Hypotézy o anorganickém původu ropy

Seriózní práce o strukturách uhlovodíků a povaze sloučenin obsažených v ropě se v odborné literatuře začaly objevovat až po roce 1920. První hypotézy o anorganickém původu ropy byly formulovány v 19. století, tedy v době, kdy o chemickém složení ropy existovaly jen minimální informace. Hlavní oporou abiogenních hypotéz byly nezávislé práce Marcellina Berthelota a Dimitrije Mendělejeva, kteří laboratorními experimenty prokázali, že jednoduché uhlovodíky vznikají účinkem vody na karbidy některých kovů. Například hydrolytickým rozkladem karbidu hliníku vzniká methan, z karbidu vápníku acetylen a z karbidu hořčíku methylacetylen (propin) podle rovnic:


Také laureát Nobelovy ceny Henri Moissan publikoval v roce 1896 předpoklad, že „přírodní kapalné i tuhé uhlovodíky“ vznikly z karbidů kovů vytvořených uvnitř Země vulkanickou činností.

Po druhé světové válce sovětský geolog Nikolaj Kudrjavcev obnovil uvedené představy a předložil je v roce 1951 na všesvazovém geologickém kongresu jako „moderní rusko-ukrajinskou teorii o abiotickém původu ropy“. V zahraničí nevzbudila teorie dlouhou dobu valnou odezvu (snad proto, že všechny práce početného týmu jeho spolupracovníků byly publikovány v ruštině). V současné době je ve světě již více prezentována. Podle abiotické teorie všechny ropné uhlovodíky jsou generovány ve stokilometrové hloubce zemské kůry chemickými reakcemi z téměř nevyčerpatelných zásob anorganických uhličitanů a oxidů železa, např. podle rovnice:


Skupina badatelů z Ruské akademie věd publikovala experimentální důkaz, že redukcí uhličitanu vápenatého podle uvedené rovnice při teplotě 1500 °C a tlaku 5 GPa vzniká nejen methan, ale i řada vyšších alkanů a izoalkanů do C10 a několik alkenů. Podle abiotické teorie uhlovodíky takto generované jsou geostatickým tlakem a rotací zeměkoule vytěsňovány k povrchu a tam nepřetržitě doplňují podzemní ložiska ropy (tato představa vlastně vylučuje hrozbu zlomu v těžbě ropy tzv. Oil Peak). Nové výsledky ověřující vznik anorganického methanu z kalciumkarbonátu publikovali v roce 2004 a 2009 dvě skupiny badatelů z Carnegie Institution of Washington. Jejich práce vznik methanu podle uvedené rovnice potvrdily. Rozdílné výsledky termodynamických výpočtů a vysokotlakých experimentů se týkaly jen optimální teploty, která je 500 °C (při tlaku < 7 GPa). Při teplotě 1500 °C není methan stabilní a podléhá reformování. Methanogenese z minerálních zdrojů v hlubinách zemského pláště je tedy možná, stejně tak jako jeho přeměna na vyšší uhlovodíky.

K uvedeným studiím abiotické syntézy methanu při vysoké teplotě a velmi vysokém tlaku (5 GPa ≈ 50 000 atm) je třeba poznamenat, že jsou neobyčejně náročné na experimentální techniku. Pokusy byly realizovány ve speciální diamantové cele systému DAC (Diamond anvil cell). Při měření se vzorek uzavře do otvoru v kovovém kroužku mezi tupé hroty dvou diamantů vybroušených do tvaru kovadlin. Při pokusu se diamanty stlačují proti sobě plynným nebo kapalným mediem, přičemž tlak uvnitř cely se mnohonásobně zesílí. Poněvadž vzorek může mít objem jen asi 1 mm3, reakční produkty se identifikují spektroskopicky a nelze je izolovat. Průhlednost diamantů umožňuje zahřívání vzorku laserem i optické měření tlaku.

diamantová kovadlina
diamantová kovadlina
Vnější tlak se aplikuje na horní plochu diamantu a v mnohonásobném zesílení se přenáší na vzorek protilehlými tupými hroty diamantů s ploškou 0,8 mm. Vzorek je během pokusu zahříván IR laserem (žlutý paprsek). Tlak se odečítá ze spektrálního posunu fluorescenční linie rubínu excitovaného argonovým laserem (modrý paprsek).

Na podporu abiotické teorie uvedl nedávno V. A. Krajuškin z Ukrajinské akademie věd také nálezy nových ropných ložisek v Dněpersko-Doněckém regiónu. Tam byla otevřena údajně velká ložiska ropy výjimečně hlubokými vrty do podložního krystalinika, kde by se podle zavedených představ ropa neměla vyskytovat. Přesto je Kudrjavcevova abiotická teorie odborníky ve světě vesměs odmítána, neboť stojí na mnoha nejistých předpokladech a na druhé straně nemůže vyvrátit stěžejní argumenty pro biogenní původ ropy (geologickou situaci většiny ropných polí, přítomnost biomarkerů v ropě, stejné zastoupení izotopu C13 v ropných uhlovodících a v uhlíkatých látkách fotosyntetického původu aj.). Současný postoj odpůrců abiotické teorie lze lapidárně vyjádřit takto: nelze vyloučit, že některé v přírodě nalezené uhlovodíky jsou abiotického původu, ale vůbec nelze tvrdit, že všechny ropy v současných nalezištích jsou abiotické.

Diskuse o abiogenním původu ropy významně oživil americký astrofyzik Thomas Gold (Cornell University) svojí kontroverzní knihou „The deep hot biosphere“ (Hluboká horká biosféra), kterou vydal v roce 1999. Podle jeho představ naše planeta již při svém vzniku uzavřela v zemské kůře obrovské množství methanu vesmírného původu. Tyto gigantické zásoby nejlehčího uhlovodíku se podle Golda rozprostírají pod zemským povrchem až do hloubky 300 km. Za tlakových a teplotních podmínek vládnoucích v této hloubce se z methanu tvoří složitější látky, které difundují směrem k povrchu a v menších hloubkách se dostávají do styku s termofilními bakteriemi, které z uhlíkatých látek získávají energii k životu. Tento uhlíkatý materiál, kontaminovaný zbytky uhynulých mikroorganismů, je pak zdrojem ropy, zemního plynu a dokonce i antracitu.

Gold měl možnost ověřit si svoji teorii v roce 1986 pokusným vrtem. Přesvědčil švédský parlament o tom, že zemní plyn vyvěrající z hlubin Země je v podloží švédského území zakrýván nepropustnou prekambrijskou granitovou tabulí, která plyn odvádí až k norskému kontinentálnímu šelfu (kde jsou bohatá ložiska ropy a plynu). Očekávalo se, že provrtáním tabule vytryskne zemní plyn již ve Švédsku, které je zrovna na ropu a plyn velmi chudé. Se státní finanční podporou pak Gold zorganizoval pokusný vrt do dna meteorického kráteru u švédského jezera Siljan. Tam byla žulová tabule před miliony let silně narušena dopadem meteoritu. Pokusný vrt byl po dosažení hloubky 6 km zastaven bez nálezu zemního plynu. Z prázdného vrtu bylo po čase vyčerpáno asi 20 t ropy zahuštěné jemným bahnem magnetitu (Fe3O4) bakteriálního původu. Složení ropy odpovídalo ropě těžené v Severním moři. Vrt nebyl v žádném směru produktivní a nebyl tedy přínosem pro teorii akumulace methanu v hloubkách zemské kůry.

Thomas Gold v uvedené knize současně předkládá svoji teorii o vzniku života v hlubinách Země, kde panují stabilní podmínky s dostatkem tepelné energie a s dostatkem uhlíkatých živin. Podle Golda právě tam (a ne v praoceánu) vznikly první jednoduché organismy zpracovávající uhlovodíky. Život se teprve později odtud dostal na povrch planety, kde se přes relativně nestabilní a nehostinné podmínky rozšířil. Tato hypotéza vzbudila velkou pozornost. Mezi odborníky není sice všeobecně přijímána, ale i mnozí oponenti považují některé myšlenky Thomase Golda za inspirující. Například opakované nálezy hypertermofilních jednobuněčných mikroorganismů ze skupiny archea ve vrtech hlubokých několik km (kde se dokáží množit i při teplotě nad 120 °C) jsou nyní posuzovány v jiném světle. Řada geologů již připouští, že v hlubinách země může existovat mnohem větší bakteriální biosféra, než tušíme.

Kontakty


fiogf49gjkf0d
Vysoká škola
chemicko-technologická
Technická 5
166 28 Praha 6 - Dejvice

Ústav technologie ropy a alternativních paliv
Ing. Daniel Maxa, Ph.D.
daniel.maxa@vscht.cz
Odborný garant

fiogf49gjkf0d
Odborným garantem tohoto portálu je Česká národní rada světové rady pro ropu (WPC). Česká národní rada reprezentuje Českou republiku ve Světové radě pro ropu.

WPC


Světová rada pro ropu (World Petroleum Council – WPC) je mezinárodní nevládní organizace, jejíž cílem je prosazování využití vědeckého pokroku, přenosu technologií a posuzování ekonomických, finančních, environmentálních a sociálních vlivů na využívání ropy. Více informací...

Odběr novinek


Přihlásit k odběru novinek
Partner projektu

Česká asociacepetrolejářského průmyslua obchodu

Česká asociace
petrolejářského průmyslu
a obchodu

fiogf49gjkf0d
Česká asociace petrolejářského průmyslu a obchodu (ČAPPO) je dobrovolným zájmovým sdružením petrolejářských společností, které trvale provozují na území České republiky tyto činnosti: • zpracování ropy • dovoz ropy a ropných výrobků • export výrobků z českých rafinérií • tuzemský velkoobchod s ropou a ropnými výrobky • provozování sítě čerpacích stanic pohonných hmot. Více informací...