Öljy, kaasu ja kivihiili

GTK

Öljy on fossiilinen polttoaine, joka on muodostunut kasveista ja muista eloperäisistä aineksista korkean paineen ja lämmön vaikutuksesta. Tämä prosessi on kestänyt miljoonia vuosia, jolloin öljy on kerääntynyt taskuihin kallioperään. Öljyä on käytetty polttoaineena 1800-luvun lopulta asti. Suurin osa Suomeen tuotavasta öljystä jalostetaan erilaisiksi bensiineiksi ja dieseleiksi. Noin kolmasosa käytetään lämmitykseen. Voimalaitoksissa käytetään raskasta ja kevyttä polttoöljyä.

Maakaasu on väritöntä, myrkytöntä ja ilmaa lähes puolet kevyempää luonnonkaasua. Suomeen tuleva Länsi-Siperian maakaasu on erittäin puhdasta ja tasalaatuista. Se koostuu suurimmaksi osaksi metaanista, mutta siinä on myös pieniä määriä typpeä, etaania, propaania sekä muita raskaampia hiilivetyjä. Maakaasua saadaan poraamalla maan uumenista kuten öljyäkin. Merkittävimmät maakaasuesiintymät sijaitsevat Venäjällä ja Lähi-idässä. Esiintymiä on myös Norjassa sekä Pohjois-Amerikassa.

Hiiliatomi (C) on elämän välttämätön rakennuspalikka: se on eliöiden tärkein rakennusaine. Ilman hiiltä ei olisi elämää. Kivihiili on syntynyt satojen miljoonien vuosien kuluessa maakerrosten väliin puristukseen jääneistä kasveista. Kivihiili on maailman eniten käytetty sähköntuotannon polttoaine. Lisäksi kivihiili on öljyn jälkeen maailman tärkein energianlähde. Liki kolmasosa maailman sähköntuotannosta ja viidesosa koko energian tarpeesta katetaan hiilellä. Suomessa kivihiilen käyttö pääpolttoaineena on keskittynyt isoihin lauhde- ja kaukolämpövoimalaitoksiin. Lisäksi kivihiiltä käytetään vähäisessä määrin teollisuudessa sähkön ja lämmön tuotannossa.

Vihreiden kasvien, levien ja joidenkin bakteerien yhteyttämisessä syntyy sokeria. Hengittämällä kasvi vapauttaa sokeriin sidottua energiaa. Yhteyttäminen on osa globaalia hiilikiertoa, jossa hiili kiertää veden, maan ja ilmakehän välillä pääosin hiilidioksidin muodossa. Yhteyttäminen on prosessi, joka poistaa hiilidioksidia ilmakehästä ja korvaa sen hapella. Yhteyttämisprosessissa hiilidioksidista ja vedestä muodostuu auringon säteilyenergian avulla glukoosia eli rypälesokeria ja happea. Näin syntyneistä hiilivarastoista, kasveista, on pitkän ajan kuluessa syntynyt myös nykyisin käytettävä kivihiili. Kovassa paineessa ja hapettomissa olosuhteissa kasviaineksesta muodostuu tuhansien ja miljoonien vuosien aikana ensin turvetta, joka muuttuu ruskohiileksi ja sen jälkeen kivihiileksi ja lopulta antrasiitiksi. Pääosin nykyisin käytössä oleva kivihiili on muodostunut noin 300 miljoonaa vuotta sitten Kivihiilikaudella, kun suuria metsiä hautautui maakerrosten alle.

Hiili jaotellaan käyttötarpeen mukaisesti metallurgiseen hiileen (mm. teräksen valmistamista varten) ja höyryhiileen, jota käytetään voimalaitosten kattiloissa. Geologisista kerrostumista louhittava kivihiili sisältää myös orgaanisia yhdisteitä, joita voi olla jopa 20 prosenttia. Kivihiili onkin seos, joka muodostuu pääasiassa hiilestä, vedystä, hapesta, rikistä ja typestä.

Varannot ja sijainti

Öljypotentiaali ja -resurssit riippuvat eri tekijöistä. Öljyn synty tapahtuu lämpöhajoamalla orgaanisesta aineksesta. Prosessiin vaikuttavat lämpötila, paine ja aika. Alhaisissa lämpötiloissa öljy syntyy hitaasti, esim. noin 50 °C:n lämpötilassa prosessi voi kestää noin 300-500 miljoonaa vuotta (Kuva 1). Keskimäärin syntylämpötila on yleensä noin 70-100 °C. Nuorin öljy on peräisin tertiäärikaudelta (~ 10 miljoonaa vuotta sitten) : Los Angelesin syvänne, jossa lämpötila on noin 115 °C. Australiassa on löydetty todisteita öljyn synnystä arkeeisen ajan mustaliuskekivessä, jonka ikä on noin 2,64 miljardia vuotta.

Suomesta ei ole löytynyt öljyä. Tämä johtuu siitä, ettei öljyn lähdekivistä ole todisteita Suomen arkeeisessa peruskalliossa, eikä meillä ole sen ikäisiä ja tyyppisiä sedimenttikiviä, jotka olisivat muodostuneet olosuhteissa jotka olisivat mahdollistaneet öljyn muodostumisen.

Öljyhuippu (engl. Peak oil) on ajankohta, jolloin öljyntuotannon maksimi saavutetaan ja jonka jälkeen tuotanto alkaa väistämättä vähentyä geologisten ja fysikaalisten syiden vuoksi, eikä öljyä kyetä tuottamaan yhtä paljon kuin aikaisemmin.

King, M., Hubbertin (1956) kehittämän Hubbertin teorian avulla voidaan ennustaa yksittäisen esiintymän, maantieteellisen alueen tai koko maailman öljyntuotantoa. Hubbertin teorian mukaan öljyhuippuvuosi olisi jo ohitettu (Kuva 2). Kuitenkin öljyasiantuntijat uskovat, että nykyaikaisen liikenteen, maanviljelyn ja teollisuuden riippuvuus halvasta öljystä ja öljynhinnan nousemisen yhdistelmä aiheuttaa negatiivisia vaikutuksia maailmantalouteen, ja siten öljyntuotantoon.

Öljyhuipun ajankohdasta käydään keskustelua. Monet tunnetut öljyesiintymät tulevat hupenemaan lähivuosien ja vuosikymmenten saatossa, mutta uusia etsitään mm. Arktiselta alueelta sekä syvältä merestä, mihin puolestaan liittyy suuria infastruktuurihaasteita, vaikeita olosuhteita ja suuria ympäristöriskejä, mitkä voivat nostaa öljyn hintaa. Tämä onkin kannattavaa ainoastaan korkeiden hintojen aikana. Kanadan öljyhiekasta ja Yhdysvaltain liuskeöljyn särötyksellä tuotettuun öljyyn liittyy niin ikään ympäristöhaittoja ja korkea hinta, mutta niillä öljynsaantia voidaan pitkittää. Optimistiset ennusteet öljyhuipun ajankohdasta sijoittuvat kuitenkin jo vuoteen 2020 tai sen jälkeen. Tämä edellyttää suuria sijoituksia vaihtoehtoisiin polttoaineisiin, mikäli elämäntyyliin ei haluta öljynkulutusmaissa suuria muutoksia. Pessimistiset ennusteet olettavat öljyhuipun jo menneen tai että se ainakin saavutetaan lähivuosina.

Fossiilisten polttoaineiden käytön aiheuttamien hiilidioksidipäästöjen uskotaan olevan pääsyyllinen ihmisen aiheuttamaan ilmastonmuutokseen, joten niiden käyttöä olisi pyrittävä rajoittamaan tai kokonaan lopettamaan ja korvaamaan muilla uusiutuvilla ja ympäristöystävällisemmillä polttoaineilla.