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エストニアには2種類のオイルシェールがあり、どちらもオルドビス紀の地質時代に堆積した堆積岩です。[1]グラプトライト粘土岩はより大きなオイルシェール資源ですが、有機物含有量が比較的低いため、工業的には使用されていません。もう1つはクケルサイトであり、 100年以上採掘されています。エストニアのクケルサイト鉱床は、世界のオイルシェール鉱床の1％を占めています。[2]
オイルシェール（エストニア語：põlevkivi、文字通り「燃える岩」）は、エストニアの戦略的エネルギー資源と定義されており[3]、エストニアのオイルシェール産業は世界で最も発達した産業の1つです。[4]歴史的に、採掘されたオイルシェールのほとんどは発電 に使用されていました。世界中のオイルシェール火力発電所のうち、最大の2つはエストニアにあります。[5] 2022年までの10年間でそのシェアは減少しましたが、[6]オイルシェールの直接的および間接的な使用は、依然としてエストニアの電力の約半分を生成しています。採掘されたオイルシェールの約半分は、熱分解によってオイルシェールから抽出される合成油の一種であるシェールオイルの生産に使用されており、これはエストニアを中国に次ぐ世界第2位のシェールオイル生産国として維持するのに十分です。さらに、オイルシェールとその製品は、エストニアで地域暖房やセメント産業の原料として使用されています。
18世紀と19世紀には、エストニアのオイルシェールは数人の科学者によって記述され、低品位の燃料として使用されていました。産業での使用は1916年に始まりました。シェールオイルの生産は1921年に始まり、オイルシェールが初めて電力生成に使用されたのは1924年です。[7]その後まもなく、オイルシェールとその製品の体系的な研究が始まり、1938年にタリン工科大学に鉱業学科が設立されました。第二次世界大戦後、エストニアのオイルシェールガスは、サンクトペテルブルク（当時はレニングラードと呼ばれていました）とエストニア北部の都市で天然ガスの代替品として使用されました。ソ連北西部での電力需要の増加により、大規模なオイルシェール火力発電所が建設されました。オイルシェール採掘は1980年にピークを迎えた。その後、ロシアで原子炉、特にレニングラード原子力発電所が稼働し、オイルシェールから生産される電力の需要が減少し、ソ連崩壊後の1990年代の産業再編と相まって、オイルシェール採掘は減少した。20年間減少した後、オイルシェール採掘は21世紀初頭に再び増加し始めた。オイルシェールを燃料とする発電のほとんどは、2030年までに段階的に廃止される予定である。
この産業は、一般廃棄物や有害廃棄物、温室効果ガスの排出、地下水位の低下、水循環の変化、水質の悪化など、環境に深刻な影響を及ぼし続けています。廃棄物山からの浸出液は地表水や地下水を汚染します。過去および現在のオイルシェール鉱山は、エストニアの領土の約 1% を占めています。
リソース
グラプトライト粘土岩
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エストニアのグラプトライト粘土岩（ディクティオネマ粘土岩、ディクティオネマ油頁岩、ディクティオネマ頁岩、ミョウバン頁岩とも呼ばれる）は、海洋型の黒色頁岩で、海洋型の油頁岩に属する。 [8] [9] ディクティオネマ粘土岩という名称は、グラプトライト粘土岩の代わりに広く使用されているが、この岩石中のグラプトライト化石は、以前はディクティオネミドと考えられていたが、1980年代にラブディノポラ属のメンバーとして再分類されたため、現在では誤称であると考えられている。[9] [10] [11]
グラプトライト質粘土岩は、海洋環境下でオルドビス紀前期に約4億8000万年前に形成された。[12]エストニア本土では、北エストニア・クリント山 の麓、パクリ半島からナルヴァにかけての約11,000平方キロメートル（4,200平方マイル）の範囲に分布している。[12] [13]エストニア西部の島々 で発見されたものも含めると、その範囲は約12,200平方キロメートル（4,700平方マイル）に及ぶ。[9] 層の厚さは、エストニア西部では0.5メートル（1フィート8インチ）未満から最大8メートル（26フィート）まで変化し、地表下の深さは10〜90メートル（33〜295フィート）である。[13]
エストニアのグラプトライト粘土岩の資源は600～700億トンと推定されている。[8] [12]グラプトライト粘土岩の資源はクケルサイトの資源を上回っているが、発熱量が低く硫黄含有量が多いため、エネルギー源として利用する試みは成功していない。[1] [13] [14] 有機物含有量は10～20%、硫黄含有量は2～4%である。それに応じて、発熱量はわずか5～8 メガジュール/キログラム（MJ/kg; 1,200～1,900 kcal/kg）で、フィッシャー法による石油収率は3～5%である。[13] しかし、エストニアのグラプトライト粘土岩資源には、21億トンの石油の可能性がある。さらに、567万トンのウラン（ヨーロッパにおけるウランの 主要な潜在的供給源の一つ ）、1653万トンの亜鉛、1276万トンのモリブデンが含まれている。金属や石油を抽出するための経済的で環境に優しい技術はまだ存在しない。 [14]
クケルサイト
クケルサイトは、約4億6000万年前に形成された、淡褐色の海洋型オルドビス紀後期の油頁岩である。 [15] 19世紀半ばにバルト海沿岸のドイツ人地質学者カール・フリードリヒ・シュミットによってクッカース と命名され、 1916年にロシアの古植物学者ミハイル・ザレスキーによってクケルサイトと命名された。 [16] [17] この名前は、油頁岩のサンプルが採取されたククルーゼ荘園のドイツ語名を反映している。[17] [18]
エストニアのクケルサイト鉱床は、オーストラリアのトルバナイトに次いで世界で2番目に高品位のオイルシェール鉱床です。[19]有機物含有量は 15 %から55%の範囲で、平均40%を超えています。それに応じて、平均発熱量は15 MJ/kg（3,600 kcal/kg）です。[19]有機物含有量から使用可能なエネルギー（シェールオイルとオイルシェールガス）への変換率は65～67%です。[19] [20]フィッシャーアッセイによる石油収率は30～47%です。[21]
クケルサイトの主有機成分はテルアルギナイトで、浅い海盆に堆積した化石緑藻 Gloeocapsomorpha priscaに由来する。 [21]クケルサイトは水深7～170メートル（23～558フィート）のところにある。[13] [20]エストニアで最も重要なクケルサイト鉱床であるエストニア鉱床とタパ鉱床は、約3,000～5,000平方キロメートル（1,200～1,900平方マイル）の広さを誇り、[13] [22] [23]レニングラード鉱床（エストニア鉱床の延長）とともにバルト海オイルシェール盆地を形成している。[24] [25]約2,000平方キロメートル（770平方マイル）の広さを誇るエストニア鉱床は、工業的に利用されている。 23の探査・採掘場から構成されています。タパ鉱床は発熱量が低いため採掘が経済的に不利であり、埋蔵量として計上されていません。[26] [27]エストニア北部には50層のクケルサイトがあり、そのうち最下層の6層は厚さ2.5～3メートル（8フィート2インチ～9フィート10インチ）の採掘可能な層を形成しています。[1]この地域ではクケルサイトは地表近くに横たわっています。南と西に行くほど深くなり、厚さと品質が低下します。[27]
国際エネルギー機関によると、エストニアのクケルサイトは世界のオイルシェール資源の約1.1％、ヨーロッパのオイルシェール資源の17％を占めています。[2] エストニアのクケルサイト資源の総量は約48億トンと推定されており、そのうち13億トンは経済的に証明された推定埋蔵量です。[28] [29]経済的に証明された推定埋蔵量は、環境規制のない地域にある、エネルギー定格が1平方メートルあたり 少なくとも35 ギガジュール、発熱量が少なくとも8MJ/kgの採掘可能な鉱床で構成されています。 [27] [28] [30] 経済的に証明された推定埋蔵量のうち最大6億5000万トンが回収可能と指定されています。[29]
歴史
初期の歴史
18世紀の博物学者で探検家のヨハン・アントン・ギュルデンシュテットが1725年にヨーフヴィ近郊で「燃える岩」を発見したと述べているとよく言われるが、彼が出版した旅行記にはオイルシェールもエストニアについても何も触れられていない。 [31]また、エストニアのオイルシェールに関する最も古い記録は、バルトドイツ人の広報家で言語学者のアウグスト・ヴィルヘルム・フーペルが1777年に書いたものだともよく言われる。しかし、これはドイツ語の「シュタインエール」 （石の油という意味）の誤訳に基づいており、フーペルが使用したが、彼の出版物の文脈ではオイルシェールを意味していなかった可能性が高い。[31]
18 世紀後半、サンクトペテルブルク自由経済協会は、ロシアのヨーロッパ地域で減少している樹木に代わる燃料として、可燃性鉱物に関する情報の調査を開始しました。これらの調査の結果、協会はラクヴェレ近郊のコハラ荘園で発見された可燃性鉱物に関する情報を受け取りました。コハラ荘園の地主であるファビアン・ラインホルト・ウンゲルン・シュテルンベルク男爵によると、この「燃える岩」は、砂の丘の斜面で泉が開いたときに深さ約 10 メートルで発見されました。これは、数年前に同じ斜面で井戸を掘っていたときと同じでした。[31] この発見は、ドイツの化学者ヨハン・ゴットリープ・ゲオルギが執筆し、1789年の協会の会合で当時の国務委員アントン・ヨハン・エンゲルハルトが発表した論文の中で簡単に触れられている。 [17 ] [31] [32]コハラ荘園のヴァナモイサ 村のサンプルを使用した岩石の石油収量に関する最初の科学的研究は、1791年にロシア科学アカデミーでゲオルギによって発表された。 [26] [31] 1838年と1839年に、バルト海沿岸のドイツ人地質学者グレゴール・フォン・ヘルメルセンは、ヴァナモイサのクケルサイト鉱床とケイラジョアのグラプトライト粘土岩の詳細な説明を発表した。[33] 1838年に彼はヴァナモイサのオイルシェール鉱床から石油を蒸留する徹底的な実験を行った。[33] [34] [35]
1850年代、エストニアでは、過度に湿った土地を農業に適した土地に変える大規模な工事が行われ、排水溝の掘削も含まれていた。その過程で、それまで知られていなかったオイルシェールの層がいくつかの場所で発見された。1850年から1857年にかけて、エストニアの領土はバルト海沿岸のドイツ人地質学者カール・フリードリヒ・シュミットによって探検され、彼はこれらのオイルシェールの発見を研究した。[17] [36] 1860年代末にククルセ地域産のオイルシェールの組成と特性を研究したロシアの化学者アレクサンドル・シャマリンは、オイルシェールをガス生産と固形燃料として使用することは理にかなっているという結論に達した。しかし、彼はシェールオイルの生産は採算が取れないと考えていた。[17] 19世紀の残りの期間、オイルシェールは地元では低品位の燃料としてのみ使用されていた。[37]例えば、1870年代にククルーゼ荘園の地主ロバート・フォン・トールは、荘園の蒸留所の燃料としてオイルシェールを使い始めました。[38] 19世紀には、グラプトライト粘土岩を肥料として利用しようとする試みが行われました。20世紀初頭、地質学者でエンジニアのカール・アウグスト・フォン・ミックヴィッツは、パルディスキ近郊でグラプトライト粘土岩の自然発火を研究しました。[39]タルトゥ大学では、 19世紀にゲオルク・パウル・アレクサンダー・ペッツホルト、アレクサンダー・グスタフ・フォン・シュレンク、カール・エルンスト・ハインリヒ・シュミットらによってオイルシェールの地質学と化学分析が行われました。 [26] [37]
オイルシェール産業の始まり
エストニアのオイルシェール資源と採掘の可能性の分析は、エストニアがロシア帝国の一部であった20世紀初頭に活発化した。サンクトペテルブルク（1914年から1924年まではペトログラードと呼ばれていた）では産業開発が進められていたが、地域の燃料資源は不足していた。エストニアのオイルシェールを加工するための大規模なシェールオイル抽出工場が1910年に提案された。第一次世界大戦の勃発と燃料供給危機が相まって、研究のペースは加速した。[37]
1916年6月、ロシアの地質学者ニコライ・ポグレボフがパヴァンドゥで最初の数トンのオイルシェールの採掘を監督し、大規模な実験のためにサンクトペテルブルク（当時はペトログラード）工科大学に届けた。 [40] [41]エストニアのオイルシェール産業の始まりを示すこれらの出来事[10]は、1916年に主要なオイルシェール産業であったスコットランドでオイルシェール産業が出現してから半世紀以上経ち、エストニアとともに今日ではもう1つの主要なオイルシェール採掘国である中国でオイルシェール産業が出現する10年前に起こった。[42] 1916年には合計640～690トンのオイルシェールがテストのためにサンクトペテルブルクに送られた。テストにより、オイルシェールは固形燃料としての燃焼と、オイルシェールガスおよびシェールオイルの抽出に適していることが証明された。[17]これらの有望な結果に基づき、 1917年1月3日、エストニアでのオイルシェール採掘計画が皇帝ニコライ2世に提出された。1917年2月13日、ロシア閣僚会議は土地の購入と採掘活動の開始に120万ルーブルを割り当てた。 2月革命後、ロシア臨時政府はオイルシェールの購入と備蓄の特別委員を任命し、パヴァンドゥのオイルシェール鉱山の掘削の準備作業を開始し、1917年夏には戦争捕虜を含む約500人の労働者によって本格的な建設が行われた。[17] 10月革命後、資金援助が停止され、建設は中止された。 [ 17]オイルシェール採掘のために設立されたサンクトペテルブルクの民間企業2社、ベッケル社とムチュニク社は、1916年秋にそれぞれククルセとヤルヴェで露天掘りを開始したが、1917年に採掘活動を終了した。[17] [43]
1918年2月、エストニア北東部のオイルシェール盆地周辺はドイツ軍に占領された。この占領中、パヴァンドゥではドイツの会社Internationales Baukonsortium（英語： International Construction Consortium ）によって採掘活動が行われ、オイルシェールは研究と実験のためにドイツに送られた。この作業には、 Julius Pintsch AGによって製造されたピンチジェネレーターとして知られるレトルトが使用された。1918年後半、ドイツ軍はエストニアから撤退したが、その時点で採掘されドイツに送られたオイルシェールは列車1台分に過ぎなかった。[44]
戦間期エストニアの発展
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エストニアが独立を獲得した後、国営オイルシェール企業であるRiigi Põlevkivitööstus（英語：エストニア国営オイルシェール産業）が1918年11月24日に貿易産業省の一部門として設立された。後にEsimene Eesti Põlevkivitööstus（英語：エストニア初のオイルシェール産業）と改名されたこの企業は、現在エストニアでシェールオイルを生産している企業の1つであるViru Keemia Gruppの前身である。同社は既存のパヴァンドゥ露天掘り鉱山を引き継ぎ、ヴァナモイサ（1919年）、ククルセ（1920年）、カヴァ（1924年）に新しい鉱山を開設した。[7] [44] また、海外からの投資家を含む数人の民間投資家が、キヴィオリ（1922年）、キュッテヨウ（1925年）、ウブジャ（1926年）、ヴィイヴィコナ（1936年）、コフトラ（1937年）に鉱山を開設し、エストニアでオイルシェール産業を立ち上げました。[7] [45]パヴァンドゥ鉱山は1927年に閉鎖され、ヴァナモイサ鉱山は1931年に閉鎖されました。 [45] 1918年にはわずか16トン、1919年にはわずか9,631トンのオイルシェールが採掘されましたが、1937年には年間生産量が100万トンを超えました。 1940年には、年間生産量は1,891,674トンに達しました。[46]
当初、オイルシェールは主にセメント産業で使用されていましたが、機関車の炉の燃焼や家庭用燃料としても使用されていました。オイルシェールの最初の主要な産業消費者は、クンダとアセリのセメント工場でした。[7] [47] 1925年までに、エストニアのすべての機関車はオイルシェールで駆動されていました。[48]
エストニアでのシェールオイル生産は、1921年にリーギ・ポレフキヴィトオストゥスがコフトラ・ヤルヴェに14基の実験的なオイルシェール処理レトルトを建設したときに始まりました。[7] [49]これらの垂直レトルトは、後に現在のキビター処理技術に進化することになるユリウス・ピンチAGによって開発された方法を採用していました。[49] シェールオイル抽出工場と並行して、オイルシェール研究施設が1921年に設立されました。[43]実験用レトルトに続いて、最初の商業用シェールオイル工場が1924年12月24日に稼働を開始しました。[50] ドイツ人所有の会社Eesti Kiviõli（ドイツ語：Estländische Steinöl、英語：Estonian Stone Oil 、Kiviõli Keemiatööstusの前身）は、G. Scheel＆Co.とMendelssohn＆Co.の傘下にあり、1922年に設立されました。1930年代末までに、エストニア最大のシェールオイル生産者になりました。[51] [52]同社の鉱山と石油工場の周りには、エストニア・キュッテヨードが所有していた鉱山の周りに形成されたキュッテヨー集落（現在のキヴィオリ地区）と同じように、キヴィオリ集落（現在の町）が形成されました。1924年、イギリスの投資家が所有するエストニア石油開発シンジケート株式会社（後のヴァナモイサ油田株式会社）がヴァナモイサの露天掘り鉱山を購入し、シェールオイル抽出工場を開設しましたが、技術的な問題により1931年に放棄されました。[1] [49] [53]マルクス・ヴァレンベルグが率いるスウェーデン・ノルウェー連合企業所Eestimaa Õlikonsortsium（スウェーデン語：Estländska Oljeskifferkonsortiet、英語：Estonian Oil Consortium ）は1926年にシッラマエで設立された。[53] [54]イギリスのニュー・コンソリデーテッド・ゴールド・フィールズ社は1931年にコフトラ・ノメにシェールオイル抽出工場を建設した。 [7] [49]この施設は1961年まで稼働し続けた。[7]
1934年、エストニア・キヴィオリ社とニュー・コンソリデーテッド・ゴールド・フィールズ社はフィンランドにサービスステーションチェーンのトラストヴァパ・ベンシーニ（現テボイル）を設立した。1940年にはフィンランドでシェールオイル由来のガソリンの販売量がエストニアの従来型ガソリン市場全体の販売量を上回った。[55] 1935年以来、エストニアのシェールオイルは船舶燃料としてドイツ海軍に供給されている。 [51] [56] 1938年にはエストニアのシェールオイルの45％が輸出され、エストニアの総輸出量の8％を占めた。[57]オイルシェールベースのガソリンの価格は世界のガソリン価格の少なくとも3倍であったが、大量生産とドイツとの二国間協定により輸出が容易になった。[55] 1939年、エストニアは181,000トンのシェールオイルを生産し、そのうち22,500トンはガソリン相当の石油であった。鉱業と石油産業では6,150人が雇用されていた。[51]
オイルシェール火力発電産業は、1924年にタリン発電所がオイルシェールに切り替えたときに始まりました。[22] 1933年には、22メガワット（MW）の容量に達しました 。他のオイルシェール火力発電所は、プッシ（3.7MW）、コトラ（3.7MW）、クンダ（2.3MW）、キビオリ（0.8MW）に建設されました。第二次世界大戦の初めには、オイルシェール火力発電所の総容量は32.5MWでした。[7]タリン発電所とプッシ発電所のみが送電網に接続されていました。[58]
1922年5月9日、エストニアのクケルサイトに関する最初の国際的議論が石油技術者協会の第64回会議で行われた。[40]オイルシェールとその製品の体系的な研究は、1925年にタルトゥ大学のオイルシェール研究所でポール・コガーマン教授によって開始された。[34] [59] 1937年には、経済省の地質委員会と独立した学術機関である天然資源研究所が設立された。1938年にはタリン工科大学に鉱業部門が設立された。[40]エストニアのオイルシェール産業は、オーストラリア、ブルガリア、ドイツ、南アフリカからのオイルシェールサンプルのテストを実施した。[60]
ドイツ占領下のエストニアの動向
1940年のソ連占領後まもなく、オイルシェール産業全体が国有化され、鉱業局の管轄となり、後に軽工業人民委員会の鉱業・燃料産業総局の管轄となった。[61] ドイツは1941年にソ連に侵攻し、産業のインフラは撤退するソ連軍によって大部分が破壊された。[51]その後のドイツ占領 期間中、産業はBaltische Öl GmbHという会社に統合された。[51] [61] Baltische Ölはエストニア領内で最大の産業となった。[62]この企業は、ドイツ占領地域での石油生産の独占権を持つ会社であるKontinentale Öl の管轄下にあった。[51] [61]
この産業の主な目的は、ドイツ軍のための石油生産であった。[61] 1943年、ドイツ軍がカスピ海油田地域から撤退した後、エストニアのオイルシェールの重要性は増した。1943年3月16日、ヘルマン・ゲーリングは「エストニアのオイルシェール産業の開発と利用は、旧バルト諸国の領土における最も重要な軍事経済課題である」という秘密命令を発した。[63 ] 1943年6月21日、ハインリヒ・ヒムラー全国指導者は 、できるだけ多くのユダヤ人男性をオイルシェール採掘に送るよう命令を発した。[63] [64]
バルティシェ・オルは5つのユニット（キヴィオリ、キュッテヨウ、コフトラ・ヤルヴェ、シッラマエ、コフトラ）で構成されており、いずれも部分的に復元された既存の産業であった。さらに、バルティシェ・オルはアフトメに新しい鉱業およびシェールオイル抽出施設の建設を開始したが、稼働することはなかった。[51] [65]これらのユニットの労働力の約3分の2は捕虜と強制労働者であった。[51]
1944年にソ連軍がエストニアに進軍していたとき、約200人のエストニアのオイルシェール専門家がドイツのシェームベルクに避難し、同地のオイルシェール産業で働くことになった。この作戦は「砂漠作戦（Unternehmen Wüste）」と呼ばれた。 [59] [61]エストニアのシェールオイル抽出工場は破壊され、鉱山は撤退するドイツ軍によって放火または水没させられた。[51] [66]既存のオイルシェール火力発電所も破壊された。[66]
ソビエトエストニアの発展
1945年から1946年にかけて、鉱業はソ連シェールオイル産業総局（グラヴスラネツ）傘下のエストニア・シェール（ロシア語：Эстонсланец 、直訳すると「エストニアのシェールオイル」、現在はエネフィット・パワーの一部）に統合された。 [68]キヴィオリとコフトラ・ノメの工場を除くシェールオイル採掘は、ソ連合成液体燃料ガス総局（グラヴガストプロム）傘下のコフトラ・ヤルヴェ・シェールオイル・コンビナート（ロシア語：Сланцехим 、現在はヴィル・ケミア・グルップ）に統合された。両組織ともモスクワから指揮を執った。[69]
新しい鉱山は、アフメ(1948 年)、ヨーヴィ (1949 年第 2 号)、ソンパ(1949 年)、タンミク(1951 年)、およびカヴァとソンパの間の地域 (1953 年第 4 号)で開山されました。[26]キュッテヨウ露天掘り鉱山は1947年に閉鎖され、キュッテヨウ地下鉱山は1951年にキビオリ鉱山と合併した。[70]ウブジャ鉱山は1959年に閉鎖された。[45]大規模なオイルシェール火力発電所の建設後、発電所の建設に伴い、オイルシェールの需要が増加し、その結果、地下鉱山のヴィル（1965年）とエストニア（1972年）に加え、露天掘りのシルガラ（1963年）、ナルヴァ（1970年）、オクトーブリ（1974年、後にアイドゥ鉱山（1967年）、カヴァ鉱山（1972年）、第2鉱山（1973年）、第4鉱山（1975年）、キヴィオリ鉱山（1987年）など、いくつかの小規模鉱山も閉鎖された。[26] [71]エストニア鉱山は世界最大のオイルシェール鉱山となった。[72]オイルシェール発電の成功により、エストニアのオイルシェール採掘は1980年に3135万トンでピークに達し、同年には年間発電量は18.9 TWhでピークに達した。[27] [73] [74]その後の20年間で、この産業は衰退した。ロシア連邦社会主義共和国における原子力発電所、特にレニングラード原子力発電所の建設に伴い、オイルシェール発電による電力需要は減少した。発電所。[73] 1988年末、エストニア鉱山で火災が発生した。エストニア最大の地下火災となり、81日間続き、地下水と表層水の深刻な汚染を引き起こした。[75]
コフトラ・ヤルヴェとキヴィオリのシェールオイル産業は再開発された。1945年に最初のトンネル窯が修復され、1940年代末までにキヴィオリとコフトラ・ノメにあった4つのトンネル窯が修復された。労働力の大部分はドイツ人捕虜が担った。[76] 1946年から1963年の間に、コフトラ・ヤルヴェに13基、キヴィオリに8基のキビター型レトルトが建設された。[7] 1947年、タリンのイルマリン工学工場に試験的なガロターレトルトが建設された。1956年まで稼働していたこのユニットは、1日あたり2.5トンのオイルシェールを処理でき、次世代の商業規模レトルトのモデル化に使用された。[77] [78]最初のガロテル型商業規模のパイロットレトルトは、1953年と1963年にキヴィオリに建設され、それぞれ1日あたり200トンと500トンのオイルシェールを生産する能力がありました。これらのレトルトの最初のものは1963年に閉鎖され、2番目は1981年に閉鎖されました。 [7] [77] [79] [80]エスティ発電所に併設され、1日あたり3,000トンのガロテル型レトルト2基を稼働しているナルヴァ石油工場は、1980年に稼働を開始しました。[ 7] [80]パイロットプラントとして開始され、商業規模のプラントへの転換には約20年を要しました。[79]
1948年、コフトラ・ヤルヴェのオイルシェールガス工場が稼働し始め、数十年にわたり、オイルシェールガスはサンクトペテルブルク（当時はレニングラード）とエストニア北部の都市で天然ガスの代替品として使われた。[57] [81]オイルシェールからの合成ガスが家庭で使われたのは歴史上初めてのことだった。[82]ガスの配送を可能にするために、コフトラ・ヤルヴェからサンクトペテルブルクまでの200キロメートル（120マイル）のパイプラインが建設され、続いてコフトラ・ヤルヴェからタリンまでの150キロメートル（93マイル）のパイプラインが建設された。[81] 1950年代には、キヴィオリでオイルシェールの地下ガス化のテストが行われたが、成功しなかった。[1] [83] [84] 1962年と1963年にオイルシェールガスをアンモニウムに変換する試験が行われたが、工業生産ではオイルシェールガスは天然ガスに置き換えられた。[85] このガスは1958年までに不採算になったが、生産は継続され、さらに拡大された。[86] 1976年に5億9,740万立方メートル（21.10 × 10 9 立方フィート）でピークに達した後、[87]オイルシェールガスの生産は1987年に停止した。 [7]合計で276台の発電機がガス生産のために稼働した。[7]
1949年には、粉砕したオイルシェールを工業規模で使用した世界初の発電所となる48MWのコフトラ・ヤルヴェ発電所が稼働を開始し、続いて1951年に72.5MWのアフトメ発電所が稼働した。 [7]エストニア、ラトビア、ロシア北西部に十分な電力を供給するため、バルティ発電所（1,430MW）とエスティ発電所（1,610MW）が建設された。前者は1959年から1971年、後者は1969年から1973年にかけて建設された。[27]これらの発電所は総称してナルヴァ発電所と呼ばれ、世界最大の2つのオイルシェール火力発電所である。[27] [88] 1988年、モスクワ当局は、クレマエの新鉱山とともに、ナルヴァに2,500MWの発電能力を持つ第3オイルシェール火力発電所を建設する計画を立てた。この計画は、リン鉱石戦争と歌う革命の時に発表されたが、地元の強い反対に遭い、結局実行されなかった。[58]
1946年から1952年にかけて、シラメー処理工場（現在のシルメット）で地元で採掘されたグラプトライト粘土からウラン化合物が抽出された。[89] [90] [91] 60トン以上のウラン化合物（元素ウラン22.5トンに相当）が生産された。[9] [12]一部の情報源によると、シラメーで生産されたウランはソ連初の原子爆弾の製造に使用されたとされているが、この情報はアーカイブ資料では確認されていない。[39]
1958年、コフトラ・ヤルヴェにオイルシェール研究所（現在はタリン工科大学内の部門）が設立されました。 [92]同年、オイルシェールを原料とする化学製品の製造に関する予備研究が始まり、ビチューメン、合成建設資材、洗剤、合成皮革、合成繊維、プラスチック、塗料、石鹸、接着剤、殺虫剤などへのオイルシェールの利用可能性が検討されました。[93] 1959年から1985年の間に、52億7500万立方メートル（186.3 × 10 9 立方フィート）のミネラルウールがオイルシェールの固体残留物であるオイルシェールコークスから生産されました。[94] 1968年にスコチンスキー鉱業研究所の支部がコフトラ・ヤルヴェに設立され、[40] 1984年にはエストニアで科学技術誌「オイルシェール」が創刊された。[34]
独立エストニアの発展
1990年代、エストニアは独立を回復した後、経済再編を行い、重工業部門の大部分が崩壊した。この崩壊により電力消費が減少し、電力生産のために採掘されるオイルシェールの需要も減少した。[13] [57]旧ソ連市場への電力とシェールオイルの輸出はほぼ停止した。[13]需要の減少により、タミクとソンパの鉱山は1999年に閉鎖され、コフトラとアフトメの鉱山は2001年に閉鎖された。[71]
1995 年、Kohtla-Järve と Kiviõli の国有シェールオイル生産会社は、RAS Kiviter という名前の単一会社に合併されました。[95] 1997年にキビテルは民営化され、1年後に破産を宣言した。 Kohtla-Järve と Kiviõli にある工場は個別に売却され、新しい石油生産者である Viru Keemia Grupp と Kiviõli Keemiatöstus が出現しました。[13]
1995年、エストニア政府は、エストニア最大のオイルシェール消費者であるナルヴァ発電所を基盤とした合弁事業を設立するために、アメリカのNRGエネルギー社との交渉を開始した。取引の一環として、オイルシェール採掘会社エストニア・ポレフキヴィの政府所有株式の51%がナルヴァ発電所に譲渡された。 [96] NRGエネルギー社との提案された取引は、国民と政界の強い反対に遭い、NRGエネルギー社がプロジェクトの資金を確保する期限に間に合わなかったため、取り消された。[97] [98] その結果、政府はエストニア・ポレフキヴィの残りの株式をナルヴァ発電所の親会社である国営企業エストニア・エネルギア社に譲渡し、エストニア・ポレフキヴィ社はエストニア・エネルギア社の完全子会社となった。[99]
オイルシェールの生産は21世紀初頭に再び増加し始めた。2000年、ヴィイヴィコナ、シルガラ、ナルヴァの露天掘り鉱山が統合され、ナルヴァ露天掘り鉱山が1つになった。[100] 2003年以降、いくつかの新しい鉱山が開設された。2003年にはポフヤ・キヴィオリ露天掘り鉱山、2005年にはウブヤ露天掘り鉱山、2010年にはオジャマー地下鉱山である。 [1] [45] エストニアでの大規模な採掘が始まって90年後の2006年までに、採掘されたオイルシェールの総量は10億トンに達した。[10] [101] 枯渇したアイドゥ露天掘り鉱山は2012年に閉鎖され、その1年後にはヴィル地下鉱山も閉鎖された。[102] [103]
2004年、ナルヴァ発電所で循環流動床燃焼ボイラーを備えた2つの発電所が稼働しました。[104] 既存のエスティ発電所の隣にあるオーヴェール発電所の建設は2012年に始まりました。[105] 2012年末、アフトメ発電所は閉鎖されました。
2008年、エストニアエネルギー社はフィンランドの技術会社Outotecと合弁会社Enefit Outotec Technologyを設立した。この合弁会社は、循環流動床を使用することで既存の技術を強化する改良型Galoterプロセス（Enefitプロセス）の開発と商業化を目指した。[ 106] 2013年、Enefit Outotec Technologyはフランクフルト にEnefitの試験工場を開設した。[107] [108]
キヴィオリ・ケミアトエストゥスは2006年に2基のガロター型レトルトの試験を開始した。[1] エスティ・エネルギアは2012年にエネフィット280技術を使用した新世代のガロター型プラントを開設した。[109] VKGオイルは2009年12月、2014年10月、2015年11月にそれぞれペトロターと呼ばれる3つの新しいガロター型石油プラントを開設した。[110] [111] [112]
2020年、エストニアエネルギー社は2023年までに石油工場を追加建設する計画を発表した。[ 113]同時に、ヴィル・ケミア・グループと共同で開発していたシェールオイル精製前プロジェクトを中止した。[114]
2021年春、エストニア改革党とエストニア中央党の連立政権は、連立協定に、2035年までにオイルシェール発電を停止し、遅くとも2040年までにエネルギー部門全体でオイルシェールの使用を停止するという政治目標を盛り込んだ。[115]その直後、エストニア・エネルギアは、2025年までに発電用のオイルシェールの燃焼を、2030年までにオイルシェールガスの燃焼を停止すると発表した。 [116]同社は、2040年までに旧式のシェールオイル工場を閉鎖し、新世代のシェールオイル工場ではオイルシェールを廃プラスチックに置き換える予定である。[116]エストニアは、オイルシェール産業の移行の影響を緩和するために、公正移行基金から3億4000万ユーロの支援を受けるために欧州委員会と交渉している。[117] [更新が必要]
経済への影響
エストニアのオイルシェール産業は、世界で最も発達した産業の一つです。[4]オイルシェールの利用に関する国家開発計画2016-2030では、オイルシェールを戦略的資源として説明しています。[3]エストニアは、オイルシェールを主要なエネルギー源として使用している世界で唯一の国です。[118] 2018年、オイルシェールはエストニアの国内総エネルギー生産の72％を占め、エストニアの総一次エネルギーの73％を供給しました。[119]約7,300人（エストニアの全労働力の1％以上）がオイルシェール産業に従事していました。[120]オイルシェール生産による国家収入は約1億2,200万ユーロでした。[121]
鉱業
エストニアは、オイルシェールの年間採掘量を2000万トンに制限する国家開発計画を採用している。[67]このペースで採掘すれば、採掘可能な埋蔵量は25～30年続くことになる。[29] 2019年には、1212万7000トンのオイルシェールが採掘された。[67] 2021年現在、5つのオイルシェール鉱山が操業中であり、そのうち3つは露天掘り、2つは地下鉱山である。鉱山は4つの企業が所有している。いくつかの鉱山会社が新しい鉱山を開設するための許可を申請している。[122]歴史的に、地下採掘と露天掘りの比率はほぼ半々であったが、地表近くの利用可能な鉱床は少なくなってきている。[123]
エストニアのヴァイケ・プンゲリヤにある地下鉱山は、エストニアエネルギー社の子会社であるエネフィットパワー社が運営しており、世界最大のオイルシェール鉱山である。[72] [124]もう一つの地下鉱山は、民間企業のヴィル・ケミア・グループ社が運営しており、オヤマーにある。[125]どちらの鉱山も、ルーム・アンド・ピラー採掘法を使用している。[1] [125]オヤマーで採掘されたオイルシェールは、独自の13キロメートル（8.1マイル）のベルトコンベアで処理工場に運ばれる。他の国でも同様のベルトコンベアが稼働しているが、オヤマーのベルトコンベアは、経路に多くのカーブと急カーブがあるため、非常に難しい設備となっている。[126]
ナルヴァ露天掘り鉱山はエネフィット・パワー社が運営し、ポフヤ・キヴィオリ露天掘り鉱山は民間のキヴィオリ・ケミアトストゥス社が運営している。両鉱山とも、3層の層で高度に選択的な採掘を行っている。[1]ナルヴァ鉱山では、比較的大型のバケット（10～35立方メートルまたは350～1,240立方フィート）の掘削機で岩石を爆破し、剥ぎ取ることで表土と目標鉱床の両方を砕く技術が使用されている。[1] 同社は、地下長壁採掘技術を使用してナルヴァでオイルシェール採掘を開始する許可を申請し、取得している。[127] 3番目の露天掘り鉱山は、ドイツのハイデルベルグ・セメント・グループに属するクンダ・ノルディック・ツセメント社が運営しており、ウブジャにある。[1]
エネフィット・パワーとVKGオイルは共同でオアンドゥに新しい鉱山を開設する計画を立てている。[122] [より良い情報源が必要]
電気と熱の生成
2020年、エストニアの電力の40.3%にあたる2,225GWhがオイルシェールから発電され、13.6%にあたる748GWhがシェールオイル生成の副産物であるオイルシェールガスから発電された。[128]エストニアの電力生成におけるオイルシェールの割合は過去10年間で大幅に減少しており、[129]欧州連合の気候政策や、オイルシェール火力発電所の環境への影響と国家エネルギー収支の多様化の必要性に対する同国の認識により、 さらに減少すると見込まれている。 [130]国際エネルギー機関によると、エストニアはシェール火力発電所の効率を改善し、再生可能エネルギーなどの他のエネルギー源の利用を増やすことで、一次エネルギー供給におけるオイルシェールの割合を減らすためのエネルギー戦略を採用する必要がある。[131]
エストニアエネルギー社は、世界最大のオイルシェール発電所（ナルヴァ発電所）を所有している。[132] [信頼できない情報源？ ] [5]炭素価格の上昇により、オイルシェール発電の競争力は低下しており、将来的にはさらに影響を受けるだろう。[133] 2021年6月、エストニアエネルギー社は、2025年までに発電用のオイルシェールの燃焼を、2030年までにオイルシェールガスの燃焼を停止すると発表した。 [116]エストニアの政府連合は、遅くとも2035年までにエストニアがオイルシェール発電を停止することを決定した。[117]
バルティ発電所のコジェネレーションで生産された熱は、エストニアで3番目に大きい都市で、人口58,700人（2013年）のナルヴァの地域暖房に使用されています。 [134]コフトラヤルヴェ、シッラマエ、キヴィオリのコジェネレーションプラントは、オイルシェールを燃焼させて電力を生産し、近隣の町に地域暖房を供給しています。[135]コフトラヤルヴェ発電所は、原料のオイルシェールに加えて、シェールオイル生産の副産物であるオイルシェールガスを同じ目的で使用しています。[136]
シェールオイル採掘
2008年、エストニアは中国に次いで世界第2位のシェールオイル生産国であった。[ 138] 2019年の生産量は117万3000トンであった。[139] シェールオイル生産の約99％は輸出された。[139] 2018年には、採掘されたオイルシェールの34％がシェールオイル生産に使用された。[129]
エストニアには3つのシェールオイル生産者が存在する。2019年には、VKG Oil（Viru Keemia Gruppの子会社）が637,000トンのシェールオイルを生産し、Enefit Power（Eesti Energiaの子会社）が442,000トン、Kiviõli Keemiatööstus（Alexala Energiaの子会社）が94,000トンを生産した。[139]シェールオイルの抽出には、Kiviter法とGaloter法の2つのプロセスが使用されている。[1] [84] [140] EnefitはGaloter法を使用し、VKG OilとKiviõli KeemiatööstusはKiviter法とGaloter法の両方を使用している。[140]
エストニアの連立政権は、遅くとも2040年までにシェールオイルの採掘を停止することを決定した。[117]
国際エネルギー機関（IEA）の2023年エストニアエネルギー政策レビューでは、国の再生可能エネルギーへの移行に焦点を当て、オイルシェールへの依存を減らし、風力、太陽光発電（PV）、バイオマスの開発を強調しています。[141]エストニアは2050年までに気候中立、 2030年までに100％再生可能電力を目指しています。 [142]
環境への影響
廃棄物と土地利用
エストニアでは約10億トンのオイルシェールの採掘と加工により、約3億6000万～3億7000万トンの固形廃棄物が発生している。燃焼灰が最大の成分（2億トン）で、続いて採掘廃棄物（9000万トン）と使用済みシェール（主にセミコークス、7000万～8000万トン）が続く。[94] [143]さらに、1964年から1991年にかけてマールドゥ近郊で行われたリン鉱石採掘 の過程で、約7300万トンのグラプトライト粘土岩が上部堆積物として採掘され、廃棄物の山に積み上げられた。[9]
オイルシェール廃棄物の山には残留有機物が含まれているため、自然発火の危険があります。 [144]廃棄物、特にセミコークスには硫酸塩、重金属、多環芳香族炭化水素（PAH）などの汚染物質が含まれており、その一部は有毒で発がん性があります。[145] [146]
数十年にわたる採掘活動の結果、オイルシェール地域の地形は変化しており、採掘地域内の高度の幅も広がっています。[147] 過去および現在のオイルシェール鉱山は、エストニアの領土の約1％を占めています。[19]約500平方キロメートル（190平方マイル）、つまりイダヴィル郡の領土の15％は、露天掘りや廃棄物埋め立てのため使用されていません。さらに150平方キロメートル（58平方マイル）は、地下採掘のため沈下または不安定になっています。[148] コフトラ・ヤルヴェとキヴィオリ近くの半コークス山は180〜200ヘクタール（440〜490エーカー）以上を覆い、ナルヴァ近くの灰山は210ヘクタール（520エーカー）以上を覆っています。[143]平坦な地形から突き出ているこれらの山は、ランドマークであり、この地域の産業遺産の記念碑であると見なされています。[149]
採掘された地域では生物多様性が少なく、特に埋め立てや再植林された地域では、自然な遷移を経た地域よりも生物多様性が低くなっています。[147]
水の使用と汚染
地表水は鉱山に流れ込み、地下水とともに蓄積される。採掘を進めるためには、この水を汲み出さなければならない。鉱山から汲み出される水とオイルシェール火力発電所で使用される冷却水を合わせると、エストニアで消費される水全体の90％を超える。[29]エストニアで採掘されるオイルシェール1立方メートルにつき、14～18立方メートル（490～640立方フィート）の水を鉱山から汲み出す必要があり、これは年間約2億2,700万立方メートル（184,000エーカーフィート）に上る。地下水は、地下鉱山から年間汲み出される水の64％、露天掘り鉱山から汲み出される水の24％を占める。[29]これにより、地下水の循環と水質が変化し、地下水位が低下し、鉱山水が川や湖などの地表水域に放出される。採掘活動は、クルトナ湖水地方の39の湖のうち24の水位低下の一因となっている。[144]鉱山水の環境への放出は、表層水の自然な動きを変えた。[29]採掘活動の結果、地下水は採掘穴に向かって移動する。アフトメ、コトラ、ククルセ、カヴァ、ソンパ、タミク、第2、第4の8つの廃坑に、1億7千万立方メートル（14万エーカーフィート）以上の水を蓄える220キロメートル（85平方マイル）の地下水域が形成されている。[71] [150] [151]
鉱山から水を汲み上げる過程で、曝気によって酸素が取り込まれ、岩石の黄鉄鉱が酸化される。黄鉄鉱には硫黄が含まれており、その酸化の結果、鉱山水に大量の硫酸塩が取り込まれる。 [144] [150]これは、クルトナ湖水地方の5つの湖の水質に悪影響を及ぼしている。[29]いくつかの湖では、採掘前と比較して硫酸塩濃度が数十倍に上昇している。これらの湖に汲み上げられた鉱山水に含まれる浮遊鉱物が、湖の堆積物の組成を変えている。しかし、この撹乱は時間の経過とともに減少することが分かっており、研究によると、鉱山水の硫酸塩と鉄は、鉱山閉鎖後約5年で飲料水の水質基準を満たすレベルまで減少することが分かっている。[150]
シェールオイル抽出に使用される工程水と廃水には、フェノール、タール、その他いくつかの環境毒性物質が含まれています。[143] [145]発電所では、冷却剤として、またオイルシェール灰を灰山まで水力輸送するために水を使用しています。ナルヴァ発電所では、冷却のために毎年ナルヴァ川から13億600万立方メートル（105万9000エーカーフィート）の水を使用しています。 [29]灰の輸送では、生成されたオイルシェール灰を水と1:20の割合で混合し、「灰パルプ」と呼ばれる混合物をポンプで堆積物に送ります。[152]その結果、輸送水は非常にアルカリ性になります。生成されたアルカリ性水の総量は1900万立方メートル（1万5000エーカーフィート）です。[153]
もう一つの水質汚染源は、オイルシェールの灰と使用済みシェールからの水性浸出液である。ナルヴァの灰山からの有毒浸出液約80万～120万立方メートル（650～970エーカーフィート）が毎年ナルヴァ川に流入し、さらにフィンランド湾に流れ込んでいる。[146]コフトラ・ヤルヴェとキヴィオリの古いセミコークス山が閉鎖される前は、さらに毎年50万立方メートル（410エーカーフィート）の浸出液がコフトラ川とプルツェ川を経由してバルト海に流れ込んでいた。[143]浸出液の毒性は主にアルカリ度と硫化物によって引き起こされる。浸出液には塩化物、石油製品、重金属、発がん性のあるPAHも含まれています。[143] [146]
大気排出
オイルシェール火力発電所は、フライアッシュや二酸化炭素（CO 2）、窒素酸化物（NO x）、二酸化硫黄（SO 2）、塩化水素（HCl）などの排気ガスで空気を汚染します。この汚染はエストニアに加えて、フィンランドとロシアにも影響を及ぼしています。[154]この産業は、重金属、炭酸塩、アルカリ酸化物（主に酸化カルシウム（CaO））、有害な有機物質（PAHを含む）を含むフライアッシュを毎年約20万トン大気中に排出しています。フライアッシュの約30％はCaOで、その一部は大気中のCO 2によって中和されます。[144]アルカリ性のフライアッシュは、湖や沼の水のpH値を 上昇させました。これにより、オイルシェール産業の地域で富栄養化植物が侵入し、それらの水域の劣化につながっています。 [155] 大気汚染のもう一つの原因は、オイルシェール灰やセミコークスの堆積時に発生する粉塵である。[143]
2001年の研究によると、フライアッシュ中の粒子状物質の濃度は1立方メートルあたり39.7mgである 。[ 156 ]最も危険な粒子は、直径2.5マイクロメートル（9.8 × 10-5インチ）未満の粒子であり、これらの粒子はエストニアにおける心血管疾患による死亡率と早期死亡の 増加と関連している。[157]
オイルシェールの燃焼は、他のどの一次燃料よりも多くのCO2を大気中に放出します。 [ 158] [159]現代のオイルシェール燃焼ボイラーで1MWhの電力を生成すると、0.9～1トンのCO2が発生します。 [ 160] 2017年、エストニアのオイルシェール関連の温室効果ガス排出量は1,290万トンで、エネルギー関連の総排出量の69.1％を占めました。エネルギー関連のCO2排出量のうち、熱と発電が76％を占めました。[161] OECDによると、オイルシェールを発電のために燃やすのではなく、より軽い石油製品の生産に使用すれば、エストニアのCO2排出量を3分の2削減できる可能性があります。[162]
緩和
様々な取り組みにより、この産業の環境への影響は軽減されている。流動床燃焼では、粉砕したオイルシェールを燃焼させる以前の技術よりも、 NO x、SO 2、PAHを含むフライアッシュの排出量が少ない。[153] [160]枯渇した採掘地域の埋め立てと再植林は1970年代から行われている。[163] 2010年から2013年には、86ヘクタール（210エーカー）のセミコークスと灰の山を環境に安全な方法で閉鎖する3,800万ユーロのプロジェクトが実施された。[148]欧州連合の廃棄物枠組み指令に従い、山は防水材、新しい表土、芝で覆われた。[164]キヴィオリでは、バルト諸国で最も高い人工の丘である90メートル（300フィート）のセミコークスの山がスキーセンターに改造された。[165]旧アイドゥ露天掘り鉱山はボート競技場に改造された。[166] 旧シルガラ露天掘り鉱山の一部は軍事訓練場として使用されている。[147]
2014年から2015年に実施されたオイルシェール部門の健康影響調査によると、この地域の住民は、圧迫感、長期の咳、肺の痰、喘鳴、心血管疾患、高血圧、脳卒中、糖尿病、狭心症を著しく頻繁に訴えていることが示されています。[167]この調査では、この地域の男性の肺がんの発生率がエストニアの平均と比較して高いことも示されています。[168]
参照
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外部リンク
ウィキメディア・コモンズのエストニアのオイルシェールに関するメディア- 発電による二酸化炭素排出量のライブ表示。Tomorrowが構築したElectricityMap Live
- エストニアのClimate Trace