Wird das Öl aus Pflanzen oder Tieren gewonnen?

1. Öl – fossiler Brennstoff

Im Alltag werden Öl, Erdgas und Kohle oft als die drei wichtigsten fossilen Energiequellen genannt. Das „Fossil“ im Begriff fossile Energie ist Fossil. Sie wird als fossile Energie bezeichnet, weil diese Energiequellen über Dutzende oder sogar Hunderte Millionen Jahre aus den Überresten urzeitlicher Organismen gewonnen werden. Wird Öl, die weltweit am meisten verbrauchte fossile Energiequelle, tatsächlich aus Tierresten, Pflanzenresten oder urzeitlichen Pilzen hergestellt?

Die „bunte“ Ölfamilie

Wenn wir von Öl sprechen, denken wir sofort an die schwarze, klebrige Flüssigkeit, die aus der Ölquelle sprudelt. Tatsächlich sind die Farbformen von Erdöl und petrochemischen Produkten selbst jedoch vielfältig. Die Hauptbestandteile von Erdöl sind Kohlenwasserstoffverbindungen, hauptsächlich gesättigte Kohlenwasserstoffe, die auch eine geringe Menge ungesättigter Kohlenwasserstoffe wie aromatische Kohlenwasserstoffe enthalten. Nach der Destillation und Trennung der Produkte bei unterschiedlichen Temperaturen können wir zunächst N Arten von Rohölprodukten wie Benzin, Diesel, Flugbenzin, Paraffin, Asphalt usw. erhalten. Natürlich enthält Rohöl auch Verunreinigungen wie Sulfide und Nitride. Diese Verunreinigungen erzeugen bei der Verbrennung nicht nur Schwefeloxide und Stickoxide und verschmutzen die Umwelt, sondern führen auch zur Korrosion von Transportleitungen. Daher muss Rohöl vor der Verarbeitung Hydrierung, Entschwefelung und anderen Prozessen unterzogen werden, um Verunreinigungen zu entfernen.

Öl kann nicht nur als Kraftstoff, sondern auch als chemischer Rohstoff verwendet werden. Das schmelzgeblasene Polypropylengewebe in den Masken, die wir während der Epidemie verwenden, ist ein petrochemisches Produkt. Man kann sagen, dass Erdölprodukte eng mit unserem täglichen Leben verbunden sind.

Die schwarze Flasche ganz links enthält Rohöl und die Destillationstemperatur steigt von links nach rechts an. Die zweite Flasche enthält hochreines Benzin und die Flasche ganz rechts enthält Asphalt.)

1.2. Öl auf der Nasenspitze

In einer Schulstunde brachte der Lehrer eine Reihe von Proben mit ins Klassenzimmer. Dabei handelte es sich um Rohöl aus dem Daqing-Ölfeld und dessen Destillationen bei unterschiedlichen Temperaturen. Was meiner Wahrnehmung nach ziemlich subversiv ist, ist, dass hochreines Benzin und Diesel eigentlich sehr klar sind. Benzin ist nahezu farblos, während Diesel hellbraun ist.

Die Benzinprobe roch sehr stark nach Farbe und war sehr stechend. Das Rohöl roch leicht säuerlich und nach Asphalt von Sommerstraßen. Es ließ sich im Probenröhrchen nicht schütteln und lag ruhig am Boden. Die schweren Bestandteile (Bestandteile mit hohem Siedepunkt) sind nach der Destillation dickflüssiger als Honig, während Asphalt wie Rohöl so dickflüssig ist, dass er nicht geschüttelt werden kann (Tipp: Asphalt ist flüssig).

PS: Ich wurde im Unterricht vom Lehrer ausgeschimpft, weil ich meine Nase direkt in die Flaschenöffnung gesteckt habe, um daran zu riechen (bei chemischen Experimenten auf die Vorgehensweise achten).

2. Ölquellen:

2.1. Zwei Hypothesen zur Herkunft des Öls:

Die Form von Erdöl unterscheidet sich stark von der festen „fossilen“ Form in den Gesteinsschichten und seine Zusammensetzung ist nicht die von gewöhnlichem Erz (darf man das sagen?). Die Frage ist also: Woher wissen wir, was für eine Kreatur dieses schwarze Ding vorher war?

In der Wissenschaft gibt es zwei Theorien über die Entstehung des Öls. Eine Theorie ist die fossile Öltheorie, die grob besagt, dass Öl aus Kohlenstoff in den Gesteinsschichten der Erdkruste entsteht und eine erneuerbare Energiequelle ist. Die andere ist die vorherrschende Ansicht in der Wissenschaft, nämlich die Theorie der biologischen Sedimentation zu Öl.

Nach der Theorie der Biosedimentation und Ölumwandlung wird Erdöl durch die komplexe Evolution uralter Biomasse im Untergrund gewonnen. Dieser Satz enthält einen Schlüssel: Untergrund. Sie haben richtig gelesen, das ist das Wort. Dieses Wort beinhaltet viele Bedingungen:

Kein Sauerstoff, sonst würde die gesamte Biomasse oxidieren und zerfallen, bevor sie in Öl umgewandelt werden könnte;

Druck. Bei einer so dicken Erdschicht auf dem Öl muss der Druck hoch genug sein.

Temperatur: Grob gesagt steigt die Bodentemperatur um 1 Grad Celsius pro 30 m, die man von der Oberfläche nach unten geht.

Es kann auch mikrobielle Aktivität geben ...

Denken Sie noch einmal darüber nach: Die Gesteine, die aus demselben Alter wie das Öl stammen, liegen höchstwahrscheinlich in einer ähnlichen Tiefe wie das Öl und enthalten möglicherweise Fossilien urzeitlicher Organismen aus dieser Zeit. Sollten wir also das Gestein aus den ölhaltigen Gebieten ausgraben und nachsehen, dann erhalten wir vielleicht die Antwort auf diese Frage?

2.2. Erste Erkenntnisse aus geologischen Untersuchungen:

In den 1970er und 1980er Jahren führten Forscher des Daqing-Ölfelds geologische Untersuchungen an Schiefer- und Ölgestein (um es einfacher auszudrücken: erdölhaltiges Gestein) im Songliao-Becken durch. Untersuchungen haben ergeben, dass das Songliao-Becken früher ein See war.

Forscher haben in den Felsen Fossilien von Algen und Wassertieren entdeckt. Die beiden typischsten Fossilienarten sind Armleuchteralgen und Meeressäuger. Die vorhandenen Charas leben nur in flachen Gewässern und benötigen ein leicht alkalisches Wasser. Die meisten leben im Süßwasser, einige wenige im Brackwasser. In der biologischen Klassifizierung gehört der Blattbein-Schneckentyp zum Stamm Arthropoda, Unterklasse Chrysomelidae und Ordnung Saccharopoda. Vorhandene Arten leben hauptsächlich in terrestrischen Süßwassergebieten. Liegt der Salzgehalt des Wassers zwischen 0,05 % und 1 % und der pH-Wert zwischen 6,6 und 9,5, können sie sich rasant vermehren.

Chara-Strukturdiagramm

Orientalisches Blatt-Skleraktinium-Fossil

Küstengewässer, Süßwasser, leicht brackig, schwach alkalisch. Können die Leser unter Berücksichtigung dieser Bedingungen erraten, um welche Art geografischer Umgebung es sich handelt? Genau, der See. Die von den Forschern im Gestein entdeckten biologischen Fossilien wiesen Lebensbedingungen auf, die denen in Seen nahezu vollständig entsprachen. Später stellten die Forscher fest, dass diese Schicht aus der Kreidezeit stammte. Die Kreidezeit dauerte von vor 145 bis vor 66 Millionen Jahren, was für die Entstehung von Erdöl ausreichend war. Darüber hinaus haben Untersuchungen ergeben, dass es in diesem alten See zuvor zu einem Sauerstoffmangel gekommen war und die Bedingungen für die Entstehung von Öl im Wesentlichen bestätigt wurden.

2.3. Ursprung der chemischen Analysetechnik

Durch diese Forschung können wir zumindest schlussfolgern, dass sich Öl aus der Biomasse von Wasserorganismen entwickelt haben müsste. Wie können wir also feststellen, ob es sich um eine Pflanze oder ein Tier handelt? Hier kommt die chemische Analyse ins Spiel.

Lassen Sie uns zunächst einen Rückblick geben. Die drei Hauptkategorien der biologischen Welt sind Tiere, Pflanzen und Pilze. Pilze hatten vor 100 Millionen Jahren chitinhaltige Außenwände entwickelt, und frühere geologische Studien haben keine Spuren von Pilzen gefunden, daher ist die Hypothese, dass Pilze Öl gebildet haben, grundsätzlich unmöglich; Der Hauptunterschied zwischen dem Tierreich und dem Pflanzenreich ist das Vorhandensein oder Fehlen von Chloroplasten. Im Tierreich gibt es fast keine Organismen, die Chloroplasten enthalten, und Chloroplasten sind reich an Chlorophyll. Daher können wir sagen, dass Tiere kein Chlorophyll enthalten, Pflanzen jedoch schon.

(Aber es gibt in der biologischen Welt immer Ausnahmen)

Manche Leute behaupten, dass Pflanzen Zellwände aus Zellulose hätten, Tiere jedoch nicht. Erstens haben Bakterien tatsächlich Zellwände, aber der Hauptbestandteil ist Peptidoglykan; Zweitens hat die moderne Forschung ergeben, dass pflanzliche Zellulose und Lignin die Rohstoffe für die Bildung eines weiteren fossilen Brennstoffs sind – Kohle. Die Kohlenstoffatom-Skelettstruktur von Zellulose weist große Ähnlichkeiten mit der graphitartigen Struktur von Kohle auf (Kohlenstoffatome sind in regelmäßigen Sechsecken angeordnet und zu Schichten verbunden), was die Hypothese, dass Kohle aus Pflanzen gewonnen wird, chemisch bestätigt.

Daher kamen wir ganz natürlich zu folgender Vermutung: Wenn aus Pflanzen Öl gewonnen wird, dann müsste sich das Chlorophyll der Urpflanzen in eine chemische Substanz umgewandelt haben. Wird dieser Stoff nachgewiesen, handelt es sich um Pflanzenöl, andernfalls um tierisches Öl. Wie es der Zufall wollte, gab es eine Chemikalie, die genau das Richtige war: Maleimid.

Dies ist Maleimid selbst. Zu den homologen Substanzen gehören jeweils verschiedene Substituenten, wie etwa Methyl, Ethyl und Phenyl.

Dies ist Chlorophyll A. Glauben Sie, dass Maleimid einem Teil davon ähnelt?

Die Forscher entnahmen außerdem Proben aus Schieferölgestein im Songliao-Becken und stellten in den Gesteinsproben den Gehalt an Maleimiden fest. Maleimide wurden als Abbauprodukte oder Derivate des Chlorophylls identifiziert. Dann wird alles viel einfacher. Solange wir testen, ob diese Substanz in den Proben aus dem Songliao-Becken gefunden wird, ist diese Frage grundsätzlich geklärt.

Der allgemeine Prozess ist wie folgt unterteilt

Nach der Untersuchung wurde festgestellt, dass in den Proben aus dem Songliao-Becken eine beträchtliche Menge an Maleimid und seinen Derivaten vorhanden war. Die Untersuchung ergab, dass die phenylsubstituierte Maleimidreihe einen höheren Anteil an der Gesamtmenge ausmachte, und dass der Anteil der phenylsubstituierten Maleimidreihe umso höher war, je tiefer die Vergrabungstiefe und je älter die organische Substanz in der Gesteinsprobe war. Gleichzeitig entdeckten die Forscher mehrere spezielle Maleimide: Me,i-Bu-Maleimid und Me,n-Pr-Maleimid. Diese beiden Substanzen stammen von photosynthetischen grünen Schwefelbakterien. Die Existenz photosynthetischer grüner Schwefelbakterien bestätigt auch, dass es in den alten Seen im Songliao-Becken einst zu anoxischen Ereignissen kam.

Heute sind wir grundsätzlich davon überzeugt, dass Öl aus Pflanzenresten gewonnen wird und dass Wasserpflanzen bei dieser Umwandlung dominieren. Manche Leute sagen jedoch vielleicht: Was Sie testen, sind bloß Steinhaufen, wo ist das Rohöl? OK, testen wir das Rohöl direkt:

Bei den in diesem Inspektionsbericht getesteten Proben handelt es sich um Rohölproben aus dem Pearl River Mouth Basin. Die Forscher wiesen Maleimide direkt im Rohöl nach. Mit zunehmender Vergrabungstiefe nimmt der Grad der biologischen Abbaubarkeit allmählich ab. Aus diesem Grund sehen wir in der Grafik einen Peak: Der Gehalt an maleimidischen Substanzen steigt mit zunehmender Tiefe und dem Grad der biologischen Abbaubarkeit.

Nun können wir uns grundsätzlich folgende Szene vorstellen: Vor 100 Millionen Jahren war das Songliao-Becken noch ein See, auf dessen Grund eine große Anzahl von Algen lebte. Nach dem anoxischen Ereignis und geologischen Bewegungen wurden diese Wasserpflanzen unter der Erde begraben. Nach zig Millionen Jahren komplexer Veränderungen bildete sich schließlich unter der Erde ein Ölfeld.

Die Leser fragen sich vielleicht immer noch: Wo ist das Songliao-Becken? Warum sollten Sie diesen Ort für Ihre Probe wählen? Dann nehmen wir die Karte heraus und suchen nach dem Daqing-Ölfeld. Ja, das Daqing-Ölfeld liegt im Songliao-Becken. Das Daqing-Ölfeld ist das erste Ölfeld, das nach der Gründung des neuen China entdeckt wurde, und auch das erste Ölfeld, das im Songliao-Becken entdeckt wurde. Die Entwicklung und der Bau des Daqing-Ölfeldes haben China geholfen, den Ruf des „ölarmen“ Landes loszuwerden.

Quellen:

1. Li Jingyi. Bildung und Verteilung von Maleimid in Erdöl, 2020

2. Huang Qinghua, Chen Chunrui, Wang Pingzai, Han Minxin, Li Xingjun, Wu Daqing. Biologische Evolution in der späten Kreidezeit und anoxische Paläosee-Ereignisse im Songliao-Becken, 1998

3. Gao Ruiqi, Merkmale der kontinentalen Sedimente der Kreidezeit im Songliao-Becken, 1980

Autor: Su Xin, ein populärwissenschaftlicher Autor

Gutachter: Zhang Xunhua, Forscher am Qingdao Institute of Marine Geology