Scisto bituminoso è ricco di sostanze organiche rocce sedimentarie che contengono kerogene (materia organica insolubile in roccia sedimentaria. Se sottoposti a calore intenso, questi scisti producono petrolio. Gli scisti bituminosi vanno dal marrone al nero. Sono infiammabili e bruciano con una fiamma fuligginosa. Alcuni scisti bituminosi sono veri scisti in cui minerali argillosi sono predominanti. Altri lo sono in realtà calcari ed dolomiti. Gran parte del materiale organico originale negli scisti bituminosi è irriconoscibile, ma si ritiene che derivi da plancton, alghe e microrganismi che vivono in sedimenti freschi. Nei secoli precedenti, piccole quantità di petrolio sono state recuperate con successo dagli scisti bituminosi. Durante il secolo scorso, gli scisti bituminosi sono stati estratti con tipi di roccia che variano da scisto a marna e altro carbonato rocce. Sono stati costruiti diversi impianti pilota per estrarre petrolio dagli scisti, ma finora i risultati commerciali sono stati modesti.
Contenuti
Classificazione degli scisti bituminosi
La classificazione è generalmente classificata in base al contenuto di minerali e alla storia deposizionale. La storia deposizionale di una roccia sedimentaria è il tipo di ambiente in cui si è sviluppata la roccia. La storia deposizionale di uno scisto bituminoso comprende gli organismi e i sedimenti che sono stati depositati, nonché il modo in cui depositi interagiscono con pressione e calore.
Il diagramma di van Krevelen
Il diagramma di van Krevelen è un metodo per classificare gli scisti bituminosi in base alla loro storia deposizionale. Il diagramma divide gli scisti bituminosi in base a dove sono stati depositati: nei laghi (lacustre), nell'oceano (marino) o sulla terraferma (terrestre).
Scisti bituminosi provenienti da ambienti lacustri formati principalmente da alghe che vivono in acqua dolce, salata o salmastra. Lamosite e torbanite sono tipi di scisti bituminosi associati agli ambienti lacustri. I depositi di lamosite costituiscono alcune delle più grandi formazioni di scisto bituminoso del mondo. I depositi di torbanite si trovano principalmente in Scozia, Australia, Canada e Sud Africa.
Scisti bituminosi provenienti da ambienti marini formati principalmente da depositi di alghe e plancton. Kukersite, tasmanite e marinite sono tipi di scisti marini. La kukersite si trova nel bacino dello scisto bituminoso baltico in Estonia e Russia. La Tasmanite prende il nome dalla regione in cui è stata scoperta, l'isola di Tasmania, in Australia. Marinite, il più abbondante di tutti gli scisti bituminosi, si trova in ambienti che un tempo ospitavano mari ampi e poco profondi. Sebbene la marinite sia abbondante, è spesso uno strato sottile e non economicamente pratico da estrarre. I più grandi depositi di marinite del mondo si trovano negli Stati Uniti, che si estendono dagli stati dell'Indiana e dell'Ohio attraverso il Kentucky e il Tennessee.
Gli scisti bituminosi provenienti da ambienti terrestri si sono formati in torbiere poco profonde e paludi con basse quantità di ossigeno. I depositi erano per lo più steli cerosi o sugherosi di piante resistenti. Cannel shale, chiamato anche cannel carbone o "carbone di candela", è probabilmente il tipo più familiare di scisto bituminoso terrestre. Il carbone di cannel è stato utilizzato principalmente come combustibile per lampioni e altra illuminazione nel 19 ° secolo.
Classificazione degli scisti bituminosi in base al contenuto di minerali
I tiri sono classificati in tre tipi principali in base al loro contenuto di minerali: scisto ricco di carbonato, scisto siliceo e scisto di cannella.
I depositi di scisto ricchi di carbonato hanno elevate quantità di carbonato minerali. I minerali carbonatici sono costituiti da varie forme dello ione carbonato (un composto unico di carbonio e ossigeno). Calcite, ad esempio, è un minerale carbonato comune negli scisti ricchi di carbonato. La calcite è un componente primario di molti organismi marini. La calcite aiuta a formare i gusci e gli esterni duri di ostriche, stelle marine e dollari di sabbia. Anche il plancton, le alghe rosse e le spugne sono importanti fonti di calcite.
Lo scisto siliceo è ricco di silice minerale o biossido di silicio. Scisto siliceo formato da organismi come alghe, spugne e microrganismi chiamati radiolari. Le alghe hanno una parete cellulare fatta di silice, mentre spugne e radiolari hanno scheletri o spicole fatti di silice. Lo scisto bituminoso siliceo a volte non è duro come lo scisto ricco di carbonati e può essere estratto più facilmente.
Lo scisto di Cannel ha origini terrestri ed è spesso classificato come carbone. È costituito dai resti di resina, spore e materiali sugherosi di piante legnose. Può contenere i minerali inertinite e vitrinite. Lo scisto di Cannel è ricco di idrogeno e brucia facilmente.
Composizione di scisto bituminoso
La composizione dello scisto bituminoso può variare a seconda del meccanismo di deposizione e dell'impostazione. La composizione della materia organica originale può influire sulla composizione chimica del kerogene incorporato.
Fattori di qualità
La qualità dello scisto bituminoso è importante per determinarne l'idoneità alla produzione. Alcuni degli importanti determinanti della qualità includono:
- Ricchezza/grado (litri per tonnellata l/t))
- Contenuto di materiale organico (in percentuale del peso)
- Contenuto di idrogeno,
- Contenuto di umidità e
- Concentrazioni di contaminanti tra cui:
- Azoto e
- Zolfo e metalli.
Ricchezza/grado
L'opportunità commerciale di qualsiasi deposito di scisto bituminoso dipende dalla ricchezza dello scisto. I gradi commercialmente attraenti di scisto bituminoso contengono 100 l/t o più. Ci sono alcuni giacimenti di scisto bituminoso che contengono 300 l/t (4). La ricchezza può infatti comportare rese maggiori rispetto a quelle determinate dal saggio Fischer a causa dell'efficienza nell'elaborazione. Gli scisti bituminosi variano notevolmente in termini di ricchezza o grado, che è determinato dalla percentuale di carbonio organico nel minerale. La resa è un'espressione del volume di olio di scisto che può essere estratto dallo scisto bituminoso. La ricchezza dello scisto bituminoso può essere valutata mediante metodologie tra cui il Fischer Assay, che è il metodo tradizionale, ma potrebbe non fornire il volume potenziale totale di petrolio che può essere prodotto dallo scisto. Un metodo più recente, noto come Rock-Evaluation, può fornire una migliore misura del vero rendimento potenziale (5).
Recuperabilità
Il volume dello scisto bituminoso è spesso espresso come lo scisto bituminoso sul posto. Questa è una stima del volume totale di scisto bituminoso contenuto nel minerale tenendo conto della qualità della risorsa. Alcuni depositi hanno anche stime della risorsa recuperabile che prendono in considerazione ulteriori fattori per determinare il volume di scisto che può essere effettivamente estratto dal minerale. C'è variazione nel grado in cui i singoli depositi in tutto il mondo sono stati valutati o caratterizzati; pertanto, il volume dell'olio di scisto non è completamente noto.
Formazione di scisto bituminoso
Lo scisto bituminoso è formato da materiale organico che può avere diverse origini. È spesso classificato in base all'origine del materiale organico in tre grandi categorie: terrestre, lacustre e marina (2).
- Lo scisto bituminoso terrestre è formato da materiale organico, materia vegetale e animale che un tempo viveva sulla terra, simile al materiale che produce carbone.
- Lo scisto bituminoso lacustre discende dai resti di alghe di acqua dolce o salmastra.
- I depositi di scisto bituminoso marino sono il risultato di alghe di acqua salata, acritarchi e dinoflagellati.
L'origine dello scisto bituminoso può influire sulla sua qualità e/o sugli altri minerali che si trovano all'interno del giacimento
Distribuzione
I depositi di scisto bituminoso possono essere trovati a diverse profondità sotto la superficie. Gli scisti bituminosi si trovano in quasi 100 grandi giacimenti in 27 paesi in tutto il mondo (3). Si trova generalmente a profondità inferiori a 900 metri, mentre per formare il petrolio convenzionale sono necessarie zone geologiche più profonde e più calde. Alcuni depositi sono vicini alla superficie in letti di scisto relativamente sottili. Altri depositi possono essere trovati più in profondità sotto la superficie (maggiori di 300 metri) in letti molto spessi (300 metri o più di spessore).
Caratteristiche e Proprietà
Si trovano in diversi tipi di roccia ospite, ma la maggior parte dei depositi sono a base di carbonato o silice. Il tipo di roccia che comprende il corpo di scisto influenza gli approcci minerari e di riscaldamento, il contenuto di umidità e le emissioni di aria e carbonio rilasciate durante la lavorazione. Gli scisti bituminosi a base di silice e argilla tendono ad avere un contenuto di umidità più elevato. La roccia carbonatica può sbriciolarsi durante l'estrazione, la frantumazione e la manipolazione creando piccole particelle chiamate fini. Le ammende richiedono approcci di risposta diversi rispetto allo scisto in pezzi. Le multe possono anche contaminare l'olio di scisto con particelle difficili da rimuovere. La roccia carbonatica si decompone anche se sottoposta a temperature elevate causando la creazione e il rilascio di emissioni di anidride carbonica.
Risorse mondiali di scisto bituminoso
Le risorse mondiali di scisto bituminoso sono caratterizzate a vari livelli. La più grande risorsa, i depositi degli Stati Uniti, contiene circa il 75% delle risorse mondiali di scisto bituminoso e si sa molto sulla qualità e l'estensione di queste risorse. Tuttavia, ci sono molti giacimenti in tutto il mondo in cui si sa poco sulla qualità e l'estensione della risorsa.
Usi dell'olio di scisto
Le persone usano lo scisto bituminoso da migliaia di anni. Gli antichi Mesopotamici usavano l'olio di scisto per pavimentare strade e sigillare navi. Gli antichi mongoli immergevano le punte delle loro frecce nell'olio di scisto durante le battaglie, lanciando frecce infuocate contro i loro nemici. In Medio Oriente, l'olio di scisto appiccicoso era persino un componente dei mosaici decorativi.
La moderna industria dello scisto iniziò nel XIX secolo. Questa industria utilizzava processi industriali per riscaldare lo scisto al fine di estrarre il petrolio. L'olio di scisto è stato utilizzato per una varietà di prodotti, inclusa la cera di paraffina.
I paesi europei, e in seguito gli Stati Uniti, hanno iniziato a estrarre scisti bituminosi e olio di scisto e a bruciarli come fonti di combustibile. I primi impianti di estrazione di scisto negli Stati Uniti furono istituiti nella Ohio River Valley negli stati di Pennsylvania, Ohio, West Virginia e Kentucky.
L'estrazione e la lavorazione dell'olio di scisto è un processo costoso e difficile. Carbone, petrolioe il gas naturale sono meno costosi da estrarre. Australia, Brasile, Svizzera, Svezia, Spagna e Sud Africa hanno iniziato a estrarre scisti bituminosi nel XIX e XX secolo, ma hanno interrotto la produzione negli anni '19. Gli Stati Uniti hanno cessato la produzione all'inizio degli anni '20.
Molte nazioni, tra cui Estonia, Cina e Brasile, continuano a fare affidamento sullo scisto bituminoso come combustibile. Viene bruciato per generare elettricità, è un componente nelle industrie chimiche e i sottoprodotti vengono utilizzati nella produzione di cemento.
Riferimenti
- Bonewitz, R. (2012). Rocce e minerali. 2a ed. Londra: pubblicazione DK.
- Knaus, E., Killen, J., Biglarbigi, K., & Crawford, P. (2010). Una panoramica delle risorse di scisto bituminoso. Nella serie ACS symposium (Vol. 1032, pp. 3-20). La stampa dell'università di Oxford.
- Società, N. (2019). scisto bituminoso. [in linea] Società geografica nazionale. Disponibile su: https://www.National Geographic.org/encyclopedia/oil-shale/ [Consultato il 9 maggio 2019].
