Послужной список этой жидкости сложно переоценить — лекарственное средство, причина для развязывания войн, основа химической промышленности, материал для дорожного покрытия и, наконец, незаменимое топливо. Несколько тысячелетий назад Агрикола назвал это вещество «каменным маслом», а сейчас оно известно как нефть — самое значимое полезное ископаемое на планете.

Эта статья была опубликована в журнале OYLA №9(13). Оформить подписку на печатную и онлайн-версию можно здесь.

Питч-Лейк, природное асфальтовое озеро в Тринидад. Сотни тонн природного асфальта вычерпывают из Питч-Лейк ежегодно, но уровень его не понижается: подземный битумный «завод» работает чётко, восполняя то, что забирает человек

Удивительно, но когда-то топливо, которым мы сегодня заправляем автомобили, самолёты, корабли, было микроорганизмами (водорослями, бактериями, планктоном), жившими миллионы лет назад в обширных водных бассейнах. Также на роль прародителей углеводородного топлива отлично годятся различные растительные остатки. Как только биологические организмы умирают, они тут же становятся стартовым веществом для образования нефти — маслянистой жидкости, имеющей коричневый, вишнёвый, жёлтый, зелёный цвет, а в некоторых месторождениях нефть прозрачная. Для того, чтобы это произошло, необходимы несколько факторов: отсутствие кислорода, высокое давление и повышенная температура.

В процессе вызревания нефть превращается в сложную смесь разных углеводородов, которые, кстати, и позволяют говорить химикам о биологическом происхождении «чёрного золота».

Вот, к примеру, в нефти есть порфирины — вещества, образующиеся при распаде хлорофилла (помним, конечно, о пигменте из растений) или можно найти органические продукты распада стероидов, к которым относится животный холестерин. Пройдут миллионы лет и наступит момент, когда нефть, пригодная для добычи и переработки, сама мигрирует вверх по осадочным породам к поверхности, словно навстречу человеку. И если на пути не оказывается непроницаемой породы, то чёрная жидкость выливается наружу, превращаясь, в частности, в природный асфальт или битум. Но это не привычное нам дорожное полотно, а вязкая фракция нефти, из которой в условиях атмосферы испарились лёгкие составляющие и окислились тяжёлые. 

Вид эксперимента Парнелла в Квинслендском университете в 1990 году во время формирования 8‑й капли и тогдашний хранитель эксперимента профессор Джон Мэйнстоун

Происхождение слова греческое: asphaltos — горная смола, которая может образовать целые асфальтовые озёра! И здесь стоит вспомнить замечательный эксперимент профессора Томаса Парнелла из Квинслендского университета (Австралия). Он решил доказать, что твёрдый битум является жидкостью. И на это понадобилось… уже почти сто лет! Дело в том, что учёный поместил кусок битума в воронку в 1927 году и стал ждать, когда упадёт первая капля. Ждать Парнеллу пришлось восемь лет! На данное время последняя капля (и это всего лишь девятая!) коснулась восьмой в 2014 году. Успеет ли весь битум вытечь из воронки за сто лет? 

Сам Томас Парнелл скончался в 1948 году, поручив продолжение эксперимента Джону Мейнстону. Надо сказать, что эксперимент был отмечен, но неоднозначно: в 2005 году продолжатель опыта Джон Мейнстон был награждён Шнобелевской премией по физике, которая является пародией на престижную международную награду. Присуждают её за бестолковые достижения, которые сначала заставляют засмеяться, а потом — задуматься. 

И вот она — «пища для размышлений»: оказалось, что вязкость битума в 230 миллиардов раз больше аналогичного показателя воды и на данный момент эксперимент Парнелла стал самым продолжительным в истории науки. А длительный процесс нефтеобразования не останавливается до сих пор — где-то под землёй на глубине нескольких километров медленно созревает «чёрное золото» для потомков.

Почётная пальма первенства в практическом использовании нефти принадлежит Древнему Китаю. Жители этой страны использовали как излившуюся на поверхность земли нефть, так и извлечённую из колодцев — первые они вырыли ещё в 347 году до н. э. Китайцы наливали нефть в плоские сосуды с фитилями и поджигали, используя яркое коптящее пламя для освещения. Египет и Вавилон также знали о нефти, но пользовались ею по-своему, для дезинфекции и бальзамирования. 

Впервые жидкую чёрно-бурую жидкость использовали против человека в Древней Греции, когда приспособили её для смертоносного «греческого огня». Дебют его справили ещё до нашей эры при защите острова Родос, смешав нефть, серу и калийную селитру (KNO₃). Ключевым преимуществом такого оружия была способность гореть на воде, чем позднее стали пользоваться в Византии, обстреливая корабли неприятеля бочками с греческой зажигательной смесью. 

Повсеместное использование китового жира, к середине XIX века это привело почти к полному вымиранию китов. Спас животных дешёвый керосин, получившийся в процессе перегонки нефти. Так, к концу XIX века в США охота на китов практически прекратилась, потеряв экономический смысл.

А у Каспийского побережья в Азербайджане есть выходы нефти и газа на поверхность, которые многие столетия почитались огнепоклонниками (зороастрийцами) как святые. Вокруг таких полыхающих месторождений даже строили храмы — так нефть превратилась из химического вещества в объект религиозного поклонения. Большую часть нефти в древности добывали с помощью рытья колодцев, которые порой уходили в глубину на 25 метров, но в 1848 году на Апшеронском побережье в Азербайджане заложили первую в мире скважину, глубина которой была 45 метров. Именно с этого момента началось нефтяное порабощение планеты — «чёрное золото» стало основой для получения керосина. Эта фракция нефти образуется при перегонке нефти и состоит из углеводородов с температурой кипения 150–250°С. 

Что нужно сделать, чтобы получить керосин? Для этого нефть наливают в специальный перегонный куб, нагревают, а испаряющиеся газы конденсируют в холодильнике. Самые лёгкие фракции обычно относят к бензину, более тяжёлые к лигроину (нафта), а дальше керосин, дизельное топливо и, наконец, вязкий мазут. В XIX веке в дело шёл преимущественно керосин, используемый для освещения. Именно этим нефть и спасла исчезающие популяции китов, жир которых сжигали в осветительных лампах до начала эры керосинок. Этот неприхотливый прибор освещал улицы, дома, поезда и даже угольные шахты, однако крест на нём поставила всемирная электрификация. Лампочки на рубеже XIX и XX веков заставили искать новое применение нефти и выход нашёлся в ранее бесполезном бензине, который порой просто выливали в реку за ненадобностью или сжигали. Автомобиль заставил человечество снова стать зависимым от «каменного масла» Агриколы.

Обвинять только транспорт в пресловутой «нефтяной лихорадке», поразившей планету, нельзя. Очень сложно найти сферу нашей жизни, которую не улучшили производные нефти. К примеру, если зайти в супермаркет, то полки будут просто уставлены бутылками из полиэтилена — продукта переработки жидкого полезного ископаемого. Из него также изготавливают пакеты, столы, стулья, игрушки и множество предметов, которые, к сожалению, очень долго разлагаются в природе. Значительную долю мусора как раз и составляют продукты глубокой переработки нефти, которые мы, не задумываясь, выбрасываем. Косметология также немыслима без нефтяных продуктов — парафинов, входящих в состав губной помады. Модельеры активно используют полиэстер, волокна которого позволяют делать одежду немнущейся. Даже привычная жевательная резинка не обошлась без нефтяного следа — резиновая основа производится из «чёрного золота».

Да что там жвачка! Из нефти можно синтезировать мясо! Для этого необходимо получить жидкие очищенные парафины, а это можно сделать на любом нефтеперерабатывающем заводе. На следующем этапе добавить соли калия, фосфора и в качестве завершающего действия — внести специальную бактериальную закваску. Микроорганизмы за считанные часы трансформируют парафины в белок, который остаётся только очистить и избавить от запаха. Из такого белкового концентрата изготавливают корм для домашнего скота и «нефтяной белок» вполне может стать частью сосисок, колбасы или фарша. Кто знает, может в будущем именно нефть поможет решить продовольственную проблему, ведь 2% нынешних объёмов добычи способны кормить искусственным мясом 2 миллиарда человек в течение года.

Без нефти дороги и тротуары были бы сплошь из камня и бетона. Дело в том, что искусственный асфальт изготавливается из смесей нефтяных битумов (тяжёлые фракции, оставшиеся после перегонки нефти), смешанных с мелким наполнителем, обычно с известняком СaCO3. Остаётся только внести гравий, пройтись катком и отличное загородное шоссе готово.

Достойное место в ряду нефтедобывающих стран занимает Казахстан, в недрах которого хранится до 40 млрд баррелей жидкого углеводородного ископаемого. Это позволяет государству войти в десятку стран с крупнейшими запасами нефти. Примечательно, что добывать нефть в Казахстане начали задолго до того, как этим занялись современные гранды нефтедобычи — Саудовская Аравия, Иран, Кувейт.

В ноябре далёкого 1899 года на месторождении Карачунгул в Южной Эмбе ударил первый газонефтяной фонтан, выбросивший около 25 тысяч тонн лёгкой нефти. Это была высококачественная нефть, из которой легко можно было получить керосин и бензин. Мировая тенденция говорит о постоянном снижении доли добычи лёгкой нефти — «чёрное золото» становится всё тяжелее, а это усложняет выработку лёгких фракций. Также ушла в историю эпоха нефтяных фонтанов по причине истощения нефтеносных пластов в недрах Земли. Сейчас для добычи необходимо не просто пробурить многокилометровую скважину, но и установить специальные насосы, иначе нефть так и останется в недрах. А по мере истощения месторождения в скважину ещё и обратно закачивают добываемый вместе с нефтью «попутный» газ или заливают тысячи тонн воды для вытеснения оставшейся нефти. На поверхность выкачивают уже водно-нефтяную эмульсию, требующую длительного осваивания и последующего разделения. 

На данный момент совокупная мощность нефтедобывающей промышленности республики позволяет извлекать из земных недр до 80 миллионов тонн нефти ежегодно.

Сейчас на территории Казахстана разведаны и освоены 55 нефтегазовых месторождений. Среди них выделяются такие гиганты как Тенгиз, нефть из которого даже имеет собственную марку Tengiz, а также нефтегазовые Карачаганак, Узень и Кашаган. На данный момент совокупная мощность нефтедобывающей промышленности республики позволяет извлекать из земных недр до 80 миллионов тонн нефти ежегодно. Казахстан активно экспортирует «чёрное золото» за рубеж, но неверно будет считать, что мы только выкачиваем и продаём нефть. Три нефтеперерабатывающих завода (Атырауский, Павлодарский и Шымкентский) осуществляют глубокую переработку нефтяного сырья, синтезируя более 30 видов нефтепродуктов.