Benzin wurde vor fast 160 Jahren als Nebenprodukt bei der Raffination von Rohöl zur Herstellung von Kerosin für Beleuchtungszwecke entdeckt. Damals wurde Benzin nicht genutzt, daher wurde es in der Raffinerie verbrannt, in Brenngas für Gaslampen umgewandelt oder einfach weggeworfen. Vor etwa 125 Jahren, in den frühen 1890er Jahren, erkannten die Erfinder des Automobils, dass Benzin als Kraftstoff wertvoll war. 1911 übertraf Benzin erstmals Kerosin. Und bis 1920 gab es in den USA etwa neun Millionen benzinbetriebene Fahrzeuge, und Tankstellen eröffneten im ganzen Land, um die wachsende Anzahl von Autos und Lastwagen zu betanken. 1
Heute ist Benzin der Kraftstoff der Wahl für leichte Fahrzeuge, die etwa 90 % des in den USA verkauften Produkts verbrauchen. 2 Benzin wird auch in Motorrädern, Freizeitfahrzeugen, Booten, kleinen Flugzeugen, Baumaschinen, Elektrowerkzeugen und tragbaren Stromgeneratoren verwendet. Die Amerikaner verbrauchen durchschnittlich mehr als eine Gallone Benzin pro Person und Tag, wobei der US-Verbrauch am 31. Dezember 2016 bei etwa 392 Millionen Gallonen pro Tag lag.3 Also
, woher kommt all dieses Benzin und wie gelangt es in die Kraftstofftanks von Autos? Lesen Sie weiter, um mehr über die Herstellung und Verteilung von Benzin zu erfahren.
Benzin wird aus Rohöl hergestellt, das Kohlenwasserstoffe enthält – organische Verbindungen, die vollständig aus Wasserstoff- und Kohlenstoffatomen bestehen. Rohöl wurde traditionell durch vertikale Bohrlöcher in unterirdischen und untermeerischen Lagerstätten gewonnen. Ein Bohrloch ist im Wesentlichen ein rundes Loch, das mit einem Metallrohr, dem sogenannten Futterrohr, ausgekleidet ist. Der Boden des Futterrohrs hat Löcher, die es dem Öl aus der Lagerstätte ermöglichen, einzudringen. Viele Ölquellen produzieren auch Erdgas, das hauptsächlich für stationäre Anwendungen wie die Hausheizung verwendet wird, aber mit entsprechenden Fahrzeugmodifikationen auch als Kraftstoff dienen kann.
Moderne Ölquellen beginnen immer mit vertikalen Bohrlöchern, können von dort aus aber in mehrere Richtungen und in verschiedenen Tiefen abzweigen. Diese Sekundärbohrlöcher ermöglichen den Zugang zu zusätzlichem Öl, was die Produktion steigert und gleichzeitig Oberflächenstörungen minimiert. Horizontales Bohren ist eine gängige Praxis beim Hydraulic Fracturing, einem Prozess, bei dem Flüssigkeitsinjektion und Sprengladungen verwendet werden, um den Boden um ein Bohrloch zu brechen, was zusätzliches Öl und Erdgas freisetzt. Horizontale Bohrlöcher können sich über mehrere Kilometer vom Hauptbohrloch erstrecken.
Während einige Bohrlöcher einen natürlichen Innendruck haben, der das Öl an die Oberfläche drückt, benötigen die meisten eine Art Tauch- oder Oberflächenpumpe, um das Öl zu entfernen. Mehrere zusätzliche Prozesse können während der Lebensdauer eines Bohrlochs eingesetzt werden, um so viel Öl wie möglich zu extrahieren. Gängige sekundäre Extraktionsmethoden umfassen das Einspritzen von Wasser in das Bohrloch und das Einspritzen von Gas oder Dampf. Wenn die Rohölpreise fallen, können Bohrlöcher mit geringer Produktion stillgelegt werden, um sie wieder in Betrieb zu nehmen, wenn die Preise steigen.
Entgegen der landläufigen Meinung variiert die Farbe von Rohöl von fast durchsichtig bis pechschwarz und kann eine Viskosität von wasserähnlich bis fast fest aufweisen. Die Qualität von Rohöl variiert ebenfalls erheblich, obwohl Öle aus derselben allgemeinen Region tendenziell ähnliche Eigenschaften aufweisen. Die Ölqualität basiert auf einer chemischen Analyse, bei der die beiden wichtigsten Werte die Molekulardichte und der Schwefelgehalt sind.
Öle mit kurzen Kohlenwasserstoffketten und einer Dichte von 34 oder mehr nach dem American Petroleum Institute (API) gelten als „leicht“, solche zwischen 31 und 33 als „mittel“, während solche mit 30 und weniger als „schwer“ eingestuft werden. Öle mit einem Schwefelgehalt von weniger als 0,5 Gewichtsprozent sind „süß“, und solche über diesem Niveau sind „sauer“. Leichtes, nicht saures Rohöl ist die wertvollste Art, da es leichter und kostengünstiger raffiniert werden kann und größere Mengen an Endprodukten liefert.
Es gibt 46 große ölexportierende Länder, aber die Rohölpreise werden in der Regel auf der Grundlage eines von drei Hauptprodukten notiert: West Texas Intermediate Crude, North Sea Brent Crude und UAE Dubai Crude. Die Preisgestaltung dieser Produkte dient als Barometer für die gesamte Ölindustrie. Die Ölpreise basieren auf den Kosten eines „Fasses“ von 42 Gallonen Rohöl, einer Maßeinheit, die auf die Anfänge der Ölbohrungen zurückgeht.
In der Vergangenheit importierten die USA große Mengen an Rohöl und anderen Erdölprodukten. Der Höchststand wurde 2005 erreicht, als die Nettoimporte (Importe abzüglich Exporte) 12,6 Millionen Barrel pro Tag erreichten. In jüngerer Zeit haben laufende Exploration und fortschrittliche Extraktionsprozesse die inländische Ölproduktion erhöht und die Ölimporte verringert. 2016 betrugen die Nettoimporte nur 4,9 Millionen Barrel pro Tag, was etwa 25 % des gesamten Ölverbrauchs in den USA entspricht. Dies ist ein leichter Anstieg gegenüber 24 % im Jahr 2015, dem niedrigsten Stand seit 1970 4.
Sobald Rohöl aus den Bohrlöchern gewonnen wird, wird es in großen Tanks gelagert, bevor es zu Raffinerien transportiert wird. Pipelines, Schiffe und Lastkähne sind häufig verwendete Methoden, um Rohöl zu bewegen. In den letzten Jahren hat die steigende Produktion in Gebieten ohne Pipeline- oder Wasserstraßenzugang jedoch dazu geführt, dass größere Mengen Öl per Zug in Kesselwagen transportiert werden. Sehr dicke und schwere Formen von Rohöl, wie Ölsande, müssen mit Lösungsmitteln verdünnt werden, bevor sie in Pipelines gepumpt oder auf andere Weise transportiert werden können.
Alle Methoden des Rohöltransports bergen potenzielle Umweltrisiken. Entgleisungen von Ölzügen stellen jedoch zusätzliche Risiken dar, da Züge regelmäßig durch Städte und Dörfer fahren, wo Ölverschmutzungen und potenzielle Brände erhebliche Sachschäden und Todesfälle verursachen könnten.
Um diesen Bedenken zu begegnen, veröffentlichte das Verkehrsministerium im Mai 2015 eine umfassende endgültige Regel, die verbesserte Standards für Kesselwagen, neue Betriebsrichtlinien für den Transport großer Mengen entzündlicher Flüssigkeiten per Bahn sowie verbesserte Planung und Schulung für Notfallmaßnahmen enthielt. Die Bahnindustrie unterstützt den beschleunigten Ersatz älterer Kesselwagen, hat Gleisinspektionen erhöht, um Entgleisungsrisiken zu minimieren, und spezielle Technologien eingeführt, um die sichersten Bahnstrecken für den Öltransport zu bestimmen.5
Raffinerien sind großtechnische Industrieanlagen, die kommerzielle Produkte aus Rohöl und in einigen Fällen anderen Rohstoffen wie Biomasse herstellen. Mehr als die Hälfte der Erdölraffineriekapazität in den USA befindet sich an der Golfküste, der Rest ist über das Land verteilt – in der Regel in der Nähe von Ölproduktionsquellen oder Transportpipelines und Wasserstraßen.
Erdölraffinerien arbeiten 24 Stunden am Tag und sieben Tage die Woche, müssen aber periodisch für Wartung und Reparaturen geschlossen werden. Dies geschieht in der Regel im Frühjahr und Herbst, wenn Änderungen in den Raffinerien vorgenommen werden müssen, um von der Produktion von Sommerbenzin auf Winterbenzin umzustellen und umgekehrt. Die Unterschiede zwischen beiden werden später erörtert.
Raffineriestillstände wirken sich auf die regionale Benzinversorgung aus, daher werden sie in der Regel lange im Voraus geplant und genau überwacht. Dies ermöglicht es dem Verteilernetzwerk, die notwendigen Anpassungen vorzunehmen, um eine ununterbrochene Kraftstoffversorgung sicherzustellen. Unvorhergesehene Raffinerieausfälle aufgrund technischer Probleme oder extremer Wetterbedingungen können zu kurzfristigen lokalen Benzinengpässen und steigenden Kraftstoffpreisen führen.
Fast das gesamte in den USA verkaufte Benzin wird hier raffiniert, und die USA exportieren auch große Mengen Benzin in andere Länder – mehr als 230 Millionen Barrel im Jahr 2016.6 Die Raffination von Rohöl zu fertigen Erdölprodukten ist ein äußerst komplexes Unterfangen. Die folgende Beschreibung gibt einen Überblick auf hoher Ebene über den Raffinationsprozess, wobei der Schwerpunkt auf der Benzinproduktion liegt.
Alle Raffinerien verwenden ein primäres Verfahren namens fraktionierte Destillation, um Rohöl in verschiedene Komponenten aufzubrechen. Bei der Destillation wird Rohöl bis zum Siedepunkt (ca. 600°C) erhitzt und dann Dampf in einen Destillationsturm eingeleitet. Wenn der heiße Dampf im Turm aufsteigt, kühlt er ab, und bei verschiedenen Höhen und Temperaturen kondensieren verschiedene „Fraktionen“ des Rohöls und werden gesammelt. Schwerere Fraktionen wie Schmieröl haben höhere Siedepunkte und kondensieren nahe dem Boden des Turms. Leichtere Fraktionen wie Propan und Butan haben niedrigere Siedepunkte und steigen nach oben. Benzin, Kerosin, Diesel und Dieselkraftstoff werden im mittleren Teil des Turms gesammelt.
Sehr wenige Erdölprodukte, einschließlich Benzin, sind gebrauchsfertig, wenn sie den Destillationsturm verlassen. Eine Reihe sekundärer Raffinationsprozesse sind erforderlich, um die Fraktionen zu reinigen und in vermarktbare