الصخر الزيتي
يُعدّ الصخر الزيتي (بالإنجليزية: Oil shale) نتاجاً لعملية التحلل الحراري، والتي تتمثّل بتسخين الصخور الرسوبية المُحتوية على بعض المواد الأسفلتية أو البيتومينية الصلبة المعروفة باسم الكيروجين (بالانجليزية: Kerogen)، وينتج عن هذا التسخين إطلاق بعض السوائل الشبيهة بالسوائل النفطية.
هل يعتبر الصخر الزيتي وقودًا أحفوريًا؟
يُمكن العثور على الصخر الزيتي في بيئات مُختلفة وهو أحد أنواع الوقود الأحفوري الواعدة، إذ يُمكن إيجاده في عدد كبير من البحيرات العذبة والمالحة، والأحواض البحرية، إضافةً إلى تواجده في العديد من المُستنقعات مصحوباً برواسب الفحم، ويُشبه الفحم الحجري إلى حدٍّ ما إلّا أنّ الصخر الزيتي قد يحتوي على 60-90% من المواد المعدنية غير العضوية، بينما يحتوي الفحم الحجري على أقل من 40% منها.
يُعدّ الصخر الزيتي مصدراً من مصادر الطاقة المُلوِّثة للبيئة بشكل أكبر من النفط السائل العادي؛ لأنّ تحوله إلى بنزين أو ديزل يُسبّب انبعاث 3 أضعاف أو أكثر من الغازات المُسبّبة للاحتباس الحراري، نظراً إلى تعرّضه للعديد من عمليات التكرير التي تستهلك مقداراً كبيراً من الطاقة.
تشكل الصخر الزيتي
يتشكل الصخر الزيتي في الرواسب البحرية نتيجة لِتكوّن المادة العضوية أثناء عملية الثمثيل الضوئي، إذ تبدأ مرحلة التشكّل بالعوالق النباتية، وتنتقل بعد ذلك إلى ترسّب عوالق الحيوانات الغنيّة بالدهون، والكربوهيدرات، والبروتينات.
تبدأ عملية تشكّل الصخر الزيتي على اليابسة تدريجيًّا من خلال دفن المواد العضوية، مثل: الأشجار التي تنقل الكربوهيدرات ومركب الليغنين، لتبدأ بعد ذلك عملية التكوّن نتيجة ضغط المادة العضوية الموجودة في الصخور الرسوبية الغنية بها.
يُسبب هذا الضغط حدوث التعرّق الذي يُنتج الكيروجين؛ وهو المركب الذي يتحوَّل لمادة النفط، أو الغاز الطبيعي، أو الفحم من خلال عدّة وسائل ومنها الدفن الأعمق، ولا يُمكن تكوّن الصخر الزيتي بطريقة أخرى غير الدفن العميق، لعدم توفّر درجات الحرارة والضغط اللازمة.
تصنيف الصخر الزيتي
يُصنذف الصخر الزيتي بناءً على المحتوى المعدني إلى 3 تصنيفات، وفي ما يأتي توضيح لهذه التصنيفات:
| التصنيف | المحتوى المعدني |
| الصخر الزيتي الغني بالكربونات (بالإنجليزية: Carbonate-rich shale) | يحتوي على نسبة عالية من الكربون والتي تتكون من عدّة أشكال من أيون الكربونات الذي يُعدّ مركبًا من الكربون والأكسجين. |
| الصخر الزيتي السيلكوني (بالإنجليزية: Siliceous shale) | غني بمادة السيليكا المعدنية، أو مركب ثاني أكسيد السيليكون، وكائنات حية مثل؛ الإسفنج والطحالب والكائنات الحية الدقيقة، وهو أقل صلابة من النوع السابق. |
| الفحم الشمعي (بالإنجليزية: cannel shale) | يتكوّن من بعض مكونات النباتات الخشبية، والمعادن (inertinite, vitrinite)، والهيدروجين، وأصله أرضي، وعادةً ما يُصنّف على أنّه فحم، فهو يحترق بسهولة. |
استخلاص الزيت الصخري من الصخور الزيتية
يُستخرج الصخر الزيتي باستخدام طرق التعدين المُختلفة التي تتمثل بالتعدين السطحي والتعدين الباطني، حيث إنّ عملية استخراجه صعبة مُقارنةً باستخراج النفط السائل الخام من الآبار العادية.
وبعد إتمام عملية استخراجه بالطرق المناسبة يتمّ تعريضه لعملية أخرى تُسمّى بعملية التقطير، والتي يخضع خلالها إلى عملية التحلل الحراري، وذلك بتعريض الصخر الزيتي إلى درجات حرارة عالية دون وجود الأكسجين، وبالتالي يسيل الكيروجين الذي يُعدّ بمثابة الوقود الأحفوري للصخر الزيتي فينفصل عنه، وبعد تحوّله إلى نفط سائل يتمّ استخراجه بسهولة.
يُمكن أن يحدث التحلل الحراري لاستخراج الصخر الزيتي بطريقتين، إمّا فوق سطح الأرض من خلال طرق التعدين السطحي والباطني التي تبدأ بتكسير الصخر الزيتي، ثُمّ تسخين الصخر لاستخراج النفط منه، أو في باطن الأرض عن طريق تسخين الصخر الزيتي مُباشرةً وهو في باطن الأرض دون الحاجة إلى تكسيره.
ومن الجدير بالذكر أنّ المادة المُستخرجة من الصخر الزيتي (الكيروجين) من خلال التحلل الحراري لا تُعتبر نفطاً خاماً، إذ يجب تعريضها لعملياتٍ أخرى مثل عملية التكرير للتخلّص من بعض الشوائب كالكبريت، للحصول على نفط خام صناعي صالح للاستخدام.
الآثار السلبية الناتجة من استخلاص الزيت الصخري
نُدرج في ما يأتي مجموعة من الآثار السلبية التي تنتج من استخلاص الزيت الصخري:
- إنتاج كمية كبيرة من الرماد
يؤدي إنتاج الرماد إلى تلوّث المصادر الطبيعية على سطح الأرض مثل المياه والهواء والأرض.
- إنتاج كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون Co2
يؤدي حرق أو تسخين الزيت الصخري لإنتاج كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون داخل الغلاف الجوي، والذي يُعدّ أحد غازات الدفيئة، وله تأثير مباشر في الاحتباس الحراري.
- إنتاج مركبات سامة ومضرة بالبيئة
بسبب تفاعل المواد الموجودة في الصخر الزيتي مثل؛ مادة الكبريتيد، وعادةً ما تؤدي هذه المواد إلى الاختناق، وتهيج العين.
إذ يؤدي حرق الوقود الأحفوري إلى إنتاج الكريون في الغلاف الجوي بكميات كبيرة وسريعة تفوق قدرة الأشجار، والأرض، والمياه على امتصاصه، وبالتالي حصول ظاهرة الاحتباس الحراري، كما أنّ الكربون أحد أسباب تغيّر المناخ .
- الحاجة لكميات كبيرة من المياه العذبة من أجل استخلاص الزيت الصخري
إذ إن إنتاج لتر واحد من الزيت الصخري يحتاج لِنحو 3 لترات من المياه العذبة، وبالتالي يؤدي ذلك إلى تلوّث المياه بالمركبات السامة، كما أنّ تنقيته مُكلفة.
بسبب إبقاء المواد السامة الناتجة عن عملية استخراج الصخر الزيتي والتعدين تحت الأرض، وبالتالي إمكانية تسرّب هذه المواد للمياه، ممّا يجعلها غير آمنة صحيًّا لاستخدامها لغاية الشرب، أو التنظيف.
استخدامات الصخر الزيتي
يُعدّ استخراج الصخر الزيتي ومعالجته أمرًا مُكلفًا وصعبًا إلى حدٍّ ما، إلّا أن ذلك لم يمنع استخدامه على مرّ العصور ومُنذ آلاف السنين، ومن أبرز استخداماته ما يأتي:
- تعبيد الطرق وسدّ السفن المثقوبة في بلاد ما بين النهرين.
- غمس السهام في الزيت الصخري من قِبل المنغوليين القدماء، وإشعال النار فيها ثُمّ قذف أعدائهم بها.
- استخدامه كأحد مكوّنات الفسيفساء المزخرفة في الشرق الأوسط.
- استخراج النفط من خلال تعريض الصخر الزيتي للعديد من عمليات التسخين، إذ بدأت هذه الصناعة في القرن التاسع عشر.
- إنتاج العديد من المواد والمنتجات المتنوّعة مثل شمع البارافين.
- البدء باستخدام الصخر الزيتي والزيت الصخري كمصدر من مصادر الوقود من قبل الأوروبيين، ثُمّ بعد ذلك تمّ استخدامه في الولايات المُتحدة.
- اعتماد العديد من الدول على استخدام الصخر الزيتي للحصول على الوقود لتوليد الكهرباء، كما هو الحال في البرازيل والصين وغيرها.
- استخدامه في العديد من الصناعات الكيميائية، والاستفادة من نواتج التفاعلات الثانوية في إنتاج الإسمنت.
