ガソリンは約160年前、灯油を製造するための原油精製の副産物として発見されました。当時はガソリンは使用されず、製油所で燃やされたり、ガス灯用の燃料ガスに変換されたり、単に廃棄されていました。約125年前の1890年代初頭、自動車の発明者たちはガソリンが燃料として価値があることに気づき始めました。1911年にはガソリンが初めて灯油を上回り、1920年までに米国では約900万台のガソリン車が走り、増加する自動車やトラックに燃料を供給するガソリンスタンドが全国に開設されました。1
今日、ガソリンは軽自動車の主要燃料であり、米国で販売される製品の約90％を消費しています。2 ガソリンはまた、オートバイ、レクリエーショナルビークル、ボート、小型航空機、建設機械、電動工具、携帯発電機にも使用されています。米国人は1人あたり1日平均1ガロン以上のガソリンを使用しており、2016年12月31日時点での米国の消費量は1日約3億9200万ガロンでした。3
では、これらすべてのガソリンはどこから来て、どのように自動車の燃料タンクに入るのでしょうか？ガソリンの製造と流通についてさらに学ぶために読み進めてください。
ガソリンは原油から作られ、原油には炭化水素（水素原子と炭素原子のみからなる有機化合物）が含まれています。原油は常に、地下および海底の貯留層から掘削された垂直井戸を通じて得られてきました。井戸は基本的に、ケーシングと呼ばれる金属パイプで裏打ちされた丸い穴です。ケーシングの底部には穴があり、貯留層からの石油が流入します。多くの油井は天然ガスも生産し、これは主に家庭用暖房などの固定用途に使用されますが、適切な車両改造により燃料としても機能します。
現代の油井は常に垂直井戸から始まりますが、そこから複数の方向とさまざまな深度に分岐することができます。これらの二次井戸は追加の石油へのアクセスを可能にし、地表の混乱を最小限に抑えながら生産を増加させます。水平掘削は水圧破砕における一般的な手法で、流体の注入と爆発物を使用して井戸周辺の地盤を破砕し、追加の石油と天然ガスを放出します。水平井戸は中心井戸から数キロメートルに及ぶことがあります。
内部の自然圧力で石油が地表に押し出される井戸もわずかにありますが、ほとんどの井戸は何らかの形式の水中ポンプまたは地上ポンプを必要とします。井戸の寿命期間中に可能な限り多くの石油を抽出するために、いくつかの追加プロセスが使用されることがあります。一般的な二次回収方法には、井戸への水の注入、ガスまたは蒸気の注入が含まれます。原油価格が下落すると、低生産井戸は閉鎖され、価格が上昇すると再稼働されることがあります。
一般的な認識とは異なり、原油の色はほぼ透明から漆黒まで様々で、粘度も水のようなものからほぼ固体まであります。原油の品質も大きく異なりますが、同じ一般的な地域からの油は類似した特性を持つ傾向があります。油の品質は化学分析に基づいており、最も重要な2つの値は分子密度と硫黄含有量です。
炭化水素鎖が短く、米国石油協会（API）の密度が34以上の油は「軽質」、31から33の間は「中質」、30以下は「重質」と見なされます。硫黄含有量が重量で0.5％未満の油は「スイート」、それ以上のレベルは「サワー」です。軽質で腐食性のない原油は、より簡単かつ低コストで精製でき、より多くの最終製品を生産するため、最も価値のあるタイプです。
主要な石油輸出国は46か国ありますが、原油価格は通常、3つの主要製品の1つに基づいて表示されます：ウェストテキサス中質原油、北海ブレント原油、UAEドバイ原油。これらの製品の価格設定は、石油業界全体のバロメーターとして機能します。石油価格は42ガロンの原油「バレル」のコストに基づいており、この測定単位は石油掘削の黎明期にさかのぼります。
過去には、米国は大量の原油と他の石油製品を輸入していました。ピークは2005年に達し、純輸入量（輸入から輸出を差し引いたもの）は1日あたり1260万バレルでした。最近では、継続的な探査と先進的な抽出プロセスにより国内石油生産が増加し、石油輸入が減少しました。2016年には、純輸入量は1日あたり490万バレルに過ぎず、米国の総石油消費量の約25％に相当します。これは、1970年以来の最低水準であった2015年の24％からわずかに増加しています。4
原油が井戸から抽出されると、精製所に輸送される前に大型タンクに貯蔵されます。パイプライン、船舶、バージは原油を移動させる一般的に使用される方法です。しかし、近年、パイプラインや水路へのアクセスがない地域での生産増加により、より多くの原油がタンク車で鉄道輸送されるようになりました。オイルサンドなどの非常に厚く重い形態の原油は、パイプラインにポンプ輸送したり他の方法で輸送する前に、溶剤で希釈する必要があります。
原油を輸送するすべての方法には、潜在的な環境リスクがあります。しかし、石油列車の脱線は追加のリスクをもたらします。列車は定期的に町や村を通り、石油流出や潜在的な火災が重大な財産損害や人命の損失を引き起こす可能性があるためです。
これらの懸念に対処するため、運輸省は2015年5月に最終規則を発表し、タンク車の改善された基準、大量の可燃性液体を鉄道で移動するための新しい操作ガイドライン、改善された緊急対応計画と訓練を含みました。鉄道業界は、古いタンク車の加速された交換を支持し、脱線リスクを最小限に抑えるための線路検査を増やし、石油輸送のための最も安全な鉄道路線を決定するのを助ける特別な技術を採用しました。5
製油所は大規模な工業施設で、原油から商業製品を生産し、場合によってはバイオマスなどの他の原料も使用します。米国の石油精製能力の半分以上はメキシコ湾岸に位置し、残りは全国に分散しています—通常、石油生産源または輸送パイプラインと水路の近くにあります。
石油製油所は24時間365日稼働していますが、定期的にメンテナンスと修理のために閉鎖する必要があります。通常、これは春と秋に行われ、夏用ガソリン生産から冬用への切り替え、またはその逆のために製油所に変更を加える必要があるときです。両者の違いについては後述します。
製油所の停止は地域のガソリン供給に影響を与えるため、通常は事前に計画され、注意深く監視されます。これにより、配給ネットワークが中断のない燃料供給を確保するために必要な調整を行うことができます。技術的問題や極端な気象条件による予期せぬ製油所の停止は、短期的な地域的なガソリン不足と燃料価格の上昇を引き起こす可能性があります。
米国で販売されるガソリンのほぼすべてがここで精製されており、米国はまた他の国々に大量のガソリンを輸出しています—2016年には2億3000万バレル以上。6 原油を最終石油製品に精製することは非常に複雑な事業です。以下の説明は、精製プロセスの概要を提供し、ガソリン生産に焦点を当てています。
すべての製油所は、原油をさまざまな成分に分解するための分留と呼ばれる一次プロセスを使用します。分留は、原油を沸騰点（約600°C）まで加熱し、蒸留塔に蒸気を注入することを含みます。熱い蒸気が塔を上昇するにつれて冷却され、さまざまな高さと温度で原油のさまざまな「留分」が凝縮して収集されます。潤滑油などの重い留分は沸点が高く、塔の底部近くで凝縮します。プロパンやブタンなどの軽い留分は沸点が低く、上部に上昇します。ガソリン、灯油、軽油、ディーゼル燃料は塔の中間部分で収集されます。
ガソリンを含むごく少数の石油製品は、蒸留塔から出た時点で使用準備が整っています。留分を精製し、販売可能な製品に変換するためには、多くの二次精製プロセスが必要です。
「クラッキング」は、重い留分の分子を軽い留分に分解する処理プロセスを含みます。これは、重油からガソリン成分を製造するためによく使用されます。流動接触分解、水素化分解、コーキング/熱分解など、多くの形態のクラッキングがあります。それぞれが、ガソリンや他の製品で使用される独自の炭化水素鎖をもたらします。
「結合」は基本的にクラッキングの逆です。軽い留分を重い留分に結合し、これもガソリンの配合に使用されます。2つの一般的な結合プロセスは、リフォーミングとアルキル化です。前者はガソリン製造に入る成分の量を増やし、後者は完成燃料のオクタン価を高める上で重要な役割を果たす「芳香族」炭化水素を作り出します。
ガソリン生産の最終段階は混合です。さまざまな精製プロセスからのいくつかの石油製品が注意深く組み合わされ、レギュラーおよびプレミアム品質のベースガソリンが作成されます。これらの燃料は、季節と燃料が販売される場所の両方で変化する、明示的で広範な性能要件を満たさなければなりません。例えば、夏用ガソリンは蒸発しにくく混合され、蒸発による排出を減らすのに役立ちます。冬用ガソリンはより蒸発しやすく混合され、寒冷時のエンジン始動と