Historie vzniku a vývoje benzinu – od prvních objevů až po palivo, které hýbe světem

Dobrý den, Habr! Jak si možná pamatujete, jsme nepřímo spojeni s benzínem. Protože se ale téma paliva ve světě postupně stává žhavějším (bez slovní hříčky), rozhodli jsme se vám podrobně prozradit, jak se do našich životů vůbec dostal benzín.

Sumerové a bitumen

Začněme rychlou cestou z pohnuté současnosti do klidné minulosti. Tedy v období karbonu paleozoické éry (před 360 až 286 miliony let), kdy se nespočet stromů a rostlin, dokončujících svůj životní cyklus, postupně proměnil v rašelinu. Rašelina, jak známo, byla v průběhu desítek milionů let stlačována sedimenty jak na zemi, tak na dně oceánů a přeměňovala se v uhlíkaté látky. Tyto látky prostě musely počkat, až jejich čas využije vynalézavý homo sapiens. A tato hodina nepřišla tak pozdě, jak se běžně věří. Je například známo, že obyvatelé Mezopotámie používali asi před 5000 lety ropný bitumen, který prosakoval z podzemí, na zdivo, povrchy silnic a hydroizolaci lodí. Podnikaví obyvatelé Mezopotámie se snažili přidávat bitumen do barev, léků a kosmetiky. Kreativní využití uhlíku v této oblasti však bylo zapomenuto krátce po perském dobytí v roce 600 př.nl. V průběhu dalších staletí se v různých částech Země zvedl zájem o ropu – Číňané v ní viděli například nástroj na zahřívání, Arabové v ní viděli potenciální zdroj světla a účinnou hořlavou látku. Byli to středověcí Arabové, kteří vyvinuli první technologie destilace ropy a jejich zkušenosti s hořlavou látkou jim dokonce umožnily využít své znalosti proti Evropanům během křížových výprav. Není divu, že první evropské pojednání o použití hořlavých látek, Liber Ignium, je dnes uznáváno jako překlad původního arabského díla. Ale vraťme se na klikatou cestu vzhledu benzínu.

Indiáni a masti

Ropa jako zdroj světla byla na Západě dlouhou dobu ignorována, ale výskyt benzinu v našich životech nepřímo přiblížily vynálezy význačných osobností středověku a renesance – např. technologie destilace lihu, v r. oboru, jehož průkopníkem se stal florentský lékař Taddeo Alderotti, který žil ve 1833. století. Ropní pracovníci naší doby na něj stále vzpomínají s vřelostí, soudě podle knih „The American Petroleum Industry“ od Williama Dauma a „Patnáct století bitumenu“ od R. Forbese. Ale kupodivu farmaceutický průmysl ovlivnil vznik benzinu ještě více než alkoholový průmysl. Jak se často stávalo, když se neznámé látky srazily s lidským podnikáním, oleji byly připisovány zázračné léčivé vlastnosti. Například v Severní Americe byl zájem o ropu předán kolonialistům od domorodých Američanů, kteří ji používali k léčbě kožních onemocnění a omrzlin. Ale pokud Indiáni narazili na ropu náhodně a sporadicky, kolonialisté se s ní začali pravidelně setkávat při těžbě soli. Brzy začali vyrábět masti, anestetika a tonika z oleje. A ačkoli jejich účinnost byla spíše diskutabilní, průmysl vzkvétal. Například existuje záznam z American Journal of Science z roku 40, který popisuje, jak v důsledku obrovské poptávky po ropě vzrostly ceny ropy na 50–XNUMX centů za láhev (stejný záznam uvádí, že ropa překvapivě rychle léčí neduhy koní , ale můžeme jen vzít za slovo). Navíc v oblastech, kde bylo hodně ropy, se používal jako náhrada za dražší velrybí olej, který se pak používal do olejových lamp. A také jako mazivo pro obráběcí stroje, protože Američané si rychle všimli, že olej pomáhá udržovat výkon součástí lépe než živočišné a rostlinné tuky.

Velryby a petrolej

Kvůli zdražení velrybího oleje jako hlavní látky pro plnění lamp začali američtí podnikatelé hledat alternativy. Objevil se například kamfín – osvětlovací kapalina vyrobená ze směsi terpentýnu a alkoholu. Camphin si získal velkou, ale krátkodobou oblibu – během občanské války ve Spojených státech byla zavedena obrovská daň na všechny alkoholy, což donutilo trh znovu hledat nové palivo. Na řadu tedy přišel petrolej, který je v historii naší civilizace zakořeněný na dlouhou dobu. Jeho otec se může jmenovat Abraham Gesner, jeden z průkopníků uhelného paliva. Na základě všech tehdy dostupných znalostí o zpracování uhlíku vyvinul Gesner v roce 1846 nové metody pro práci s ropnou (živičnou) břidlicí, izoloval novou látku, která svou kvalitou nebyla horší než obvyklý velrybí olej. Gesnerův objev pokročil v průmyslu ani ne tak díky technologiím samotným (které jeho současníci poměrně rychle zdokonalili), ale spíše díky demonstraci ekonomických výhod a perspektiv ropy jako paliva. Již v roce 1859 fungovalo ve Spojených státech asi 33 podniků na zpracování ropy, které se začaly věnovat cílené těžbě ropy.

Rockefeller a benzín

V roce 1862 získal ropnou rafinerii spolu se svými společníky jistý John Rockefeller. Úspěch v podnikání umožnil Rockefellerovi v roce 1870 založit vlastní společnost Standard Oil a jeho mimořádná bystrost mu umožnila stát se monopolistou v roce 1880. Rozvoj průmyslu zprostředkoval neméně rychlý rozvoj technologií, které umožnily destilací ropy izolovat lehčí produkt než petrolej – benzín. Společnost Standard Oil získala téměř každý patent, který by mohl přispět k ziskovosti podnikání, a její úspěch nebrzdila ani konkurence, ani legislativa. Jediné, co ohrožovalo zisky společnosti, bylo rostoucí tempo městské elektrifikace, která výrazně snížila oblibu ropných produktů jako hořlavých kapalin pro osvětlení. I zde ale nakonec společnosti hrály do karet okolnosti – vždyť souběžně s elektrifikací probíhal další, neméně důležitý proces: vývoj spalovacích motorů. V roce 1877 německý inženýr Nikolaus Otto představil světu čtyřdobý plynový motor, v roce 1883 se objevil benzinový motor Daimler a Maybach a již v roce 1886 vznikl první automobil světa Karl Benze Motorwagen. William Durant a Henry Ford neméně aktivně pracovali na autech, díky nimž byla auta skutečně sériově vyráběná. V roce 1910 prodej benzínu překonal kombinovaný prodej petroleje a osvětlovacího oleje a počet automobilů Ford a General Motors exponenciálně rostl a v roce 2,5 dosáhl přibližně 1915 milionu kusů a v roce 9,2 více než 1920 milionu. Drtivou poptávku po benzínu uspokojila krakovací technologie, patentovaná v roce 1891 naším krajanem Vladimirem Shukhovem. Rafinace ropy při vysokých teplotách v nepřetržitě pracujícím trubkovém závodě umožnila vyrobit mnohem více benzínu. A jak se často stává s šířením inovací, Shukhovova technologie se rozšířila po celém světě a prosadila triumfální pochod ropy jako „černého zlata“. Pokud se vám článek líbil, dejte mi vědět – tak často vás potěšíme materiály o historii rafinace ropy a petrochemie :)

• Blog společnosti Digital SIBUR
• Populární věda

V roce 1649 získal Johann Rudolf Glauber (1604-1670), slavný německý alchymista, benzen destilací dehtu z uhlí. Ale ani název látky, ani její vlastnosti nebyly dosud známy.

Pro informaci: Benzen je uhlovodík o složení C6H6, zástupce aromatických, neboli benzenových sloučenin, který je součástí benzínu. Tato látka je bezbarvá, průhledná, vysoce lámavá lehká a snadno pohyblivá kapalina s charakteristickým „aromatickým“ zápachem (pro který mimochodem dostala svůj název), měrnou hmotností 0,899 N/m³ (při 0°C) a 0,885 N/m³ (při 15 °C), vře při 80,5 °C a za studena tuhne na krystalickou hmotu, která taje při +6°; snadno rozpustný v etheru, alkoholu, chloroformu a dalších běžných rozpouštědlech, s výjimkou vody; benzen je vynikajícím rozpouštědlem pro tuky, pryskyřice, oleje, asfalt, alkaloidy, síru, fosfor, jód; na vzduchu hoří lehkým, vysoce kouřovým plamenem a vytváří velmi hořlavé páry.

A později, v roce 1824 (v některých pramenech se tato událost datuje až do roku 1825), vytvořil ji anglický experimentální fyzik Michael Faraday (1791-1867), syntetizoval jedinou rychle hořlavou sloučeninu uhlíku s vodíkem z ropy. Rád bych poznamenal, že to byl Faraday, kdo byl oficiálně uznán jako objevitel benzínu.

Ovšem jen díky Eilhardu Mitscherlichovi (1794-1863), který v roce 1833 suchou destilací vápenaté soli kyseliny benzoové získal čistý benzen. Tak lidstvo přijalo pojem „benzen“ nebo „benzen“, později se tato látka začala běžně nazývat „benzín“. Změnilo se i složení: nyní se již benzínu neříkalo samotný benzen, ale jeho organický roztok na bázi frakcí lehkých uhlovodíků.

Moderní chápání vlastností a elektronické povahy vazeb v benzenu je založeno na hypotéze Linuse Paulinga (1901-1994), amerického chemika, který navrhl zobrazit molekulu benzenu jako šestiúhelník s vepsaným kruhem, čímž zdůraznil absenci pevné dvojné vazby a přítomnost jediného elektronového oblaku pokrývajícího všech šest atomů uhlíku cyklu. Benzín se poprvé objevil v Rusku v roce 1823, kdy pod vedením bratří Dubininů (Vasily, Gerasim a Makar) byla ve městě Mozdok (Republika Severní Osetie) postavena továrna na destilaci ropy. V závodě se odpařováním ropy vyráběl petrolej, benzín a další ropné produkty. Princip fungování byl velmi jednoduchý: kotel s olejem byl umístěn v kamnech, od kotle vedla trubka přes sud s vodou do prázdného sudu. Barel s vodou sloužil jako primitivní lednička, prázdný sud sloužil jako přijímač na petrolej.

Koncem 19. století neměl benzín lepší využití než jako antiseptikum (s antimikrobiálním účinkem) a jako palivo pro kamna primus (bezknotová topná zařízení), základním produktem destilace ropy je stále petrolej. Kromě lékáren se dal benzín koupit v petrolejkách nebo prostě na ulicích v sudech vybavených ručními pumpami.

S příchodem spalovacího motoru pracujícího na Ottově cyklu (zapalování stlačené směsi z vnějšího zdroje energie) se však benzín stal jedním z hlavních produktů rafinace ropy.

Pro informaci: u Ottova motoru byl nejdůležitějším zařízením karburátor, ve kterém se rozstřikuje palivo (benzín) a mísí se se vzduchem. Tato směs je následně přiváděna do pracovního válce, kde je stlačena a zapálena elektrickou jiskrou (zapalovací svíčky nebo jiný zdroj energie). Horké plyny tlačí píst a nutí ho vykonávat mechanickou práci. Cyklus se opakuje.

Benzínové motory jsou dnes nejrozšířenější nejen u nás, ale po celém světě. Lze je nalézt na většině osobních automobilů, motocyklů a lehkých nákladních automobilů.

Věděl jsi…

Že nejmenší čtyřtaktní benzínový motor je Saito FG-14, jeho hmotnost je 450g a výkon 1,5 hp. Účel: RC modelování.

Zdroje:

F. Brockhaus a I.A. „Malý encyklopedický slovník“ Petrohrad, 1907-1909.