Wofür moderne Gesellschaften Erdöl brauchen, woher der Rohstoff stammt und warum sich selbst Bremer Meeresforscher mit ihm befassen
Wie abhängig moderne Industriegesellschaften von Rohstoffen aus aller Welt sind, hat der Krieg in der Ukraine nicht nur den Menschen in Deutschland eindringlich vor Augen geführt. Einer der wichtigsten Rohstoffe ist seit mehr als einem Jahrhundert das Erdöl. Es wird für Treibstoffe genutzt und ermöglichte damit unter anderem den Aufstieg der Automobilindustrie. Auch der chemischen Industrie hat es völlig neue Möglichkeiten eröffnet, zum Beispiel bei der Herstellung von Kunststoffen. Wissenschaftler beschäftigt angesichts der begrenzten Vorräte auf der Erde die Frage, auf welche Arten sich wie viel Erdöl gewinnen lässt. Von Interesse ist für sie aber zum Beispiel auch, was mit Erdöl geschieht, das in die Umwelt gelangt – sei es auf natürliche Weise oder infolge eines Schiffsunglücks.
Ein Rohstoff aus unterschiedlichen Quellen
Erdöl ist ein Gemisch, das sich überwiegend aus Kohlenstoff und Wasserstoff zusammensetzt, darüber hinaus aber noch weitere Stoffe enthält, so etwa Sauerstoff, Schwefel und Metalle. Entstanden sind Vorkommen in aller Welt vermutlich über viele Millionen Jahre, und zwar nach heutigem Kenntnisstand dadurch, dass sich kohlenstoffhaltige Überreste von Tieren und Pflanzen im Bodenschlamm von Randmeeren und Lagunen angereichert haben und im Laufe der Zeit von neu hinzugekommenem Material überlagert worden sind. Abgeschlossen von Sauerstoffzufuhr, konnte es nicht vollständig verwesen, sackte als Faulschlamm immer tiefer und verwandelte sich schließlich unter hohem Druck in Erdöl. Wird der Rohstoff in flüssiger Form mit herkömmlichen Methoden – also beispielsweise mithilfe von Pumpen – gewonnen, sprechen Fachleute von konventionellem Erdöl. Von unkonventionellem ist die Rede, wenn andere Verfahren beziehungsweise Quellen verwendet werden.
Beispiele für solche Quellen liefern Ölschiefer und -sande. Ölschiefer ist ein Gestein mit einem hohen Gehalt an Kerogen, einer Vorstufe von Erdöl. Um Öl zu erhalten, muss das Material stark erhitzt werden. Dabei entsteht ein Gasgemisch, aus dem Öl herausdestilliert werden kann. Bei den Ölsanden sind zähflüssiges Schweröl oder ähnliches, sehr zähes Material mit Mineralkörnern und Wasser vermischt. Auch hier bedarf es eines aufwendigen Verfahrens, um nutzbares Öl zu gewinnen. Es muss isoliert, verdünnt und gereinigt werden. Kritiker der Nutzung von Ölschiefer und -sanden verweisen neben dem Energieaufwand auch auf die Umweltfolgen. So muss im Falle des Ölsands die oberste Erdschicht abgetragen werden. Das Ergebnis ist eine verwüstete Landschaft. Besonders große Ölsandvorkommen gibt es in Kanada. Die größte bekannte Ölschieferlagerstätte befindet sich in den USA.
Die USA, Russland und Saudi-Arabien fördern das meiste Erdöl
Die Gesamtmenge an Erdöl, die in einem Jahr weltweit gefördert wird, beträgt seit einiger Zeit mehr als vier Milliarden Tonnen, das heißt mehr als 4000 Millionen Tonnen (Quelle dieser und der folgenden Zahlenangaben: Rohölförderungsstatistik | Rohöl | Enerdata). Indem sie den Anteil des Öls aus Ölschiefer stark erhöht haben, sind die USA zum größten Rohölförderer aufgestiegen. Für das Jahr 2021 wird ihr Anteil mit 694 Millionen Tonnen angegeben. Auf der Rangliste der Länder mit den größten Fördermengen folgten demnach Russland mit 523 Millionen Tonnen, Saudi-Arabien mit 516, Kanada mit 270, China mit 208, Irak mit 207, die Vereinigten Arabischen Emirate mit 168, Brasilien mit 152, Iran mit 146, Kuwait mit 130, Mexiko mit 98 und Norwegen mit 96. Außer Norwegen spielte in Europa nur Großbritannien mit 40 Millionen Tonnen als Erdölförderer eine nennenswerte Rolle.
Erdöl wird längst nicht nur für Treibstoffe benötigt
Dem Erdöl und Erdgas, der Kohle, dem Holz, der Sonnenstrahlung, dem Wind und radioaktiven Stoffen ist gemeinsam, dass in ihnen Energie gespeichert ist, die in andere Energieformen umgewandelt und auf diese Weise genutzt werden kann, etwa zum Heizen, zum Betreiben von Motoren oder zur Erzeugung von elektrischem Strom. Fachleute bezeichnen die in der Natur vorkommenden Stoffe und Erscheinungen deshalb auch als Primärenergieträger und die in ihnen gespeicherte Energie als Primärenergie – im Unterschied zu Sekundärenergieträgern wie etwa Benzin oder Diesel mit der in ihnen enthaltenen Sekundärenergie. Primär bedeutet so viel wie zuerst vorhanden, sekundär so viel wie zweitrangig. „Global gesehen ist Erdöl gegenwärtig noch der wichtigste Primärenergieträger“, erklärt die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe. Der größte Teil des geförderten Öls wird nach wie vor als Ausgangsmaterial für Treibstoffe wie Benzin oder Diesel verwendet.
Darüber hinaus ist Erdöl aber zum Beispiel in Kosmetika, Arznei- und Düngemitteln, Verpackungen und Lacken zu finden. Die Kunststoffindustrie nutzt es unter anderem zur Herstellung von PVC (Polyvinylchlorid). Dieser Kunststoff wird beispielsweise für Rohre, Kabel, Schläuche, Kinderspielzeug, Bodenbeläge und Dachbahnen benötigt. Auch bei der Herstellung des Kunststoffs Polyurethan, der als Ausgangsmaterial für Schaumstoffe aller Art – etwa in Matratzen und Sofas – dient, wird Erdöl eingesetzt.
Experten beziffern verfügbare Rohstoffmengen
Die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe gibt die Gesamtmenge an bislang von der Menschheit gefördertem Erdöl mit ungefähr 205 Milliarden Tonnen (Gigatonnen) an. Die noch vorhandene Menge an konventionellem Erdöl beziffert sie auf rund 174 Milliarden Tonnen. Nimmt man alle Möglichkeiten, Erdöl zu gewinnen, - also auch die unkonventionellen - zusammen, kommt sie auf eine verbliebene Menge von rund 746 Milliarden Tonnen. Dass für die moderne Wissenschaft neben Fragen der Erdölgewinnung auch Folgen der Nutzung dieses Energieträgers eine Rolle spielen, liegt auf der Hand. So wird bei der Verbrennung von Energieträgern wie Benzin oder Diesel Kohlendioxid freigesetzt, ein Treibhausgas, das die globale Erwärmung fördert.
Mikroorganismen verarbeiten am Meeresgrund ausgetretenes Erdöl
Wichtig ist nicht zuletzt für Klimaforscher auch die Frage, was mit Erdöl geschieht, das auf natürliche Weise in die Umwelt gelangt. Vom Erdöl ist bekannt, dass es sich in Speichergesteinen sammelt. Hauptsächlich findet es sich in porösen Sand- und Kalksteinschichten, die von undurchlässigen Gesteinsschichten bedeckt sind. Weil es auf ähnliche Weise entsteht, kommt Erdgas häufig zusammen mit Erdöl vor. In den Meeren gibt es vielerorts Bereiche, in denen Erdgas und Erdöl aus dem Boden austreten. Ein Beispiel für austretendes Erdöl liefern die sogenannten Asphaltvulkane wie der Chapopote-Asphaltvulkan am Grund des Golfs von Mexiko. Asphalt ist ein zähflüssiges Gemisch, das aus Erdöl unter dem Einfluss von Luftsauerstoff und infolge der Verdunstung bestimmter Bestandteile entstehen kann. Die Natur ist in der Lage, natürliche Produkte selbst abzubauen. Dies gilt auch für das Erdöl. So besitzen bestimmte Mikroorganismen die Fähigkeit, das Öl in Methan umzuwandeln, das heißt in ein Gas, dessen Moleküle aus einem Kohlenstoffatom und vier Wasserstoffatomen bestehen. Methan ist der Hauptbestandteil von Erdgas.
Was mit austretendem Erdöl geschieht, haben Forscher unter anderem am Beispiel von Proben vom Chapopote-Asphaltvulkan untersucht. An entsprechenden Laborexperimenten war neben anderen Jonas Brünjes vom MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen beteiligt (Originalstudie: Natural Asphalt Seeps Are Potential Sources for Recalcitrant Oceanic Dissolved Organic Sulfur and Dissolved Black Carbon | Environmental Science & Technology (acs.org)). Wie er und seine Kollegen herausgefunden haben, wird der wasserlösliche Anteil des Erdöls teilweise von Mikroorganismen als Energie- beziehungsweise Nahrungsquelle genutzt. Darüber hinaus werden aber auch Bestandteile freigesetzt, die nicht auf biologische Weise abgebaut werden. Neben schwer abbaubaren Schwefelverbindungen fanden die Wissenschaftler sogenannten schwarzen Kohlenstoff, der als biologisch nicht abbaubar gilt. Ein anderer Ausdruck für schwarzen Kohlenstoff ist Ruß. Dieser kann nach Einschätzung der Experten über Jahrtausende im Meer stabil bleiben. Laut Brünjes geht das Öl in den Meeren etwa zur Hälfte auf natürliche Vorgänge zurück. Die andere Hälfte werde mit menschlichen Einflüssen in Verbindung gebracht. Ursache entsprechender Verunreinigungen können zum Beispiel Schiffsunglücke sein.
Schon Menschen der Antike machten sich Erdöl zunutze
Systematisch in großem Stil gefördert wird Erdöl erst seit dem 19. Jahrhundert. Doch schon vor Jahrtausenden haben sich Menschen den Umstand zunutze gemacht, dass der Rohstoff auf natürliche Weise an die Erdoberfläche gelangen kann. Asphalt und ähnliche Gemische sind in der Antike unter anderem von den Ägyptern verwendet worden, die sie bei der Konservierung von Leichnamen einsetzten. Auch in den Hochkulturen zwischen Euphrat und Tigris spielten sie früh eine wichtige Rolle. So hatten sumerische Häuser bereits im vierten vorchristlichen Jahrtausend Wände aus Rohrmatten, die mit Asphalt bestrichen waren. Asphalt wurde zu jener Zeit auch eingesetzt, um Gefäße, Körbe und Wasserleitungen abzudichten oder Mosaiken – etwa aus Muschelschalen – Halt zu geben. In Ur, einer der ältesten sumerischen Städte, entstand vor etwa 4000 Jahren ein Turm mit Ziegeln, die in Asphalt eingelegt waren. Historiker gehen außerdem davon aus, dass schon zu jener Zeit flüssige Erdölprodukte als Lampenbrennstoff verwendet wurden. Auch in der berühmten Stadt Babylon wurde Asphalt verwendet. Über dessen Herkunft schrieb der griechische Historiker Herodot, der im fünften vorchristlichen Jahrhundert lebte: „Daselbst ist ein kleiner Fluss, der Is heißt und sich in den Euphrat ergießt. Er führt viele Klumpen von Erdharz mit sich, und aus ihm wurde das Erdharz zu den Mauern Babylons geholt.“
(Autor des Beitrags: Jürgen Wendler, Stand: August 2022)