Vše o palivech - historie (1. díl)

Začínáme velký seriál o palivech, kde si probereme všechno – od jejich historie, dobývání, výrobu, až po spalování a emise ve spalovacích motorech. Místy bude celý seriál prošpikován trochu odbornějšími pasážemi, takže začneme jednoduše, abychom se do tématu dostali – historií.

Benzín a naftu neznáme moc dlouho. Přitom ropu jako takovou zná lidstvo už pěkných pár tisíc let. Například Hérodotos ve svých spisech uvádí, že na stavbu Babylónské věže byl použit asfalt. V historických dokladech jsou doložené zemní vývěry ropy na březích řeky Issus (přítok Eufratu), na řeckém Zakyntosu nebo v Persii (zmiňuje se o ní například i Marco Polo). Ropa se používala různými způsoby. Například Peršané ji využívali v léčitelství, Řekové ji využili k boji, v Číně, kde dokonce ropu těžili pomocí bambusových vrtaných studní, s ní svítili. Po narození Ježíše Krista se však na ropu jakoby zapomnělo. Dávné vládnoucí země plné vědy, techniky a umění se rozpadly ve vnitřních soubojích nebo byly smeteny vnějšími nepřáteli. Ropa se tak během středověku stala jen nevhodnou společnicí mnohých míst, kde vyvěrala na povrch. Středověké knihovny je vedou jako ďábelská místa, kde páchne síra a vyvěrá černá „ďáblova krev“.

Díky velrybám

Během dlouhých tisíců let se používal na svícení jen tuk. Postupně se lojové svíčky přestaly používat a vyráběly se tukové lampy. Přišlo se na to, že nejkvalitnější tuk pochází z velryb. Jenže jejich množství a náročnost jejich lovení s sebou nesla vysokou cenu tohoto produktu. V devatenáctém století, povzbuzeni velkou průmyslovou revolucí, začali mnozí lidé na celém světě hledat náhradu za lampový velrybí tuk. Při tom se také objevovaly další a další požadavky od technických oborů. Například zrychlující tepelné stroje potřebovaly kvalitnější mazání, na což už živočišný tuk nestačil.
První zpracování ropy tak můžeme připsat patrně Jamesi Youngovi, který u Alfretonu našel využití pro vyvěrající ropu v rudných dolech (posléze se zde těžil i plyn). Destilací z ní udělal lehký olej, vhodný jako petrolej a také jako mazivo. Jenže ropy zde bylo jen málo a šlo o malý vývěr mezi ropnými břidlicemi. Young z nich začal destilací vytvářet takzvaný parafínový olej, který se stal jeho pozdějším velkým obchodním artiklem, když jeho malá firmička Young & Meldrum se v roce 1850 spojila s Edwardem Williamem Binneym a vytvořili velký společný podnik EW Binney & Co, což se dá považovat za první ropnou rafinerii na světě.
Podobné rafinerie postupně začaly růst po celém světě. V různých publikacích se od tohoto data dozvídáme o kopaných či vrtaných ložiscích. Doloženy jsou vrty z Polska či Rumunska. Rumunsko dokonce jako první stát oficiálně uvedl ve svých ročních statistikách v roce 1857 těžbu ropy jako jeden z obchodních artiklů, a to v množství 275 tun.
Američané se dnes stále přou o to, kdo byl vůbec první komerční těžař ropy na světě. V mnoha publikacích se ale setkáme se zrodem paliv až v roce 1859. V Pensylvánii, poblíž městečka Titusville, totiž Edwin Drake postavil první vrt poháněný parním strojem. O rok dříve už ale James Miler Williams v Oil Springs v Ontariu zprovoznil kopané a vrtané studny na těžbu ropy.
Jasné ovšem je, že v roce 1863 se rozhodl do své první rafinerie investovat John D. Rockefeller. Za sedm let pak s dalšími společníky založil legendární podnik, který mu přinesl nesmírné bohatství – Standard Oil Company.

Pod tlakem

Postup do hloubky s sebou nesl zlepšování těžební technologie. Původně kopané studny, ze kterých se odebírala ropa po džberech, se kvůli nebezpečnosti těžby (na dně, kde musel člověk ručně nabírat džbery, se hromadil plyn, který byl jedovatý, zabraňoval přístupu kyslíku a vybuchoval) přeměnily na vrtané studny takzvaným kopáčem. Šlo o princip úzkých dlouhých šachet, které byly vykopávány velkým „dlátem“, spouštěným do šachty na lanu. To odštíplo kus horniny. Postupně se musela hornina vytahovat nahoru sklopným džberem.
Během jediného roku však byly objeveny na různých místech světa prakticky stejné patenty na těžbu vrtáním. Vrtné korunky pomocí rotačního i rázového axiálního pohybu hloubí do horniny úzkou díru. Postupně je na korunku našroubováván trubkový hřídel, odpovídající hloubce výkopu. Odvod vykopané horniny se provádí takzvaným výplachem, kdy do vrtu je přivedena tlaková voda, která vyplaví horninu ven a zároveň chladí vrtací soupravu a zpevňuje stěny vrtu, takže nedochází k sesuvům.
V lednu 1862 dochází k prvnímu navrtání ropné kapsy a výbuchu zemního plynu u vrtného ložiska. Tlakový plyn dokázal v té době vytlačit ven z vrtu do té doby neuvěřitelné množství 3 000 barelů za den.

Co s tím?

Je třeba říct, co se s ropou dělo. Ropa jako taková byla rozčleněna na několik částí už v sudech. Spodní dehtovitá část, klesající ke dnu, se používala na topení nebo jako mazivo. Horní frakci, tu nejlehčí, nikdo nechtěl, protože byla příliš těkavá a nevhodná pro destilaci a průmyslové využití. Proto se tato tekutina spalovala přímo v rafineriích. Střední část pak šla k chemické rafinaci, tehdy většinou k trochu pokročilejší destilaci, ze které vyšel následně parafínový kolej a maziva.
Ovšem velký rozmach rafinerií nemohl zůstat bez povšimnutí u lidí, kteří se rozhodli posunout lidstvo dál. A to doslovně. Pokusy se samohybnými stroji už pěkně dlouho zaměstnávaly vynálezce celého světa. Pevné palivo přeměněné na páru bylo příliš neefektivní. Pevné palivo zplynovávané bylo ještě neefektivnější. Plyn jako takový byl problematický v procesu uchovávání a dávkování. Pevná paliva, jako byl střelný prach, byla jen krátkou slepou uličkou, do které nakoukl dokonce i Nikolaus Otto. Ten však si uvědomil potřebu paliva, které bude možné dobře uskladnit, vést, rozprášit a zapálit. Lehká frakce ropy tak našla své překvapivé uplatnění. První Ottův motor (1861) měl ještě zapalování vstřikem plynného plamene, ale šlo o lepší princip, než jaký o rok před ním představil Lenoir. Ten směs nestlačoval a zapaloval ji elektricky, což na tehdejší dobu bylo až příliš vizionářské, takže bohužel nespolehlivé. Až v roce 1885 vyvinul Deutz karburátor a magnetozapalování, které bylo spolehlivé a mohlo vnést do chodu motoru pravý řád.

Co nás čeká příště?

Vše o palivech - Chemie paliv (2. díl)
Vše o palivech - Výroba paliv (3. díl)
Vše o palivech - Oktanové a cetanové číslo (4. díl)
Vše o palivech - Kvalita benzínu (5. díl)
Vše o palivech - Kvalita nafty (6. díl)
Vše o palivech - Spalování paliv (7. díl)
Vše o palivech - Emise - přehled škodlivin (8. díl)
Vše o palivech - Vznik škodlivin v motorech (9. díl)
Vše o palivech - Čištění výfukových plynů (10. díl)