Öljy, kaasu ja kivihiili

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 siiten, 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. Prosessi on lämpötilan sekä ajan funktio. Alhaisissa lämpötiloissa öljyn synty vie kauan aikaa, esim. lämpötilassa noin 50 °C se voi kestää noin 300-500 miljoonaa vuotta (Kuva 1.). Keskimäärin lämpötila on yleensä noin 70-100 °C, mutta nuorin öljy tertiäärikaudelta (~ 10 miljoonaa vuotta sitten) on Los Angelesin syvänteeltä, jossa lämpötila on noin 115 °C. Australiassa on löydetty todisteita öljyn synnystä arkeeisen ajan (ikä yli 2,5 miljardia vuotta) mustaliuskekivessä, jonka ikä on noin 2,64 miljardia vuotta.

Suomesta ei ole löytynyt öljyä. Tämä johtuu siitä, ettei ole todisteita öljyn lähdekivistä Suomen arkeeisessa peruskalliossa.

Kuva 2 osoittaa maailman fossiiliset energiavarannot eri maanosissa. Kuva 3 esittää maailman merkittävimmät öljyesiintymät, jotka sijaitsevat Lähi-idässä, Amerikassa, Pohjois-Afrikassa, Venäjällä, Kiinassa ja Kaakkois-Aasiassa.

Kuva 1. Öljyn synty ikkuna ja sen funktiot: lämpötila, aika, sekä syvyys (Tissot et al., 1975). Avaa	Kuva 2. Maailman energiavarannot. Avaa
Kuva 3. Maailman öljyvarannot. Avaa	Kuva 4. Maailman raakaöljyhuipun tuotanto perustuu alkuperäiseen öljy varantoon 250 miljardia barrelia (Hubbert, 1956). Avaa

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 tapahtunut (Kuva 4.). Kuitenkin öljyasiantuntijat uskovat, että nykyaikaisen liikenteen, maanviljelyn ja teollisuuden riippuvuus halvasta öljystä ja öljynhinnan nousemisen yhdistelmä aiheuttaa negatiivisia vaikutuksia maailmantalouteen, ja sitten öljyn tuotantoon.

Optimistiset ennusteet öljyhuipun ajankohdasta sijoittuvat vuoteen 2020 tai sen jälkeen, mikä edellyttää suuria sijoituksia vaihtoehtoisiin polttoaineisiin, mikäli elämäntyyliin öljynkulutusmaissa ei haluta  suuria muutoksia. Pessimistiset ennusteet olettavat öljyhuipun jo tapahtuneen, ja että olemme öljyhuipulla tai että öljyhuippu saavutetaan piakkoin.

Vienti ja tuonti

Top 10 öljynvienti- ja tuonti maat   Avaa	Top 10 maakaasuvienti- ja tuonti maat   Avaa
Top 10 kivihiilituotanto- ja -kulutus maat   Avaa