Petrol ve Petrol Enerjisi

PETROL ve PETROL ENERJİSİ

                PETROL sözcüğü, Latince'de "kaya" anlamına gelen petra ve "yağ" anlamına gelen oleum sözcüklerinden türetilmiştir. Günümüzde petrol ve petrol ürünleri büyük önem taşır. Benzin, gazyağı, mazot, fueloil (yağyakıt), makine yağı, bitüm ve parafin mumu çok bilinen petrol ürünleridir. Benzin otomobillerde; gazyağı gaz lambalarında, bazı ısıtma aygıtlarında ve jet uçaklarının motorlarında; mazot (dizel yakıtı da denir) otobüs, kamyon ve gemilerdeki dizel motorlarında kullanılır. Buharlı gemilerin kazanlarında buhar üretilmesinde; çelik, cam, seramik gibi maddelerin üretiminde kullanılan bazı sanayi fırınlarında ve bazı binaların ısıtma sistemlerinde fueloil yakılır. Makinelerin düzgün ve rahat çalışabilmesi için ince ya da kalın makine yağlarına (en kalınlarına gres denir) gereksinim vardır. Bitümden, asfalt ve yalıtım malzemesi üretiminde yararlanılır.

                Petrol binlerce yıl boyunca basit bir biçimde kullanıldı. Babilliler yol döşerken ve bağlayıcı madde olarak bitümden, Romalılar yolları için Sicilya'dan getirttikleri asfalttan yararlanırlardı. Eski Çinliler, tuz üretmek için tuzlu suyun ısıtılmasında doğal gaz kullandılar. İtalya, Almanya, Kuzey Amerika ve Birmanya'da ham petrolün tedavi edici özellikleri olduğuna inanılırdı.

                Gazyağı ve Parafin

                1850'de İskoçyalı bilim adamı James Young, şeyl denen bir kayaçtan gazyağı elde etmenin yöntemini buldu. Young, gazyağının lambalarda bitkisel yağ ya da balina yağı yerine kullanılabileceğini gösterdi. Kimyadaki adı kerozen olan gazyağının başlıca iki türü vardır. Bunlardan birincisi gaz lambalarında, gaz sobalarında ve ısıtıcılarda; daha uçucu olan ikinci türü ise, bazı traktörlerin ve küçük balıkçı teknelerinin motorlarında yakıt olarak kullanılır. Jet uçaklarının motorlarında kullanılan gazyağı ikinci türdendir.

                Gazyağına İngiltere'de parafin denir. Ama parafin aslında petrolden elde edilen, mum, cila, su geçirmez karton ve kağıt yapımında kullanılan yarı saydam, sert bir mumdur. Açık renkli, kalın bir yağ olan ve ilaç olarak kullanılan vazelin (kimyadaki adı petrolatum) de bir başka petrol ürünüdür.

                Ham Petrolün Keşfi

                19. yüzyılın ortalarına kadar ham petrol, doğal olarak yüzeye sızdığı yerlerde oluşturduğu birikintilerden toplanırdı. Hayvanların su içtiği kaynaklara ya da tuzlu su çıkarmak için açılan kuyulara sızdığı için de çoğu zaman can sıkıcı, istenmeyen bir madde olarak görülürdü. 1850 dolaylarında ABD'de A.C.Ferris ve onun ardından S.M.Kier, petrolün lamba yağı olarak kullanılmasına yönelik ilk çalışmaları başlattılar. Daha sonra New York'lu iki avukat, George Bissell ve Jonathan Eveleth, Pennsylvania'da bir petrol arama şirketi kurdular ve emekli bir demiryolu müteahhiti olan Edwin L. Drake'i, Pennsylvania'daki küçük Titusville kasabası yakınlarında petrol kuyusu açmakla görevlendirdiler.

                Drake 27 Ağustos 1859'da 21 metre derinde petrole rastladı. Çok geçmeden günde sekiz varil, sonra da 20 varil petrol çıkarmaya başladı. Petrol, balina avlamak gibi riskli bir işten daha güvenilir ve daha ucuz bir lamba yağı kaynağı olduğu için hazır bir pazar buldu. Artık petrole hücum ve petrol çağı başlamıştı.

                Petrolün Oluşumu ve Bulunması

                Petrol denizlerdeki bitki ve hayvanların öldükten sonraki kalıntılardan oluşmuştur. Bu kalıntılar deniz yatağında milyonlarca yıl boyunca çürümüş ve geriye yalnızca yağlı maddeler kalmıştır. Yağlı maddeler çamur altında kalmış ve zamanla çamur sıkışıp kayaç katmanlarına, alttaki yağlı maddelerde de petrol ve gaza dönüşmüştür. Yerkabuğundaki altüst oluşlar bazen denizlerin kara parçaları haline gelmesine ve petrol içeren kayaçların da binlerce metre derine gömülmesine yol açmıştır.

                Çoğunlukla petrol oluştuğu yerden başka yerlere taşınmıştır. Bazen kayaçlardaki gözeneklerden sızıp kilometrelerce derinden yüzeye çıkmış ve burada buharlaşmış (gaz haline dönüşmüş), geriye bir bitüm ya da zift birikintisi kalmıştır. Çoğu kez de gözeneksiz, sert kayaçlarla karşılaşmış ve buralarda toplanmıştır. Bulunan petrol yatakları bu tür kayaçların petrolü tutmasıyla oluşmuştur. Bu yataklarda, süngerin su emmesi gibi, gözenekli kayaçların emdiği petrolün üstü kubbe biçimli, sert ve gözeneksiz kayaçlarla örtülmüştür. Ama bu kayaçlar ile petrol arasında genellikle bir doğal gaz katmanı, petrolün altında da çoğu kez eski denizden arta kalan tuzlu su bulunur.

                Belirli bir yerde petrol bulunup bulunmadığı ancak sondajla (delmeyle) anlaşılabilir; ama jeologlar yerkabuğuna ilişkin bilgilerden yararlanarak petrol bulunma olasılığı olan yerleri önceden belirleyebilirler. Çoğu zaman hava fotoğraflarından çıkarılan haritaları inceleyen jeologlar, petrol açısından umut verici olan alanları seçerler ve daha sonra bu alanlar karadan taranır. Kayaç ve bitki örtüsü incelenir, sondaj yoluyla sağlanan yer altı kayaç örnekleri getirilip laboratuarda çözümlenir. Jeologlar yeraltı kayaçlarının konum, derinlik, sertlik gibi özelliklerini ve hatta türünü belirleyebilmek için özel aygıtlardan ve bu aygıtlara dayalı olarak geliştirilmiş bilimsel arama yöntemlerinden yararlanırlar. Ama bütün bu çalışmalar yapılmış olsa da, açılacak kuyudan petrol çıkacağı gene de kesin değildir.

                Petrol Kuyuları, Boru hatları ve Tankerler

                Günümüzde pek çok petrol kuyusu, marangozların delik delmek için kullandıkları döner matkap uçlarına benzeyen uçlarla delinip açılır; aradaki fark, petrol için kullanılanların çok daha büyük olmasıdır. Matkap ucu, sondaj kulesi ya da delme kulesi denen yüksek bir kuleden, tel halatlara bağlanarak sarkıtılan delme borusunun ucuna takılır. Delme borusu kule tabanındaki döner tabladan geçer. Bu boru makine gücüyle, çoğu zaman bir dizel motoruyla döndürülür; ama son olarak geliştirilen türbo sondaj tekniğinde elektrik motorlarından yararlanılmaktadır. Delik derinleştikçe, delme borularına yenileri takılır. Delme borusundan aşağı yapay bir çamur pompalanır; bu çamur sürekli olarak matkap ucunun deliklerinden dışarı püskürür ve delinen deliğin yanlarından yukarıya geri döner. Bu çamur yalnızca matkap ucuna sıvanan kayaç parçacıklarını temizlemekle kalmaz, ucun yağlanmasını ve soğumasını da sağlar; ayrıca, taşıdığı basınç açılan deliğin duvarlarının içe doğru çökmesini önler. Daha sonra deliğe çelik borudan bir koruyucu kılıf geçirilir ve çimentolanır. Çok derin deliklerde, kılıf çapı tepede yaklaşık 45 santimetreyken dipte yaklaşık 10 santimetreye düşer.

                Gerekli dikkat gösterilmezse, matkap ucu petrole ulaştığında petrol şiddetle dışarı fışkırabilir, böylece boşa akabilir ve yangın tehlikesi doğurabilir. Bunu önlemek ve petrolü aşağı doğru bastırabilmek için ağır sondaj çamuru kullanılır; ayrıca bir valf ve boru sisteminin yardımıyla da basıncın yavaş serbest bırakılması sağlanabilir. Eğer doğal basınç petrolü yüzeye çıkaracak kadar güçlü değilse, petrol ya pompalanarak ya da yüksek basınçlı gaz basılarak dışarı çıkarılır. İkinci yönteme "gazla yükseltme" denir.

                Büyük miktarlarda petrolü karadan taşımak için boru hatlarından yararlanılır. Çelikten yapılan boruların çapları 15 cm ile 2 metre arasında olabilir. Boru hatları vadileri aşabilir, dağlara tırmanabilir ve ırmak yataklarının altından geçebilir.

            Petrolü denizden taşımak için tanker denen gemiler kullanılır. Bunlar özel olarak tasarımlanmış teknelerdir; tankerlerin makineleri kıçta (geminin arka ucunda) bulunur. Teknenin çok büyük bir bölümü petrol bölmelerine ayrılmıştır. Büyük tankerler petrolü küçüklerden daha ucuza taşır. Günümüzde 550.000 tonluk tankerler yapılınca bunların yanaşabileceği uygun iskele bulmak bir sorun olmuştur. Bu tür tankerler limanı kullanmak yerine, derin sulardaki yüzer şamandıraların yanına demir atar; yükleme ve boşaltmayı da şamandıralardan başlayıp deniz yatağından kıyıdaki depolama tanklarına giden boru hatları aracılığıyla

            Petrolün Arıtılması

                Ham petrol, rafineri denen arıtma tesislerinde benzin ve gazyağı gibi petrol ürünlerine ayrılır. Bu değişik ürünler farklı sıcaklıklarda kaynayıp buharlaşır; bu özellikten yararlanılarak, ayrımsal damıtma denen yöntemle bu ürünler ham petrolden ayrılabilir. Ham petrol ısıtılır, bir sıvı ve buhar (gaz) karışımı halinde, ayırma kulesi denen çelik bir kuleye pompalanır. Sıvı bölüm kulenin dibinde toplanır, fueloil ve bitüm gibi ürünler haline gelir. Buharlar kulede yükselir ve yükseldikçe de soğur. Önce mazot gibi daha ağır ürünler sıvılaşır ve bunlar kulenin değişik düzeylerindeki tepsilerden çekilip alınır. Benzin buharları kulenin tepesine kadar yükselir ve buradan alınarak sıvılaştırılır.

                Damıtma, arıtmanın birinci aşamasıdır. Ham petrol rafineride, değişik ürünlerin istenen miktarlarda elde edilebilmesine olanak verecek biçimde işlenebilmelidir. Yüksek sıcaklıklarda gerçekleştirilen bir işlem olan "kraking" (parçalama), ağır ürünleri daha hafif bileşenlerine ayırır ve böylece elde edilen benzin miktarı artar. Bütün maddeler moleküllerden, moleküller de atomlardan oluşur. Petrol hidrokarbon moleküllerinden, yani hidrojen ve karbon elementlerinin atomlarından oluşur; ama bütün petrol moleküllerinde aynı sayıda atom bulunmaz. Örneğin, fueloil moleküllerinde gazyağı moleküllerinden daha çok hidrojen ve karbon atomu vardır ve bu yüzden fueloil molekülleri gazyağı moleküllerinden daha ağırdır. Kraking işleminde, büyük taşların parçalanıp çakıl haline getirilmesi gibi moleküllerin bazıları da ısı ve basıncın etkisiyle parçalanır ve daha hafif moleküller elde edilir.

                "Reforming" (düzeltim) işlemi ise arıtma sürecinin en önemli aşamasıdır. Bu, yüksek sıcaklık ve basınçta gerçekleştirilen, moleküllerin büyüklüklerinden çok biçimlerini değiştirmeye yönelik bir işlemdir. Bu işlemle hidrokarbon zincirlerinin biçimi değiştirilir ve bunlar "aroma tik" bileşikler denen benzen halkalı bileşiklere dönüştürülür. Üstün nitelikli benzin bu aşamada elde edilir.

                Örneğin, ABD'de bir varil ham petrolden 63 litre benzin, 22 litre ağır fueloil elde edilir; oysa Ortadoğu'da bir varil petrol ancak 31 litre benzin, buna karşılık 63 litre fueloil verir. Petrol ya 159 litre eşdeğerindeki "varil" ya da özellikle deniz yoluyla taşındığında "artık ton" (1.016 kg) ve "metrik ton" la (1.000 kg) ölçülür.

                Daha az bilinen petrol ürünlerinin şaşırtıcı kullanım alanları vardır. Mumlarda ve cilalarda petrol mumu (parafin mumu) bulunur; parfümler, kozmetikler ve hatta peynirin bozulmasını önleyen bazı maddeler petrol yağlarından hazırlanır. Böceklere karşı kullanılan ilaçlarda başka petrol yağları vardır. Etilen (domatesleri yapay olarak olgunlaştırmak için de bu madde kullanılır) ve yapay ipek ya da tırnak cilası yapımında kullanılan aseton gibi ürünler arıtma işleminden elde edilen gazlardan üretilir. Yapay kauçuk, plastikler ve sıvı deterjan yapımında kullanılan başlıca kimyasal maddeler de gene petrol ürünüdür. Pek çok ilaç ve boya, hatta sakız ve güçlü patlayıcılar gibi maddeler de petrol ürünleri içerebilir. Petrol gazları soğutularak ve sıkıştırılarak sıvılaştırılabilir; tüplere doldurularak pazarlanan bu tür propan ve bütan gibi gazlar çoğunlukla mutfaklarda ve aydınlatma amacıyla kullanılır.