtanie na šelfoch je však 6 – 7-krát drahšie ako na pevnine[7]. Ťažbu ropy výrazne omedzuje možnosť jej prepravy. Stavba ropovodov a plynovodov je ekonomicky veľmi náročná, väčšinou obmedzená na pevninu.

Ropa a výrobky z nej sú základnou surovinou pre chemický priemysel, hlavne pre výrobu plastov. Vyrábajú sa z nej aj niektoré lieky, hnojivá a pesticídy. Je dôležitým palivom pre dopravu. V USA sa v roku 2018 približne 86 % ropy použilo na výrobu palív.[11] Mnohé krajiny používajú surovú ropu aj na výrobu elektriny v tepelných elektrárňach (asi 7 % celkovej svetovej produkcie).

Základom spracovania ropy je jej frakčná destilácia, pri ktorej sa oddeľujú pri atmosférickom tlaku jednotlivé skupiny uhľovodíkov podľa ich bodu varu.

Najľahšie plynné uhľovodíky sú metán, etán, propán, bután. Posledné dva sú hlavnou súčasťou automobilového paliva LPG. Petroléter tvoria uhľovodíky s dĺžkou reťazca C_5 – 7 (t_v asi 30 – 70 °C). Používajú sa ako rozpúšťadlá, napr. pri chemickom čistení odevov. Ďalšie frakcie sú benzín (C_6 – 12, 40 – 200 °C), petrolej (C_10 – 15, 150 – 300 °C), z ktorého sa vyrába letecký benzín, plynový olej (C_10 – 20, 200 – 300 °C), z ktorého sa získava motorová nafta a ľahký vykurovací olej. Zvyšok (tzv. mazut) sa podrobuje vákuovej destilácii za zníženého tlaku, čím sa oddeľujú ťažké vykurovacie oleje od asfaltu. Uhľovodíky s dlhými reťazcami (C₃₅ a viac) môžu byť hydrokrakovaním rozštiepené, čím vzniknú mazacie oleje.

Získané produkty sú ďalej rafinované, aby sa z nich odstránili nežiaduce prímesi, ako napr. parafíny.

Ropný priemysel rozdeľuje ropu podľa jej pôvodu (napr. West Texas Intermediate, WTI alebo Brent) a často aj podľa jej hustoty (ľahká, light, stredne ťažká, intermediate a ťažká, heavy); rafinérie ju tiež môžu označovať ako „sladkú“ (sweet), čo znamená, že obsahuje relatívne málo síry, alebo ako „kyslú“ (sour), čo znamená, že táto ropa obsahuje viac ako 0,5 % síry a vyžaduje náročnejšie spracovanie, aby vyhovovala súčasným normám.

Hlavné svetové typy ropy sú:

• zmiešaná ropa Brent, zahrňujúca 15 druhov ropy z nálezísk v Severnom mori. Za cenu tohto typu ropy sa väčšinou predáva ropa z Európy, Afriky a Blízkeho východu určená pre spotrebu na Západe.
• West Texas Intermediate (WTI), za ktorej cenu sa predáva severoamerická ropa.
• Dubai, za ktorej cenu sa predáva blízkovýchodná ropa určená pre ázijsko-pacifickú oblasť.
• Tapis (z Malajzie), za ktorej cenu sa predáva ľahká ropa z Ďalekého východu.
• Minas (z Indonézie), za ktorej cenu sa predáva ťažká ropa z Ďalekého východu.
• Kôš OPECu zahŕňajúci druhy:
  • Arab Light (Saudská Arábia),
  • Bonny Light (Nigéria),
  • Fateh (Spojené arabské emiráty),
  • Isthmus (Mexiko, nepatrí do OPECu),
  • Minas (Indonézia),
  • Saharan Blend (Alžírsko),
  • Tia Juana Light (Venezuela).

OPEC sa snaží udržať cenu koša OPEC vo vopred danom rozmedzí pomocou zvyšovania a znižovania produkcie. Ropa typu kôš OPECu, pozostávajúca tak z ľahkých, ako aj z ťažkých druhov ropy, je v priemere ťažšia ako Brent aj WTI a má väčší obsah síry.

Všetky vyššie uvedené druhy sa zaraďujú medzi klasickú, „konvenčnú“ ropu. Okrem nej existujú aj veľké ložiská nekonvenčnej ropy, ktorú tvorí živica v asfaltových pieskoch a kerogén v asfaltových bridliciach. Nachádzajú sa hlavne v Kanade a Venezuele. Jej podiel zatiaľ tvorí len 5 % celkovej svetovej produkcie, z dôvodu vysokej energetickej náročnosti ťažby.

Hubbertova teória ropného vrcholu, tzv. peak oil, je kontroverzná teória zaoberajúca sa dlhodobými predpoveďami spotreby a vyčerpania ropy. Tvrdí, že zdroje ropy nie sú obnoviteľné, a preto úroveň ťažby ropy musí nevyhnutne dosiahnuť svoj vrchol, a potom začne klesať. Ťažba ropy podľa tejto teórie sleduje tzv. Hubbertovu krivku (podobnú Gaussovej krivke). Najviac kontroverzný na tejto teórii je dátum, kedy má tento vrchol nastať.

Hubbertova krivka

Geológ M. King Hubbert, otec tejto teórie, sledoval ťažbu ropy v Spojených štátoch. Spozoroval, že najviac amerických ropných nálezísk bolo nájdených začiatkom 30. rokov 20. storočia a predpovedal, že ťažba ropy v USA dosiahne vrchol okolo roku 1970. V roku 1971 skutočne dosiahla ťažba ropy v USA svoj vrchol a od tej doby v súlade s touto teóriou klesá. Potom ako ťažba ropy v USA začala upadať, začal ceny ropy diktovať ropný kartel OPEC, čo viedlo k prvej ropnej kríze v roku 1973. Do dnešnej doby dosiahlo vrchol ťažby mnoho oblastí, napr. Severné more v roku 1999 (teraz klesá produkcia tempom 10 – 12 % za rok)^{[chýba zdroj]}. Nedávno potvrdila aj Čína, že dve z jej najväčších ropných polí začínajú byť vyčerpané a mexická ropná spoločnosť Pemex oznámila, že Cantarellské pole, jedno z najväčších pobrežných ropných ložísk na svete, dosiahne svoj vrchol v roku 2006 a potom začne ťažba klesať o 14 % za rok. Vo svetovom meradle pravdepodobne nebude pokles ťažby taký prudký.

Táto teória neznamená, že sa po ropnom vrchole ropa náhle minie, ale že sa jej ťažba bude postupne znižovať. Vzhľadom na skutočnosť, že sa ropa vo väčšom meradle začala ťažiť asi pred 150 rokmi, sa dá očakávať, že zhruba rovnaký čas by mohla ťažba ropy pokračovať aj po dosiahnutí vrcholu. Problém je práve v postupne sa zmenšujúcich objemoch ťaženej ropy, ktoré znamenajú budúci razantný nárast jej ceny. Ropný vrchol sa preto tiež niekedy nazýva „koniec lacnej ropy“.

Z najrôznejších dôvodov (najviac asi z dôvodu nedostatočného zmapovania svetových ropných rezerv) je ťažké predpovedať, kedy nastane vrchol ťažby v jednotlivých regiónoch. Vychádzajúc z dostupných údajov o produkcii ropy, stúpenci tejto teórie predpovedali (nesprávne), že vrchol svetovej ťažby bude v roku 1989, 1995 alebo v rokoch 1995 – 2000. Tieto predpovede sú však z obdobia, keď sa ešte nevedelo, že ropné šoky povedú k veľkému zvýšeniu efektivity zariadení používajúcich ropné produkty, v dôsledku ktorého sa rast dopytu po rope znížil, a tým oddialil vrchol jej ťažby. Nová predpoveď od spoločnosti Goldman Sachs hovorí, že vrchol ťažby ropy nastane v roku 2007 a o niečo neskôr pri zemnom plyne.^{[chýba zdroj]} Tak ako bola Hubbertova lokálna teória vzatá na vedomie až po vrchole ťažby v USA roku 1971, zrejme aj teória útlmu svetovej ťažby bude uznaná až sa tak skutočne stane aj vo svetovom meradle.

Túto teóriu podporuje fakt, že krivka objavov nových ropných nálezísk dosiahla vrchol v šesťdesiatych rokoch a od tej doby neustále klesá. Od roku 1980 ľudstvo spotrebováva každý rok viac ropy, ako prinesú nové objavy. Ďalším argumentom je, že v roku 2005 začala dramaticky klesať príprava projektov, ktoré by mali začať ťažbu ropy od roku 2008 a náklady na ťažbu ropy sa stále zvyšujú, pretože ropa je ťažiteľná už iba na stále menej dostupných miestach.

Podľa niektorých zdrojov z oficiálnych štatistík kartelu OPEC vyplýva, že tzv. ľahká sladká ropa (light sweet) sa v súčasnosti nachádza za vrcholom ťažby a jej produkcia klesá. Tento typ ropy je najžiadanejší, pretože sa najľahšie spracováva, a zrejme bude tiež najskôr vyčerpaný. Súčasný nedostatok spracovateľských kapacít je podľa týchto zdrojov daný práve tým, že rafinérie nie sú pripravené na spracovávanie väčšieho množstva ťažšej ropy s väčším obsahom síry, napr. z Blízkeho východu.

Odporcovia tejto teórie podotýkajú, že úspešná predpoveď ropného vrcholu v USA nemusí mať žiadnu spojitosť s vyčerpaním miestnych ropných zásob, iba odráža ekonomickú nevýhodnosť ťažby v porovnaní s importom ropy zo zahraničia. Tiež poukazujú na opakovane nesprávne predpovede celosvetového ropného vrcholu. Podľa niektorých je aplikácia teórie na svet ako celok neuskutočniteľná kvôli zložitým obchodným a politickým vzťahom, ktoré majú na ťažbu ropy zásadný vplyv.

Cenou ropy sa väčšinou rozumie cena WTI/Light Crude ropy obchodovanej na newyorskej komoditnej burze (NYMEX), alebo cena ropy typu Brent obchodovanej na Medzinárodnej ropnej burze (International Petroleum Exchange, IPE) v Londýne. Cena ropy veľmi závisí na jej druhu (ktorý je určený napríklad jej hustotou a obsahom síry) a tiež na jej pôvode. Veľká väčšina ropy sa nepredáva na burzách, ale pomocou priamych transakcií, ktoré sa však cenami na burze riadia. IPE tvrdí, že 65 % všetkých obchodov s ropou vychádza z burzovej ceny ropy typu Brent. Iné dôležité referenčné burzové ceny sú Dubai, Tapis a kôš OPEC.

Často sa hovorí, že cenu ropy určuje kartel OPEC a jej skutočná cena je približne 2 doláre za barel, čo sú náklady na ťažbu na Blízkom východe. Tieto názory však nezohľadňujú náklady na hľadanie nových ropných nálezísk a investície potrebné k započatiu ťažby.

Dopyt po rope veľmi závisí na globálnej makroekonomickej situácii, takže tiež tá je dôležitým činiteľom v cene ropy. Celý rad ekonómov tvrdí, že vysoké ceny ropy majú spätne veľký negatívny vplyv na hospodársky rast. S týmto nesúhlasia iní ekonomickí odborníci, podľa ktorých je teraz svetové hospodárstvo menej závislé na rope, ako bolo počas ropných šokov v sedemdesiatych rokoch.

Cena ropy v roku 1980, počas druhého ropného šoku (pri nepokojoch v Iráne a na Blízkom východe), keď bola v dnešných cenách (t. j. očistená od inflácie 3. január 2008) až na úrovni 101,7 dolárov za barel (podľa agentúry Reuters) až 102,8 dolárov za barel (podľa denníka Wall Street Journal).[12]

Potom dlhodobo klesala v dôsledku otvorenia nových ropných polí mimo Blízky východ, ako napr. v Severnom mori. Nedávne minimum bolo v januári 1999 (12 dolárov za barel), keď ázijská ekonomická kríza znížila dopyt. Potom cena ropy začala stúpať až na 70,85 dolárov za barel 29. augusta 2005 v dôsledku hurikánu Katrina. 5. mája 2008 vystúpila cena americkej ropy až na 126,20 dolára kvôli správam o poklese ropných rezerv v USA, klesaniu dolára a vysokému dopytu. Na historický rekord dostala aj severomorská ropa Brent, stála 125,90 dolára za barel. Analytici spoločnosti Goldman Sachs očakávajú, že cena ropy sa v budúcich dvoch rokoch zvýši na 150 až 200 dolárov za barel.[13].

Neustále vzrastajúca cena ropy je spôsobená kombináciou viacerých faktorov – končiacimi zásobami ropy, vzrastajúcim dopytom (hlavne Čína), špekuláciami na burzách, ale hlavne prehlbujúcou sa ekonomickou krízou v USA (2007 – 2008) spojenou s oslabovaním dolára. Nezanedbateľný je aj zlý stav rafinérií a ich nedostatočnou kapacitou hlavne v USA. Zástancovia Hubbertovej teórie v tejto súvislosti tvrdia, že ako sa približujeme dátumu konečného vrcholu ťažby, neustále sa zmenšuje tzv. rezervná ťažobná kapacita, t. j. množstvo ropy, o ktoré môžu ťažobné firmy krátkodobo zvýšiť svoju produkciu v prípade previsu dopytu. Táto rezervná ťažobná kapacita je dnes skutočne na svojom historickom minime a tvorí iba dve percentá celosvetovej produkcie (ešte pred niekoľkými rokmi sa pohybovala v rozmedzí 8 – 10 percent). Relatívne lokálne výpadky ťažby, ako bol hurikán Katrina, potom vyvolávajú veľké výkyvy v cene ropy. Odporcovia Hubbertovej teórie pokles rezervnej ťažobnej a rafinérskej kapacity pripisujú chronicky nedostatočným investíciám kvôli dlhodobo nízkej cene ropy.

Od začiatku dejín ľudstva do dneška bolo vyťažených približne 900 miliárd barelov ropy. Za predpokladu súčasného objemu ťažby vystačí známe zásoby ropy na ďalších 43 rokov.

V roku 2004 tvorila celková ťažba 3 888 mil. ton, z toho ropné krajiny mimo združenia OPEC vyprodukovali 60 %. Ľahká ropa tvorila približne 33 %, stredne ťažká 53 % a ťažká ropa 14 %. Kyslá ropa (sour) s vysokým obsahom síry tvorila 59 % celkovej svetovej produkcie[14].

Najväčší spotrebitelia ropy boli v roku 2004 USA (927,3 mil. t), Čína (308,6 mil. t), Japonsko (250,5 mil. t), Rusko (131,8 mil. t) a Nemecko (123,2 mil. t). Dopyt po rope stúpa v súčasnosti asi o 2 % ročne.

Preukázané svetové zásoby ropy v roku 2009 (v mld. barelov)

Ložiská ropy sú známe zo všetkých geologických útvarov počínajúc paleozoikom.

• Commons ponúka multimediálne súbory na tému Ropa

Chemický portál Portál vedy o Zemi

• 90 rokov ťažby ropy a zemného plynu na Slovensku (slovensky)
• Bez ropy to zatiaľ nejde (slovensky)
• Koniec doby ropnej sa blíži, sme pripravení? (slovensky)
• Svetová spotreba ropy v číselnom vyjadrení (po anglicky)
• Život po ropnej skaze (po anglicky)
• Najväčší svetoví producenti ropy (po anglicky)
• Mapka svetových zásob ropy podľa výročnej správy British Petroleum r. 2005, formát ppt, 465KB