فهم البيتومين الطبيعي
البيتومين هو مادة لزجة جداً، سوداء، ودبقة، وهو شكل من أشكال البترول يستخدم في البناء لرصف الطرق والعزل. في حين أن معظم البيتومين المستخدم اليوم هو منتج ثانوي لتكرير النفط، هناك أيضًا شكل طبيعي موجود يسمى البيتومين الطبيعي أو الأسفلتيت. تستكشف هذه المقالة الأنواع المختلفة من البيتومين، خصائص وتكوين البيتومين الطبيعي، مواقعه الرئيسية، وتجيب على بعض الأسئلة الشائعة حوله.
أنواع البيتومين
يمكن تصنيف البيتومين إلى ثلاثة أنواع رئيسية بناءً على أصله:
- البيتومين المكرر: وهو النوع الأكثر شيوعًا، وهو منتج ثانوي للتقطير التجزيئي للنفط الخام. يتم تسخين النفط الخام، ويتم فصل مكوناته المختلفة، بما في ذلك البنزين والديزل والكيروسين، عند نقاط غليان مختلفة. البيتومين هو البقايا الثقيلة المتبقية في القاع.
- البيتومين الطبيعي: هذه مادة طبيعية توجد في رواسب جيولوجية. إنها ليست منتجًا ثانويًا للمعالجة البشرية بل هي نتيجة التحلل الطبيعي للنفط الخام على مدى ملايين السنين.
- البيتومين المخفف (Cutback Bitumen): يتم إنشاء هذا النوع عن طريق خلط البيتومين المكرر بمذيب متطاير مثل السبيرتو الأبيض أو الكيروسين. تقلل هذه العملية من لزوجته، مما يجعله أسهل في التعامل والتطبيق، خاصة في الطقس البارد. بمجرد تطبيقه، يتبخر المذيب ويتصلب البيتومين.
ما هو البيتومين الطبيعي؟
البيتومين الطبيعي، المعروف أيضًا باسم الأسفلتيت، الجيلسونيت، أو أسفلت البحيرة، هو شكل صلب أو شبه صلب من البترول يوجد في الطبيعة. على عكس الشكل السائل للنفط الخام، خضع البيتومين الطبيعي لتغيرات جيولوجية كبيرة، وفقد مكوناته الهيدروكربونية الأخف وأصبح مادة ثقيلة غنية بالكربون.
أنواع البيتومين الطبيعي
يصنف البيتومين الطبيعي بشكل عام إلى ثلاثة أنواع رئيسية بناءً على خصائصه الفيزيائية:
- الأسفلتيتات: وهي أنواع بيتومين طبيعي صلبة وهشة وذات نقاء عالٍ جدًا. لديها نقطة انصهار عالية ومحتوى كبريت منخفض. الجيلسونيت، الموجود بشكل أساسي في يوتا، هو أشهر مثال على الأسفلتيت. يستخدم في الأحبار والدهانات والتطبيقات الصناعية المختلفة.
- الغراهاميتات: تشبه الأسفلتيتات ولكنها تحتوي على محتوى معدني أعلى. إنها أقل نقاء ولها كثافة أعلى.
- الوورتزيليت: نوع من البيتومين الطبيعي الشمعي وأكثر مرونة من الأسفلتيتات والغراهاميتات. يوجد غالبًا في الرواسب الوريدية.
كيفية تشكيل البيتومين الطبيعي
تكوين البيتومين الطبيعي هو عملية جيولوجية رائعة تبدأ بالنفط الخام. إليك شرح مبسط:
- هجرة النفط الخام: النفط الخام، الذي يتكون من بقايا الكائنات البحرية القديمة، يهاجر من صخرة المصدر إلى صخور الخزان المسامية.
- التغيرات الجيولوجية: على مدى ملايين السنين، إذا تعرض هذا النفط للغلاف الجوي أو تفاعل مع الماء، يمكن أن يخضع لعملية تسمى التحلل البيولوجي. تستهلك الميكروبات المكونات الأخف والأكثر تطايرًا من النفط.
- التبخر والأكسدة: تبقى الأجزاء الثقيلة المتبقية، الغنية بالأسفلتينات والراتنجات. يؤدي تبخر الأجزاء الأخف والأكسدة بسبب التعرض للهواء إلى تصلب المادة بشكل أكبر.
- تكوين الرواسب: تؤدي هذه العملية إلى تكوين مواد ثقيلة تشبه القطران والتي تتحول في النهاية إلى رواسب صلبة من البيتومين الطبيعي. يمكن العثور على هذه الرواسب في العروق، البحيرات، أو مختلطة بالرمال والطين لتشكيل الرمال النفطية.
أين يوجد البيتومين الطبيعي؟
يوجد البيتومين الطبيعي في أجزاء مختلفة من العالم، غالبًا في المناطق التي لها تاريخ في تكوين النفط. تشمل المواقع الرئيسية ما يلي:
- ترينيداد وتوباغو: بحيرة بيتش (Pitch Lake) في ترينيداد هي أكبر رواسب طبيعية للأسفلت السائل في العالم. إنها بحيرة ضخمة تبلغ مساحتها 100 فدان من الأسفلت وكانت مصدرًا رئيسيًا للأسفلت الطبيعي لقرون.
- فنزويلا: يحتوي حزام أورينوكو في فنزويلا على احتياطيات هائلة من النفط الخام الثقيل جدًا والبيتومين الطبيعي، والتي يشار إليها غالبًا بالرمال القطرانية.
- كندا: رمال أتاباسكا النفطية في ألبرتا هي أكبر رواسب معروفة من البيتومين في العالم. في حين يشار إليها غالبًا بـ “النفط”، فإن المادة عبارة عن خليط من البيتومين والرمل والطين والماء.
- الولايات المتحدة: توجد رواسب الجيلسونيت بشكل أساسي في حوض أوينتا في يوتا وكولورادو. توجد رواسب أخرى أيضًا في أوكلاهوما وكاليفورنيا.
- إيران: توجد رواسب كبيرة من البيتومين الطبيعي في إيران، خاصة في المناطق الغربية والجنوبية الغربية.
المصدر: رابطة منتجي البيتومين الأوروبية
الأسئلة المتداولة (FAQ)
هل البيتومين الطبيعي هو نفسه الأسفلت؟ ج: غالبًا ما تستخدم المصطلحات بالتبادل، ولكن هناك فرق. البيتومين هو المادة الرابطة، المادة الدبقة نفسها. الأسفلت هو خليط من البيتومين والمواد المجمعة المعدنية (مثل الرمل والحصى) المستخدمة لرصف الطرق. لذلك، البيتومين هو أحد مكونات الأسفلت.
ما هي الاستخدامات الأساسية للبيتومين الطبيعي؟ ج: في حين أن البيتومين المكرر يستخدم أساسًا لرصف الطرق، فإن البيتومين الطبيعي له تطبيقات أكثر تنوعًا. نظرًا لنقائه العالي وخصائصه الفريدة، فإنه يستخدم في المنتجات المتخصصة مثل:
- الأحبار والدهانات
- سوائل الحفر لصناعة النفط والغاز
- التطبيقات الكيميائية والمعدنية
- منتجات العزل المائي والإغلاق
هل البيتومين الطبيعي مورد متجدد؟ ج: لا، البيتومين الطبيعي هو مورد غير متجدد. يتشكل على مدى ملايين السنين من خلال العمليات الجيولوجية، وتكوينه ليس شيئًا يمكن تكراره أو تجديده على النطاق الزمني البشري.
لماذا البيتومين الطبيعي أغلى من البيتومين المكرر؟ ج: يمكن أن يكون استخراج ومعالجة البيتومين الطبيعي أكثر تعقيدًا وتكلفة من تكرير النفط الخام. غالبًا ما يتطلب عمليات تعدين متخصصة بدلاً من حفر آبار النفط القياسية. كما أن خصائصه الفريدة تجعله منتجًا ممتازًا للتطبيقات المتخصصة.
هذا المقال كله مثير للاهتمام، لكن أجد أن فكرة وجود بحيرة ضخمة من الأسفلت في ترينيداد تثير تساؤلات كبيرة حول ما إذا كان السكان يعتقدون حقًا أنهم يتنفسون النفط طوال الوقت! والأكثر غرابة، لماذا لم يتم استخدام هذا الأسفلت لصنع دراجات التزلج على الجليد في المنطقة؟ يبدو أن البيتومين الطبيعي ليس فقط مادة صعبة، بل قد تكون مصدر إلهام للعقود القادمة من الأفلام السريالية.
ما هي عملية تكوّن البيتومين الطبيعي (الأسفلتيت) مقارنةً بالبيتومين المُكرَّر؟
البيتومين المُكرَّر هو منتج ثانوي صناعي يتم الحصول عليه عن طريق تسخين وتقطير النفط الخام في المصافي. على النقيض من ذلك، فإن البيتومين الطبيعي هو نتيجة عملية جيولوجية طويلة الأمد. تشمل هذه العملية تعرّض النفط الخام المُهاجِر للتحلل البيولوجي (بواسطة الميكروبات)، وتبخر المكونات الأخف، والأكسدة بسبب ملامسة الهواء أو الماء، مما يؤدي في النهاية إلى تكوين رواسب صلبة، وثقيلة، وغنية بالكربون.
هل استخدام القار الطبيعي (الجيلسونايت) في أسفلت الطرق يزيد من عمر الطريق في المناطق الاستوائية؟
نعم، نظراً لارتفاع نقطة التليين والنقاء العالي، يزيد القار الطبيعي من صلابة الأسفلت. هذا يعزز بشكل كبير مقاومة الطريق للتشوه الدائم و”التخدد” (Rutting) تحت درجات الحرارة العالية وأحمال المرور الثقيلة.