Viten

Skiferrevolusjonen

Vi slipper ikke opp for olje og gass med det første.

Det prøvebores etter skiferolje i Monterey, California. Området har store oljeforekomster, men trolig blir det strenge miljørestriksjoner i forbindelse med utvinning. Svært mange av spådommene om at vi vil slippe opp for olje og gass, viste seg ikke å slå til, skriver Knut Bjørlykke.
  • Knut Bjørlykke
Viten er Aftenpostens satsing på forskning og vitenskap, der forskere og fagfolk fra hele landet bidrar med artikler.

Tidligere var det en utbredt oppfatning at vi ville slippe opp for olje og gass og at oljeproduksjonen i mange land var nådd toppen. Dette resulterte i en folkebevegelse rundt ideen om «peak oil». I 1970-årene var det en utbredt oppfatning at det var mangel på svært mange råstoffer og at forbruket vårt ikke var bærekraftig. Dette ble blant annet uttrykt i FN-rapporten Limits To Growth fra 1972.

Svært mange av spådommene viste seg ikke å slå til, fordi de var preget av ideologi og i mindre grad faglig nøkternhet.

Vi har ikke sluppet opp for mange råstoffer, og også når det gjelder olje og gass har det vist seg at ressursene har vokst med nye typer av reserver.

Fossilt brennstoff

CO2 + H2O + næringsstoffer +solenergi → CH2O (organisk materiale) O2


← Oksydasjon (råtning, brenning)

Alt fossilt brennstoff kommer opprinnelig fra alger, bakterier eller planter som reduserer karbondioksid (CO2) med fotosyntese.

Knut Bjørlykke

Det organiske materiale som ikke råtner (oksyderes) danner fossile brennstoffer som kull, olje og gass på større dyp i sedimentbassenget. Når vi brenner kull, olje og gass går reaksjonen til venstre og vi får frigjort solenergien som ble lagret for flere millioner år siden. Det frigjøres også CO2. Ved nedbrytning av olje i havet eller på land frigjøres næringstoffene, blant annet nitrogen og fosfor, og gir grunnlag for ny organisk produksjon.Konvensjonell olje og gass er blitt dannet i en kildebergart, vanligvis en svart skifer som opprinnelig var leirslam som inneholdt mye organisk materiale. Dette går over til olje og gass. Dette skjer etter at det har blitt begravet på 3-5 km dyp i et sedimentbasseng slik at temperaturen er blitt minst 120-140 grader celcius.

Det dannes da olje og gass som er lettere enn vannet som finnes i de små porene i bergartene. Oljen og gassen strømmer (migrerer) derfor oppover gjennom porøse bergartslag til den fanges inn av strukturer (kalt feller) av tette bergartslag som er lukket oppover.

Det meste av den konvensjonelle olje og gassen finnes i porøse sandsteiner eller kalksteiner som kalles reservoarbergarter.

Svart slam dannes ofte i forsenkninger på havbunnen hvor det er lite oksygen i vannet. Mye av det organiske materialet fra organismer i vannet ovenfor blir derfor ikke oksidert og blir overleiret av nye sedimentlag. Temperaturen mot dypet og når den når ca 120-130 grader dannes olje og gass som migrerer oppover til fellene.

Skiferrevolusjon

Det begynner å bli mangel på vanlige forekomster av olje og gass som er forholdsvis enkel og billig å produsere. Den økte prisen har ført til oljeindustrien nå har begynt å utnytte nye typer av olje— og gassforekomster som man tidligere ikke trodde kunne utnyttes lønnsomt.

Det som kalles ukonvensjonell olje og gass omfatter skifergass, skiferolje, oljeskifer, tungolje og tjæresand.

Dette er nye kilder til fossil energi som kan utnyttes. Men dette er ikke uten problemer

Olje og gass har i lang tid for det meste blitt produsert ved å bore vertikale brønner gjennom forholdsvis porøse reservoarbergarter, vesentlig sandsteiner og kalksteiner.

I de siste 5-10 årene har det særlig i USA utviklet metoder som har gjort det mulig å produsere store mengder av gass og også olje fra skifre på tross av at de er meget lite porøse.

Konvensjonell olje og gass finnes i porøse sandsteiner og kalksteiner i antiklinalstrukturer(feller). Ukonvensjonell olje og gass produseres ved å bore direkte inn i skifrene. Dette er ikke avhengig av en felle og kan produseres ved å bore over store områder hvor det finnes slik skifer. Figuren viser et område på land som er blitt hevet opp ved erosjon av sedimentene over. Skiferolje og skifer gass produseres på ca 2-3 km dypved hjelp av lange brønnersom følger skiferlagene.

Skiferolje er olje som er dannet i skifer som opprinnelig var svart slam med høyt innhold av organisk materiale. Det organiske materiale går først over til et fast stoff (kerogen) som etter at det er blitt oppvarmet til ca. 130 ºC ved 3-4 km overleiring går over til å bli olje og gass.

Mye av oljen blir presset ut av skifrene og strømmer (migrerer) oppover til reservoarbergarter eller opp til havbunnen og på land.

En del av oljen blir igjen i skifrene og kan utvinnes ved nesten horisontale brønner langs skiferlaget, etter at det er blitt sprukket opp (fracket) ved høyt trykk. Skiferen sprekker opp slik at olje eller gassen kan strømme til brønnen. Det injiseres vann med en del kemikalier og sand som hindrer sprekkene i å lukke seg.

I USA er det nå betydelig oljeproduksjon fra oljeskifer blant annet fra Bakken-formasjonen i Nord-Dakota og Eagelford-formasjonen i Texas. Det bores flere kilometer lange nesten horisontale brønner på 1.5 — 3.0 kilometers dyp på land i USA, og fra hver brønn utvinnes det meste i løpet av et år.

Slik utvinning er mulig der, men blir vanskelig å få det til å lønne seg på kontinentalsokkelene for eksempel i Nordsjøen.

Skifergass kan på samme måte produseres fra skifre som innholdet mest gass istedenfor olje.

Når skifre blir begravet så dypt at temperaturen over ca. 160 ºC omvandles det meste av oljen til kondensat og gass (ved cracking). Produksjonen av skifergass har ført til en halvering av prisen på gass i USA og denne tilgangen på billig energi har stor betydning og har redusert behovet from kull.

Frykt for forurensing

Det kreves store menger vann for å få ut skiferoljen eller -gassen og det kan produseres betydelige menger med salt og forurenset vann.

I Europa har vi også skifre det kan utvinnes olje og gass fra, men forholdene ligger nok ikke så godt til rette for slik produksjon her fordi det er dyrere å bore og fordi miljøkravene trolig vil bli strengere.

Det forurensede vannet inneholder blant annet tungmetaller og radon. Dette vannet må injiseres inn i brønner på grunnere dyp, og det kan da være fare for at det forurenser grunnvannet. Frykten for at dette vannet skal forurense grunnvannet har forårsaket store protester ikke minst i Staten New York og Pennsylvania.

Hva er oljeskifer?

Oljeskifer må ikke forveksles med skiferolje. Oljeskifer kommer fra organisk rike skifre (kildebergarter) som ikke er blitt begravet dypt nok i sedimentbassengene til å nå høye nok temperaturer (< 120 ºC) til at det er blitt dannet olje. Skifrene må da graves ut og varmes opp til ca 400-500 ºC slik at det dannes olje som kan skilles fra resten av materialet.

Slik oljeproduksjon krever mye vann og gir mye materiale (mest leire) som skaper miljøproblemer. Det finnes store mengder olje i oljeskifer særlig i USA (Green river shale), men den blir foreløpig ikke produsert i større skala på grunn av miljøproblemer. Det dannes store mengder avfall som er vanskelig å lagre forsvarlig.

Sammensetningen av hydrokarboner avhenger både av type av organisk materiale og temperaturen det har vært utsatt for. Grunn gass kan dannes av bakterier ved lav temperatur. Oljeskifer har ikke vært utsatt for høy nok tempeartur til at olje kunne dannes av det organiske materialet. Olje dannes når temperaturen når oljevinduet (120-140 º C) og gass dannes av olje nå temperaturen blir over ca 160 º C. Skifre som er blitt hevet opp ved erosjon til 2-3 kilometers dyp kan inneholde skiferolje og skifergass. Enda grunnere kan vi finne tungolje og tjæresand.

Tjæresand

Tjæresand finnes i vanlig sand eller sandstein, men her har oljen strømmet opp til nær overflaten slik at de lettere komponentene har fordampet eller blitt spist opp av alger og bakterier. Det som blir igjen er olje som består av seige asfaltforbindelser som finnes i tjære og også i tungtflytende olje (tungolje). Slik tungolje har vært produsert i mange år blant annet i California, ved at man injiser damp som varmer opp oljen og gjør at den flyter lettere.

Venezuela har også stor mengder tungolje.

Tjæresanden i Alberta, Canada er fast, nesten som asfalt, men den utvinnes ved at sanden graves ut i store dagbrudd og sanden skilles fra oljen i varmt vann.

Der laget med tjæresand i dette området ligger ligger litt dypere, på noen hundre meters dyp, kan oljen også utvinnes ved at den varmes opp ved injeksjon av damp slik at oljen blir mer lettflytende. Den kan da produseres ved grunne horisontale oljebrønner slik Statoil planlegger. En slik produksjon gir mye mindre forurensing, men det må brukes mye olje til å lage dampen. Det kan gå med et fat olje for å lage damp til å produsere tre-fire fat olje, og da øker også CO2-utslippene.

Det har vært forslått at man skulle produsere dampen med et kjernekraftverk, for å gjøre CO2-utslippene mindre.

Kan få betydning

Det er verd å nevne en siste form for fossil energi som kan få betydning i fremtiden.

Gasshydrater er gass (metan) som sammen med vann danner en struktur som likner på is ved høyt trykk og lav temperatur. Gasshydrater finnes på stort vanndyp, og global oppvarming vil kunne føre til at gasshydrater smelter og avgir metan som er en drivhusgass. Det finnes også på land under permafrost

Hvis det viser seg at gasshydrater kan utvinnes forsvarlig og effektivt vil det være en viktig ressurs.

Fornybar fremtid?

Hvis det virkelig var slik at vi kom til å slippe opp for olje og andre fossile energikilder om forholdsvis få år som mange trodde, ville dette bidratt til å regulere forbruket.

Men vi vet nå at vi har store reserver av fossil energi som vil vare ganske lang tid fremover samtidig som det utvikles nye energiformer.

Det finnes som vist her en lang rekke forskjellige former for fossil energi. Noen er mer problematiske enn andre ut i fra miljøhensyn, og de fører til økt utslipp av CO2. Hvis vi skal redusere utslippet av CO2 må det skje ved at produksjonen av fossil energi reguleres internasjonalt eller at forbruket går ned.

Det blir vanskelig å regulere og redusere produksjonen globalt. En av grunnene er at høy oljepris ville ramme de fattige landene mest. Mange land subsidierer i dag bensin fordi så mange, ikke minst på landsbygda, er avhengige av biltransport.

På den andre siden vil en høy oljepris gjøre fornybar energi mer konkurransedyktig. Det kan gi oss langt flere og renere energiformer i tiden som kommer.

Det finnes ikke noen lettvinte løsninger.

I California lekker det mange steder olje ut helt naturlig.Dette er olje som er brutt ned til nesten fast tjære på badestranden (Carpenteria State Beach) syd for Santa Barbara.

Les også

  1. Eldrebølgen på norsk sokkel

  2. Ustø kurve

  3. Sannheten om telehiv