نفط

النفط مادّة طبيعية تستخرج من التكوينات الجيولوجية في جوف الأرض، والتي قد تتجمّع فيها عبر عملية تحوّل بطيئة للمواد العضوية دامت عصوراً وحقبات طويلة نسبياً. يعرّف النفط كيميائياً أنّه مزيج معقّد من الهيدروكربونات؛ وهو يختلف في مظهره ولونه وتركيبه بشكل كبير حسب مكان استخراجه؛ ويعدّ من الخامات الطبيعية، وعندما يستخرج من تحت سطح الأرض يسمّى أيضاً نفط خام. يخضع النفط الخام لاحقاً إلى عملية تكرير للحصول على أنواع مختلفة من المنتجات النفطية؛ أي تجرى عليه تقنياً عملية تقطير بالتجزئة تمكّن من فصله إلى مجموعة من المزائج تتمايز فيما بينها بتدرّجات نقطة الغليان في برج التقطير؛ وتدعى تلك المجموعات عادة باسم «قَطَفَات». يصنّف النفط من أنواع الوقود الأحفوري، وذلك بسبب تشكّله تحت طبقات الأرض العميقة من كمّيات كبيرة من الكائنات المندثرة (الأحافير) مثل العوالق الحيوانية والطحالب والتي طمرت تحت الصخور الرسوبية ثمّ تحلّلت بغياب الأكسجين وارتفاع الضغط ودرجة الحرارة تحت سطح الأرض. يستخرج النفط من مكامنه في باطن الأرض، والتي تدعى بآبار النفط، بحفر القشرة الأرضية وذلك بعد إجراء عملية مسح جيولوجي لاختبار مسامية ونفاذية الخزان الجيولوجي.
يعدّ النفط مصدراً هامّاً من مصادر الطاقة الأوّلية، ولذلك يطلق عليه اصطلاحاً اسم «الذهب الأسود» بسبب أهمّيته الاقتصادية العالية. إذ تستخدم القطفات الخفيفة منه بشكل أساسي في مزائج وقود السيّارات ووقود الطائرات، أمّا القطفات الثقيلة فتستخدم في إنتاج الطاقة الكهربائية وتشغيل المصانع وتشغيل الآليات الثقيلة؛ كما يعدّ النفط المادّة الأوّلية الخام للعديد من الصناعات الكيمائية على اختلاف منتجاتها، بما فيها الأسمدة ومبيدات الحشرات واللدائن والأقمشة والأدوية.
تصنّف المنطقة العربية وخاصّةً منطقة الخليج العربي من أكثر مناطق العالم غنىً بالاحتياطي النفطي، وهي كذلك أكثرها إنتاجاً وتصديراً للنفط، والذي ينقل عادةً إمّا بالأنابيب أو بالناقلات. يزداد معدّل استهلاك النفط مع التقدّم البشري والاعتماد على هذه الخامة مصدراً أساسياً للطاقة؛ ويلعب سعر النفط دوراً مهمّاً في الأداء الاقتصادي العالمي. إلّا أنّ الاحتياطات النفطية عُرضةٌ للنضوب وعدم التجدد خاصّةً مع الاقتراب المستمرّ لما يعرف باسم ذروة النفط، وهو أقصى معدّل لإنتاج النفط في العالم؛ ممّا فتح الباب للبحث عن وتطوير بدائل جديدة للطاقة مثل مصادر الطاقة المتجدّدة. انعكس الاستعمال المفرط للنفط وأنواع الوقود الأحفوري الأخرى سلباً على المحيط الحيوي والنظام البيئي للكرة الأرضية، إذ عادةً ما تُسبّب التسرّبات النفطية كوارث بيئية؛ كما أنّ حرق الوقود الأحفوري هو أحد الأسباب الرئيسية للاحترار العالمي.

أصل الكلمة

عرف العرب كلمة نفط قديماً، وكانت تستخدم للدلالة على المشتقّات النفطية اللزجة مثل القطران (أو القار) أو الزفت، إذ ورد في لسان العرب: «النَّفط الذي تُطْلى به الإِبل للجَرب والدَّبَر والقِرْدانِ وهو دون الكُحَيْلِ. وروى أَبو حنيفة أَن النفط هو الكحيل»؛ وقد يكون أصل الكلمة من الأكّادية «نبتو» أو من الأرامية «نفتا». ومنها انتقلت إلى الإغريقية حيث اشتقّت كلمة نفثا، والتي كانت تستخدم في أواخر القرن التاسع عشر للإشارة إلى النفط بشكل عام؛ إلّا أنّ دلالة كلمة نفثا تغيّر مع مرور الوقت، إذ يشير حالياً إلى مزيج خام من قطفات النفط يحصل عليه بعد إجراء تقطير أوّلي.
أمّا كلمة petroleum، والتي تعرّب أحياناً لفظياً بترول، فمشتقّة من الإغريقية، وهي مؤلّفة من مقطعين، الأوّل πέτρα (بترا) بمعنى صخر والثاني ἔλαιον (إيلايون) بمعنى زيت؛ بالتالي يكون المعنى الكامل زيت الصخر. استخدم جورجيوس أغريكولا كلمة بتروليوم في كتابه De Natura Fossilium الذي نشره سنة 1546، وكان يقصد بها الزيت المعدني المستحصل من تقطير قطع الفحم القاري والصخر الزيتي.

التاريخ

كان النفط معروفاً بشكل أو بآخر منذ العصور القديمة، إلّا أنّ أهميّته ازدادت بشكل ملحوظ منذ منتصف القرن التاسع عشر وخاصّةً مع اندلاع الثورة الصناعية واختراع محرّك الاحتراق الداخلي وانتشار الطيران التجاري والتقدّم الصناعي في القطاعات المختلفة.

التاريخ القديم

عرفت الشعوب القديمة النفط أو مشتقّاته (من القار أو الأسفلت) من التجمّعات الطبيعية للبرك النفطية التي ارتشحت بسبب عوامل التصدّع الطبيعية من باطن الأرض إلى ظاهرها. وفقاً للمؤرّخ الإغريقي هيرودوت وديودور الصقلّي فقد استخدم الأسفلت في بناء وتعمير جدران وأبراج مدينة بابل؛ كما شاع استخدام المواد النفطية في منطقة الشرق الأدنى القديم مثل حضارات بلاد الرافدين ومملكة فارس؛ وخاصّةً في عمليات جلفطة السفن، وهي سدّ حزوزها وما بين ألواحها بطليها بالزفت.
كان الصينيون من أوائل الشعوب الذين وثّقوا استخدام المواد النفطية الخام في الحياة اليومية في القرن الأول قبل الميلاد مثلما ورد في كتاب التغيّرات؛ كما أنّ استعمال تلك المواد مصدراً للطاقة كان معروفاً لديهم منذ القرن الرابع للميلاد، كما استخدمت قضبان الخيزران بشكل بدائي للحصول على النفط من الآبار السطحية.
من المحتمل أن يكون الرومان قد استعملوا النفط المتوفّر لديهم آنذاك في تزليق عرباتهم؛ في حين أنّ الإمبراطورية البيزنطية استخدمت المشتقّات النفطية في العصور الوسطى المبكّرة في تركيب النار الإغريقية التي استخدمت في الحروب قاذفةً للهب. بدأ استخراج النفط الرملي في أوروبا في القرن الثامن عشر؛ كما عثر في مناطق سكسونيا السفلى على الأسفلت منذ ذلك الوقت؛ إلَا أنَ صناعة الفحم واستخراجه هي التي كانت سائدةً حينها.

التشكّل

النفط هو وقود أحفوري يعود أصله إلى مستحاثّات عضوية عتيقة مثل العوالق الحيوانية والطحالب. بعد فنائها وترسّبها وتجمّع كمّيات كبيرة منها في قعر البحر طُمرت تلك البقايا بالوحل والغِرْيَن والصلصال في مناطق المياه الراكدة. يكون تركيز الأكسجين تقريباً في طبقة عمقها 1 متر تحت هذه الرسوبيات أقلّ من 0.1 مغ/ل، وبذلك تعدّ تلك الطبقات فقيرةً بالأكسجين بشكل يمنع حدوث التحلّل الهوائي فيتشكّل في البداية طين لزج حمئ؛ وتبقى أثناءها درجات الحرارة ثابتة في المراحل الأولى. مع ترسّب الطبقات وتكدّسها فوق بعضها لمئات الآلاف من السنين يبدأ الضغط ودرجة الحرارة بالازدياد في المناطق السفلى، ممّا يدفع إلى حدوث عملية تحوّل في المواد العضوية (تدعى عملية النشأة المابعدية) إلى مادّة شمعية تعرف باسم كيروجين، وهي نفسها الموجودة في الصخر الزيتي (السجيل الزيتي) في عدّة مناطق من العالم، والتي تتحوّل بالمعالجة الحرارية إلى هيدروكربونات سائلة وغازية بعملية تسمى النشأة التقهقرية.
ظهرت عدّة نظريات لتفسير تشكّل النفط، وكان العالم الروسي ميخائيل لومونوسوف رائداً في هذا المجال، إذ وضع نظريته عن تشكّل النفط في أواسط القرن الثامن عشر وعرضها آنذاك على الأكاديمية الروسية للعلوم.

أصل غير حيوي للنفط

ظهرت في روسيا أواسط القرن التاسع عشر نظرية تقول إن تشكّل النفط لم يكن بسبب التحلّل العضوي للمستحاثات الأحفورية، إنّما تشكّل طبيعياً في باطن الأرض في طبقة الوشاح، وأنّ الفوالق نتيجة حركة الصفيحات تحت الأرضية هي المسؤولة عن صعود النفط إلى القشرة الأرضية؛ ومن أبرز من دافع عن هذه النظرية كلّ من الروسي نيكولاي كودريافتسيف والأمريكي توماس غولد. ذهب غولد في نظريته أنّ غاز الميثان فقط هو الذي تشكّل في طبقة الوشاح، وأنّه بعد هجرته إلى القشرة الأرضية تحوّل إلى الألكانات العليا (نظرية الغاز العميق)؛ أمّا الباحثون الروس فافترضوا أنّه حتى الألكانات العليا قد تشكّلت في أعماق الأرض.
تستند هذه النظرية على حقيقة وجود بعض المركّبات العضوية المعقّدة في نيازك الكوندريت، بالإضافة إلى وجود بعض الكمّيات من الألكانات القصيرة الغازية في الصخر فوق المافي؛ ممّا يعزّز من الافتراض القائل بأنّ جوف الأرض يسود فيه وسط مختزل يساعد على تشكّل الهيدروكربونات بشكل عام. كما تمكّنت مجموعة بحث روسية من الحصول على بعض الألكانات العليا انطلاقاً من تعريض الميثان لضغوط مرتفعة؛ في حين بيّنت أخرى أن تحوّل السكّريات، وهي من المكوّنات الأساسية للكتلة الحيوية، إلى سلاسل ألكانية طويلة هي عملية غير مفضّلة وفق قوانين الديناميكا الحرارية.
تعدّ هذه النظرية خلافية، ويقف ضدّها عددٌ من الشواهد والأدلة الجيولوجية والجيوكيميائية؛ إلّا أنّها وجدت من يدافع عنها، خاصّة مع العثور على المصادر النفطية ذات الأصل غير الحيوي، رغم شحّها وعدم ربحية الاستخراج اقتصادياً.

الاختزان

تدعى التشكيلات الجيولوجية الطبيعية القادرة على اختزان النفط باسم «خزّان النفط» (أو مكمن النفط)، ويمكن التمييز بين خزّانات النفط التقليدي، وهي تشكيلات جيولوجية طبيعية في باطن الأرض ذات نفاذية ضئيلة؛ وبين خزّانات النفط غير التقليدي التي تكون على شكل صخور ذات مسامية مرتفعة بشكل تكون قادرةً فيها على اختزان النفط داخلها.
يوجد النفط الخام عادة في الخزّان تحت سطح الأرض برفقة الغاز الطبيعي، الذي يشكّل ما يعرف باسم «الغطاء الغازي» فوق السائل النفطي؛ في حين أنّ الماء المالح عادةً ما يوجد أسفله لأن كثافته أعلى من النفط.

النفط غير التقليدي

يدفع غياب الصخور الغطائية في بعض التشكيلات الجيولوجية للقشرة الأرضية النفطَ إلى استكمال الهجرة الشاقولية نحو الأعلى للوصل إلى سطح الأرض؛ وتدعى تلك الظاهرة عندئذ باسم «ارتشاح النفط» وتسمّى تلك الهجرة باسم «الهجرة الثالثية» للنفط. من الأمثلة على ارتشاح النفط تشكّل حفر القطران مثل بحيرة الزفت في ترينيداد وحفر قطران في لابريا؛ بالمقابل تعدّ براكين الطين في منطقة آسيا الوسطى من أمثلة ارتشاح الغاز الطبيعي، وعندما يرتشح الغاز الطبيعي في أعماق البحار وفي حال توفّر الظروف الملائمة تتشكل عندها هيدرات الميثان.
عندما يتسرّب النفط من مكامنه تحت الأرض ويصعد إلى السطح يشكّل مزيجاً مع الرمل والغضار والماء يعرف باسم النفط الرملي (أو البيتومين). تعدّ كندا وفنزويلا من أغنى البلدان في العالم بهذا المصدر غير التقليدي للنفط. من الأمثلة الأخرى على النفط غير التقليدي الصخر الزيتي، وهو نوع من أنواع الصخر الحاوي على الكيروجين وهو سائل زيتي يؤدّي تعريضه للحرارة إلى الحصول على السوائل الهيدروكربونية المكوّنة للنفط؛ وتعدّ الولايات المتحدة من البلدان الغنية بالصخر الزيتي.

النقل

هناك وسيلتان لنقل النفط للتصدير والاستيراد العالمي، وذلك إمّا عبر ناقلات النفط بحراً، أو عبر أنابيب النفط برّاً. من أمثلة خطوط الأنابيب المشهورة خط نورد ستريم لنقل الغاز وخط دروجبا لنقل النفط.
كانت تكلفة نقل النفط في خمسينات القرن العشرين تبلغ حوالي 33% من سعر النفط المصدر من الخليج العربي إلى الولايات المتحدة؛ إلّا أنّه نظراً لتطوّر صناعة ناقلات النفط انخفضت التكلفة إلى ما بين 3-5% في أوائل القرن الحادي والعشرين.

الدور الاقتصادي

يعدّ النفط المورد الأساسي والداعم الرئيسي للاقتصاد في عددٍ من دول العالم، والذي يدعى حينها اصطلاحاً «اقتصاد نفطي».

الاستهلاك

يرتبط استهلاك النفط بالوضع الاقتصادي العالمي، فهناك ارتباط وثيق بين استهلاك النفط والقطاعات الصناعية المختلفة. فقطاع صناعة السيارات مثلاً انتعش منذ أواخر القرن العشرين وأوائل القرن الحادي والعشرين باطّراد مستمرّ، وذلك بشكل أساسي بسبب نموّ قطاع السيارات، حيث ساعدت وفرة النفط في ثمانينات القرن العشرين مثلاً في دعم مبيعات المركبات والعربات ذات الاستهلاك الكبير للوقود في دول منظمة التعاون الاقتصادي والتنمية؛ في حين أنّ الأزمة الاقتصادية سنة 2008 حدّت من مبيعات تلك المركبات. على العموم فإنّ العلاقة ما بين إنتاج النفط العالمي والسعر والاستثمارات متعلّق بعوامل العرض والطلب وفق بيانات الوكالة الدولية للطاقة.
تعدّ الولايات المتحدة أكبر بلد مستورد للنفط في العالم يليها بعد ذلك مجموع دول الاتحاد الأوروبي؛ أمّا باعتبار كلّ دولة على حدة فتأتي بعد الولايات المتحدة من حيث الاستهلاك كلّ من الصين ثمّ اليابان ثمّ الهند. (للمزيد من التفاصيل انظر قائمة الدول حسب استهلاك النفط.) تقوم بعض الدول الكبرى باستيراد كمّيات إضافية زائدة عن استهلاكها لتأمين احتياجها من المخزون الإستراتيجي من النفط، خاصّةً وقت الأزمات.

الصناعات الكيميائية

تدخل الهيدروكربونات المستخرجة من النفط مواداً أوّلية في الصناعات الكيميائية للحصول على عددٍ من المنتجات النهائية فائقة الأهمّية في الحياة اليومية. فمن الألكينات يمكن الحصول على اللدائن، في حين أنّ الألكانات العليا تستخدم في تحضير زيوت التزليق وتدخل في تركيب الشمع؛ أمّا المركّبات العطرية فتستخدم في الصناعات الكيميائية على اختلافها، مثل صناعة الأدوية والمبيدات والأسمدة وغيرها.

الأثر البيئي

يؤدّي تعرّض النظم البيئية إلى النفط ومشتقّاته إلى تلوّثها، خاصّةً أنّ الهيدروكربونات غير قابلة للامتزاج مع الماء. إنّ معظم الآثار السلبية التي تسبّبها مشتقّات النفط على البيئة هي بشرية المنشأ، إلّا أنّه توجد بعض الحالات النادرة التي تؤدّي إلى وصول النفط إلى الأوساط البيئية بوسائل طبيعية مثل ارتشاح النفط إلى سطح الأرض، أو تشكّل حفر القطران الطبيعية، والتي لا تختلف في آثارها السلبية على البيئة عن النشاطات البشرية، ولكنها ذات نطاق أضيق.
تشمل الآثار السلبية للنفط ومشتقّاته على البيئة كلّ من تحمّض المحيطات والاحترار العالمي بالإضافة إلى التسرّبات النفطية. كما أنّ عملية استخراج النفط يرافقها استخدام مواد كيميائية خاصّة قد تكون ملوثة، وخاصّة في المنصّات البحرية.

التسرّب النفطي

عند حدوث التسرّب النفطي على اليابسة يكون الأثر البيئي خطيراً إلّا أنّه قابل للاحتواء بشكل أسهل نسبياً من حدوثه في المسطّحات المائية، في حين أنّ لحوادث التسرّب من ناقلات النفط آثار كارثية على النظام البيئي البحري، إذ يؤدّي التسرّب النفطي إلى القضاء على الحياة البحرية في المنطقة المنكوبة، حيث يتعدّى أثره إلى جميع الكائنات البحرية من طيور وأسماك وثدييات وقشريات وطحالب وغيرها كما حدث في عدّة مناطق من العالم، منها التسرّب النفطي في خليج المكسيك 2010 على سبيل المثال. تتراوح كمّية النفط المتسرّب حسب حجم الكارثة من بعض مئات الأطنان إلى عدّة مئات الآلاف من الأطنان، مثلما كان الحال في حادثة غرق الناقلة أموكوكاديس في المحيط الأطلسي سنة 1978 أو غرق الناقلة أتلانتيك إمبرس بالقرب من الكاريبي سنة 1979.
يصعب احتواء التسرّب النفطي إذ يتطلّب ذلك إمكانيات مادّية وتقنية كبيرة جدّاً، والتقنيات المستخدمة للاحتواء في تطوّر مستمرّ. جرى في الماضي الاستعانة بعددٍ من محاولات الاحتواء التي باءت بالفشل، مثلما كان الحال عندما جرى قصف الناقلة توري كانيون قبالة السواحل البريطانية سنة 1967. يعمد أحياناً لمحاولة التقليل من آثار التسرّب النفطي القيام بسحب النفط من الناقلة الغارقة بالمضخّات مثلما كان عليه الحال في حادثتي ناقلتي النفط بريستيج وإريكا. أظهرت بعض الأبحاث العلمية مقدرة بعض أنواع البكتريا مثل المكوّرات الدقيقة والفَصْلائيات على تحليل بعض المركّبات الكيميائية الموجودة في النفط، وخاصّةً الحلقات النتروجينية مثل البيريدين والبيكولين والكينولين. يستخدم قياس نسبة تركيز الكرات القطرانية tarballs لمعرفة مدى انتشار التسرّب النفطي.

النفايات المشعّة

عند حفر آبار النفط تظهر في الصخور كمّيات من العناصر المشعّة التي تنتمي غالباً إلى سلسلة اضمحلال محدّدة لعنصر مشعّ مثل اليورانيوم أو الثوريوم أو الراديوم أو غيرها. تعرف تلك المواد اختصاراً باسم «المواد المشعّة المتوفّرة طبيعياً» (NORM)؛ وتبرز أثناء عمليات الحفر خطورة تسرّب تلك المواد المشعّة إلى المياه الجوفية. تدعى المياه الجوفية المستخرجة مع النفط اصطلاحاً باسم «مياه الخزان»؛ وهي تحوي على عددٍ من أملاح مختلفة مثل أملاح الباريوم والكالسيوم والسترونشيوم والتي يؤدّي انخفاض الضغط ودرجة الحرارة عند صعودها إلى السطح إلى ترسّبها على شكل قشور من أملاح كبريتات أو كربونات تكون حاوية على آثار من عناصر مشعّة مثل الراديوم. عادةّ ما تترك تلك البقايا من الرواسب والصخور على شكل مخلّفات إشعاعية، وتتفاوت درجة الإشعاع فيها حسب مكان الحفر، ولكن يمكن أن تصل مثلاً في القشور الحاوية على نظير الراديوم ²²⁶Ra إلى حوالي 15000 بيكريل لكل غرام. تم توثيق بقايا ومخلّفات إشعاعية في ألمانيا لها نشاط إشعاعي وسطي مقداره 40 بيكريل لكل غرام ملقاةً من غير ترميز ملائم سواء للتخزين أو للنقل. تعدّ هذه المشكلة البيئية مرافقة لعمليات استخراج النفط في كافّة أنحاء العالم، ممّا يتطلّب وضع تشريعات وضوابط ناظمة لها سواء أكانت محلّية أو دولية.

مستقبل إنتاج النفط

النفط من المصادر الأوّلية غير المتجدّدة والقابلة للنضوب.

وسائل غير تقليدية للإنتاج

رغم الازدياد المطّرد في الاستهلاك إلّا أنّ تطوّر وسائل استخراج النفط (مثل تقنيات الاستخراج المحسّن للنفط) وكذلك التطوّر المستمرّ في تقنيات استخراج النفط غير التقليدي أدّى إلى وصول إلى حالة من التوازن الساكن، بحيث إنّ الفجوة بين الاستهلاك والإنتاج بقيت ثابتة نسبياً حتى أواخر العقد الثاني من القرن الحادي والعشرين. اختلف الحساب التقديري لذروة النفط مع تطوير وسائل غير تقليدية لاستخراج النفط مثل الحفر الموجه والتصديع المائي، والتي أدّت إلى ازدياد في إنتاج النفط؛ ممّا ساعد في انخفاض أسعار النفط أواخر سنة 2014.

الطاقة البديلة

منذ أواخر القرن العشرين جرى الاهتمام بالبحث عن مصادر بديلة للطاقة، والتي تجلّت في تطوير وسائل الطاقة المتجدّدة ذات الميّزات الإضافية الصديقة للبيئة مثل الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح أو طاقة المياه أو غيرها وذلك لتوليد الطاقة الكهربائية. بالإضافة إلى ذلك فقد جرى تطوير عدّة أنماط جديدة من الوقود البديل للمركبات مثل المَركبات ذات الوقود المرن التي تستخدم مزائج من الوقود الأحفوري مع أنواع وقود أخرى مثل الديزل الحيوي أو الميثانول؛ أو تلك المَركبات التي تستخدم أنواعاً مختلفة مثل الغاز الطبيعي أو الهيدروجين أو خلايا الوقود؛ كما جرى أيضاً تطوير المَركبات الهجينة مثل المَركبات الكهربائية الهجينة القابلة للشحن الكهربائي إمّا ببطارية داخلية أو من مصدر شحن خارجي.