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Schweröl

Schweröl ist ein besonders zähflüssiges (hoch viskoses) und fast schwarzes Öl, welches in Erdölraffinerien aus Erdöl gewonnen wird. Es enthält vorwiegend relativ schwere Moleküle: längerkettige Alkane und Alkene, Cycloalkane und diverse aromatische Kohlenwasserstoffe. Hinzu kommen diverse Stickstoff- und Schwefelverbindungen. Der Schwefelgehalt beträgt meist mehrere Prozent des Gewichts (max. 4,5 %), während z. B. für Heizöl standard nur 0,1 % erlaubt sind und für schwefelarmes Heizöl sogar nur 0,005 %. Außerdem enthält Schweröl relativ hohe Mengen von Metallen wie Nickel, Vanadium, Natrium und Calcium. Schließlich können noch Rückstände z. B. von Zeolith-Katalysatoren in der Raffinerie dazukommen. Bewusste Beimischungen von Altölen oder Rückständen aus der Kunststoffherstellung geschehen gelegentlich im Rahmen krimineller Aktivitäten. Insgesamt gehört Schweröl zu den "dreckigsten", d. h. am meisten verunreinigten und umweltbelastenden Brennstoffen: Seine Verbrennung bildet große Mengen problematischer Luftschadstoffe.

Der Heizwert von Schweröl liegt bei knapp 40 MJ/kg oder 11 kWh/kg.

Herstellung von Schweröl in Raffinerien

In Erdölraffinerien werden verschiedene Qualitäten von Schweröl erzeugt. Zum größeren Teil wird hierfür Rückstandsöl verwendet, d. h. der Anteil, der in den Destillationskolonnen nicht verdampft wurde und im "Sumpf" verbleibt. Aus diesem Grund verbleiben im Schweröl hohe Mengen unerwünschter Rückstände wie die oben erwähnten Metalle und Stickstoff- und Schwefelverbindungen. Je nach Qualität des Endprodukts werden auch mehr oder weniger große Mengen von dünnflüssigeren Destillaten beigemischt. Die Mischung muss schließlich gewisse Spezifikationen einhalten:

• Die Dichte sollte meistens deutlich unter der von Wasser liegen, damit restliches Wasser leicht abgetrennt werden kann. (Es gibt aber auch RMK-700-Schweröle, die eine sogar leicht höhere Dichte als Wasser haben.)
• Der Wassergehalt ist begrenzt.
• Die Viskosität (Zähflüssigkeit) muss für eine gegebene Temperatur (z. B. 50 °C) geeignet eingestellt werden, damit das Schweröl mit den vorgesehenen Anlagen durch Rohre geleitet und durch Filter und Düsen gepresst werden kann.
• Der Flammpunkt ist ebenfalls wichtig: Er muss ausreichend hoch sein für eine sichere Lagerung, aber auch ausreichend tief für die Anwendung.
• Der Schwefelgehalt ist ebenfalls limitiert, z. B. auf 3,5 % für Bunkeröl (ab 2020 nur noch 0,5 %, soweit keine Entschwefelung der Abgase erfolgt). Die Hersteller sind aber bestrebt, ihn auch nicht wesentlich tiefer als erlaubt zu wählen, da sonst höhere Kosten für Entschwefelung und Entsorgung entstehen.

Der Anteil der Endprodukte, der in einer Raffinerie als Schweröl anfällt, hängt stark von der Qualität des verwendeten Rohöls ab: Er ist für schwere Rohöle höher als für leichte Rohöle. Minderwertiges Rohöl resultiert oft in einem höheren Anteil von Schweröl. Beispielsweise kann Rohöl, welches mit unkonventionellen Methoden aus Teersanden gewonnen wird, einen hohen Anteil an Schweröl ergeben. Ein kleiner Teil des Schweröls kann verwendet werden, um die Raffinerieanlagen (z. B. Röhrenöfen) zu beheizen.

Da Schweröl nur ziemlich billig verkauft werden kann, liegt den Betreibern der Raffinerien daran, dass der Anteil des erhaltenen Schweröls möglichst klein ist. Man führt deswegen Schweröl oft sogenannten Koker- und Cracking-Anlagen zu, die schwerere Moleküle in leichtere aufbrechen können, so dass ein geringerer Anteil der Produktion als Schweröl anfällt. Dafür erhält man z. B. zusätzliche niederkalorische Gase und Koks.

Verwendung von Schwerölen

Schweröle verschiedener Qualitäten werden in diversen Bereichen eingesetzt:

• Große Schiffe (Frachtschiffe, militärische Seefahrzeuge und Kreuzfahrtschiffe) werden meist mit schwerem Schiffsdiesel betrieben, der viel billiger ist als Dieselkraftstoffe z. B. für Personenwagen, aber auch massiv mehr Schadstoffe enthält. Gebräuchlich sind die Bezeichnungen Marinedieselöl (Marine Fuel Oil = MFO), marines Rückstandsöl und Bunkeröl (in den USA Bunker C). Energetisch gesehen wird das Öl in Schiffsmotoren (oft Zweitakt-Dieselmotoren) recht effizient genutzt (mit Wirkungsgraden von rund 50 %). Jedoch entstehen erhebliche ökologische Belastungen (siehe unten).
• Manche Dampflokomotiven nutzen ein ähnliches Schweröl; dies ist jedoch eine seltene Anwendung.
• Ölkraftwerke werden meist mit Schweröl betrieben – beispielsweise mit überschüssigem Schweröl aus einer Raffinerie. Ein hoher Schwefelgehalt des Öls kann hier akzeptabel sein, wenn eine wirksame Rauchgasentschwefelung betrieben wird.
• Große Feuerungen zur Wärmegewinnung verwenden aus Kostengründen auch oft Schweröl (schweres Heizöl mit maximal 1 % Schwefelgehalt) anstelle des teureren leichten Heizöls.

Da Schweröl bei Zimmertemperatur sehr zähflüssig ist, muss es für den Transport in Rohrleitungen auf z. B. 50 °C aufgewärmt werden. Auch Speichertanks und Kesselwagen für Schweröl werden beheizt. Wenn Schweröl durch Düsen in Brennern oder Dieselmotoren gepresst werden muss, wird es vorher noch weiter erhitzt, z. B. auf 150 oder 200 °C. Bei Verwendung von normalem Dieselkraftstoff wäre dies nicht nötig.

Grundsätzlich wird Schweröl praktisch immer nur deswegen statt leichterem Öl eingesetzt, weil es billiger ist – selbst wenn seine Verwendung teurere Anlagen und mehr Wartungsaufwand erfordert.

Ökologische Aspekte

Problematik des Schwefelanteils

Der hohe Schwefelgehalt des Schweröls führt zu hohen Schwefeldioxid-Emissionen bei der Verbrennung. Gerade bei Schiffen (z. B. bei Öltankern, bei anderen Transportschiffen, Kreuzfahrtschiffen) erfolgte bis 2020 in aller Regel keine Entschwefelung der Abgase, so dass hohe Umweltbelastungen resultierten. Seit 2020 gelten wesentlich verbesserte Umweltschutzvorschriften der Internationalen Schifffahrtsorganisation (International Maritime Organization (IMO)): Kraftstoffe für Schiffe dürfen nur noch maximal 0,5 % Schwefel enthalten, außer wenn auf dem Schiff eine Entschwefelung der Abgase erfolgt (meist mit einem Scrubber). Dies sollte die Schwefeldioxidemissionen der internationalen Schifffahrt erheblich senken. Es verbleibt allerdings die Sorge, dass die Entschwefelungsanlagen mangels genügend dichter Kontrollen häufig ausgeschaltet bleiben werden, um Kosten zu sparen.

Auch für technische Anlagen kann der Schwefelanteil Probleme verursachen. In Heizkesseln bilden sich schwefelhaltige Ablagerungen, die den Wärmeübergang behindern und damit die Energieeffizienz beeinträchtigen. (Eine erhöhte Abgastemperatur zeigt dies an.) Der chemisch saure Charakter z. B. von Schwefeldioxid fördert auch die Korrosion.

Schwefel kann in Erdölraffinerien z. B. mit dem Claus-Verfahren entfernt werden; er fällt dort als elementarer Schwefel an und kann in der chemischen Industrie verwendet werden. Jedoch ist es billiger, möglichst viel Schwefel im Schweröl zu belassen. So haben verschärfte Grenzwerte für den Schwefelgehalt von leichten Dieselkraftstoffen und Heizöl dazu geführt, dass der Schwefelgehalt von Schwerölen entsprechend erhöht wurde: Man verwendete schwefelärmere Ölsorten für Heizöl und die schwefelreicheren dann vermehrt für Schweröl. So wurden Schwefeldioxid-Emissionen am Ende nicht vermieden, sondern nur verlagert – tendenziell vom Land auf das Meer. Saurer Regen entsteht aber auch so. Diese Praxis der "Entsorgung" problematischer Substanzen wird in Umweltschützer-Kreisen als Müllverbrennung kritisiert.

In vielen Häfen und manchen Seegebieten (v. a. in Nordeuropa) gelten mittlerweile Emissionsvorschriften bzgl. Schwefeldioxid. Viele Schiffe verfügen deswegen über einen separaten kleineren Tank für vergleichsweise "sauberen" Dieselkraftstoff, den sie in den Häfen und in entsprechenden Gebieten einsetzen. Auf hoher See verwenden sie dann aber weiterhin den billigeren stark schwefelhaltigen Brennstoff. Allerdings werden manche große Schiffe mittlerweile auch mit Entschwefelungsanlagen ausgerüstet, um das Emissionsproblem so zu lösen. Eine andere Möglichkeit ist die Verwendung von Flüssigerdgas, welches viel sauberer verbrannt werden kann.

Ölschlamm als Rückstand von Schweröl

Das Schweröl in großen Schiffen wird vor der Verwendung etwas gereinigt, wobei als Abfall ein Ölschlamm anfällt. Dieser muss zusammen mit anderen Rückständen z. B. aus der Schmierölreinigung in Schlammtanks gesammelt und in Häfen kostenpflichtig entsorgt werden. Da eine einfache Verklappung in das Meer billiger ist, wird diese umweltbelastende Methode gelegentlich noch praktiziert. Dies versucht man durch Kontrollen der vorgeschriebenen Öltagebücher zu unterbinden, die die gebunkerten Brennstoffe und anfallenden Ölschlammmengen protokollieren.

Partikelemissionen

Es ist schwierig, Schweröl vollständig zu verbrennen – insbesondere beim Einsatz in Dieselmotoren. Deswegen entstehen erhebliche Mengen von Ruß, die zu Partikelemissionen (Feinstaub) führen. Zusätzliche Partikelemissionen entstehen durch diverse Verunreinigung des Schweröls, z. B. durch mineralische Bestandteile. Die Partikelemissionen können durch Filteranlagen massiv reduziert werden, jedoch werden solche Anlagen z. B. auf Schiffen kaum eingesetzt.

Einsatz in Ölkraftwerken

Wenn Schweröl in Ölkraftwerken verbrannt wird, ist eine Entschwefelung und Entstickung der Abgase technisch viel effektiver und kostengünstiger möglich als auf Schiffen. Deswegen ist der Einsatz von Schweröl dort ökologisch wesentlich weniger bedenklich. Denkbar wäre es, Schweröl zukünftig nur noch in Ölkraftwerken einzusetzen, eventuell sogar mit CO₂-Abscheidung und -Speicherung. Ähnlich wie Gaskraftwerke könnten solche Schwerölkraftwerke insbesondere auch für den Ausgleich fluktuierender Stromeinspeisungen von erneuerbaren Energien eingesetzt werden. Kleinere Schiffe könnten dann schwefelarmen Dieselkraftstoff verwenden, größere eher Flüssigerdgas. Eine solche Umstellung sollte längerfristig auf breiter Front erfolgen durch verschärfte Umweltschutzvorschriften für Schiffe.

Siehe auch: Erdöl, Brennstoff, Energieträger, Erdölraffinerie, Schwefeldioxid