Raffinierte Verwandlung

Der Handel konzentriert sich auf ausgewählte Referenzsorten, die je nach Qualität zu unterschiedlichen Preisen gehandelt werden. Die Preise der übrigen Erdölsorten werden durch Auf- oder Abschläge gegenüber den Referenzsorten bestimmt. Brent – ein leichtes Rohöl mit niedrigem Schwefelgehalt – ist die wichtigste Rohölsorte Europas. Gefördert wird es in der Nordsee zwischen den Shetlandinseln und Norwegen. In Amerika beherrscht das Referenzöl West Texas Intermediate (WTI) den Markt, im Persischen Golf das Dubai Fateh. So unterschiedlich die Ölsorten rund um den Globus sind – im Kern enthalten sie alle dieselben Bestandteile: Rohöl ist ein Gemisch aus Kohlenwasserstoffen, geringen Schwefelmengen und Spuren von Sauerstoff, Stickstoff und Metallen. Damit aus Rohöl Mineralölprodukte wie Gas, Benzin oder Heizöl entstehen, muss es in Raffinerien chemische und physikalische Prozesse durchlaufen. Die Umwandlung besteht aus drei wichtigen Prozessen: Destillation, Konversion und Reformierung.

Sorgfältig trennen

Die Bestandteile des Rohöls sieden bei unterschiedlichen Temperaturen. Sie können im Destillationsprozess durch Erhitzen und Abkühlen getrennt werden. Dabei wird Rohöl auf 400 Grad Celsius erhitzt. Es wandelt sich in Gas um und strömt in den rund 50 Meter hohen Destillationsturm, der in unterschiedliche Temperaturbereiche unterteilt ist.

Beim Erhitzen steigen leichte Kohlenwasserstoffe wie Flüssiggas und Leichtbenzin in den oberen Bereich des Turms, in dem eine Temperatur von 20 bis 150 Grad Celsius herrscht. Schwerere Stoffe wie Kerosin oder Petroleum verteilen sich bei etwa 200 bis 300 Grad Celsius in der Mitte. Danach folgen Diesel und Heizöl bei etwa 370 Grad Celsius. Am Boden des Turms setzen sich die sehr schweren Stoffe wie Bitumen ab. Das Rohöl ist so in die einzelnen Bestandteile (Fraktionen) aufgespalten. Nachdem diese abgekühlt sind, gelangen sie über Rohrleitungen in Lagertanks.

Vielfältige Verwandlung

Die Produktpalette, die bei der Destillation entsteht, entspricht nicht dem Bedarf des Markts. Leichtes Heizöl, Benzin und Kerosin werden deutlich häufiger nachgefragt als schweres Heizöl. Die weniger nachgefragten, schweren Stoffe müssen also in leichte umgewandelt werden. Dieser Vorgang findet in Konversionsanlagen statt. Hier werden langkettige Kohlenwasserstoffe in kürzere aufgespalten. Beim Cracken unterscheiden Fachleute drei Aufspaltungsmethoden: thermisches Cracken, Hydrocracken und katalytisches Cracken. Das am häufigsten angewandte Verfahren ist das katalytische Cracken. Dabei werden die Fraktionen mit einem Katalysator erhitzt. Katalysatoren sind Stoffe, die eine chemische Reaktion fördern, ohne sich zu verändern. Bei einer Temperatur von etwa 600 Grad Celsius geraten die Kohlenwasserstoffmoleküle in starke Schwingungen und brechen auseinander. Das Ergebnis des katalytischen Crackens reicht vom gasförmigen Methan bis zum Schweröl. Dem Prozess wird ein Destillationsvorgang nachgeschaltet, der die einzelnen Produkte erneut voneinander trennt.

Qualitativ veredeln

Die durch die verschiedenen Verarbeitungsprozesse gewonnenen Produkte entsprechen in der Regel noch nicht der geforderten Normqualität. Benzin beispielsweise ist erst als Ottokraftstoff geeignet, wenn es eine Oktanzahl von mindestens 91 ROZ (Research Oktanzahl) besitzt. Um die Klopffestigkeit (Oktanzahl) zu erhöhen, ist der Prozess der Reformierung erforderlich. Rohbenzin wird erhitzt und im Reformer mit einem Platinkatalysator gemischt. Der Katalysator bewirkt, dass Kohlenwasserstoffverbindungen einige Wasserstoffatome verlieren. Sie werden zu hochoktanigen Benzinmolekülen. Die Benzinströme aus Reformern, Konversionsanlagen und anderen Raffinerieprozessen werden gemischt und gewährleisten, trotz ständig wechselnder Rohölsorten, eine Auslieferung mit identischer Qualität. Zusätzlich werden Additive beigemischt, um die hohen Qualitätsanforderungen modernster Motoren zu erfüllen. Beim Ottokraftstoff sind das Komponenten, die Ablagerungen im Motor verhindern und ihn vor Korrosion schützen.

Starke Leistung zum Wohl der Umwelt

Die Leistungsfähigkeit und Qualität von Benzin und Diesel sind in den vergangenen Jahren ständig verbessert worden. Dabei konnten die negativen Folgen für die Umwelt stark reduziert werden. Früher wurde dem Benzin Blei zugesetzt, um die Klopffestigkeit zu erhöhen, die Ventile zu schützen und die Energieausbeute zu verbessern. Heute gibt es nur noch bleifreies Benzin in den Qualitäten Normal, Super, Super Plus oder Premium mit deutlich verringertem Benzolgehalt. Bei Benzin und Diesel hat die deutsche Mineralölindustrie große Verbesserungen bei der ökologischen Qualität umgesetzt. Der Schwefelgehalt geht gegen null. Damit gelten Kraftstoffe in Deutschland seit Anfang 2003 als schwefelfrei.

Moleküle im Spiel

Die Hauptbestandteile des Erdöls sind Kohlen- und Wasserstoff. Sie unterscheiden sich vor allem in ihrer Fähigkeit, andere Atome an sich zu binden. Das nennt man Wertigkeit. Wasserstoff ist einwertig, das heißt, er hat nur einen Arm, an den sich ein weiteres Atom andocken kann. Kohlenstoff dagegen ist vierwertig: Er verfügt über vier Andockstationen und kann vielfältige Bindungen eingehen. Der Wertigkeit des Kohlenstoffs ist es zu verdanken, dass sich aus Erdöl unterschiedliche Produkte gewinnen lassen. Je nach Art der Bindung der Kohlenstoffatome aneinander unterscheiden die Fachleute bei der Mineralölverarbeitung vier Hauptgruppen: Paraffine, Olefine, Naphthene und Aromate.

Produkte aus Erdöl

Die vielen Anwendungsmöglichkeiten haben Erdöl im 20. Jahrhundert zum bedeutendsten Energieträger und wichtigsten Handelsgut der Welt gemacht. Kein anderer Rohstoff lässt sich so einfach verarbeiten und vielfältig verwenden.

Ein Leben ohne Öl?

Fast 90 Prozent der Chemieprodukte werden aus Erdöl gewonnen: allen voran Kunststoffe. Sie sind im Vergleich zu natürlichen Materialien wie Holz oder Metall leichter und strapazierfähiger und aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken. Die älteste synthetische Faser ist Polyamid. Aus ihr werden u. a. Nylonstrumpfhosen hergestellt. Grundlage für Computergehäuse, Frischhaltefolien oder Butterbrotdosen ist ein anderer wichtiger Kunststoff: Polyethylen. Der stoßfeste Kunststoff lässt sich in erwärmtem Zustand in jede Form bringen. Aus dem transparenten Kunststoff Polycarbonat werden CDs und DVDs produziert. Weitere Einsatzgebiete sind Schutzhelme, Visiere und Spielzeug.

Schmierstoffe sind ein weiteres wichtiges Erdölprodukt. Sie können vielfältig eingesetzt werden: vom gewöhnlichen Schmieröl über Industrieschmierstoffe bis zum Hochleistungsöl, wie es in Formel-1-Motoren oder für Präzisionsinstrumente in der Raumfahrt verwendet wird. Ein wichtiger Wärmelieferant ist Heizöl. Der Brennstoff ist unempfindlich gegenüber Temperaturschwankungen und lässt sich über einen langen Zeitraum lagern. Private Haushalte verbrauchen 70 Prozent, das Gewerbe 20 Prozent, Industrie, Strom- und Fernwärmeerzeugung zehn Prozent.

Das älteste bekannte Mineralölerzeugnis ist Bitumen, das außerhalb des Destillationsprozesses in natürlichen Ölseen vorkommt. Schon vor 5.000 Jahren sammelten die Sumerer in Mesopotamien im Nahen Osten die zähe Flüssigkeit und dichteten damit ihre Boote ab. Seit Anfang der 1970er-Jahre ersetzt Bitumen den krebserregenden Baustoff Teer. Mit Mineralien und anderen Füllstoffen angereichert wird Bitumen zu Asphalt. Er ist widerstandsfähig und wasserundurchlässig und wird für den Bau von Straßen, Flugbahnen oder Hafenbecken genutzt.

Öl ist also weit mehr als nur Kraftstoff. Ob als Audiokassette, Lippenstift, Babywindel oder Inlineskates: Es ist der wichtige Rohstoff für Tausende von Alltagsprodukten.