Simpel proefje geeft beter inzicht in vorming van aardolie

Dat aardolie onder hoge druk en temperatuur wordt gevormd uit de plantenresten in een miljoenen jaren durend proces, is iets dat we allemaal op de lagere school al hebben geleerd. Hoe dat echter chemisch precies in zijn werk gaat, is tot op de dag van vandaag een raadsel.

Nu is het antwoord op die vraag niet alleen van wetenschappelijk belang, het zou oliemaatschappijen ook beter in staat stellen om de reserves te lokaliseren en te exploiteren. Vandaar dat het artikel dat Michael Lewan van de US Geological Service in Denver op 8 januari in Nature publiceerde door velen aandachtig zal worden bekeken. Het was al lang bekend dat de aanwezigheid van zwavel belangrijk is voor een snelle vorming van aardolie uit kerogeen, onoplosbaar, organisch sedimentmateriaal. Tot nu toe werd dat echter toegeschreven aan de zwakte van de bindingen die zwavel met andere atomen aangaat. Het afbreken van het kerogeen zal daar immers alleen maar wat makkelijker van worden. De experimenten van Lewan wijzen er nu echter op dat de bij deze afbraak ontstane zwavelradicalen een belangrijke rol blijven spelen, omdat ze het breken van de veel sterkere koolstofbindingen (het 'kraken') vergemakkelijken. Alle reacties kunnen zo sneller en bij een lagere temperatuur plaatsvinden.

Lewan verhitte een modelmolecuul voor kerogeen - 1-fenyldodecaan - in aanwezigheid van verschillende concentraties van een zwavelverbinding en vond inderdaad dat het makkelijker gekraakt kon worden als er veel zwavel aanwezig was. Een uiterst simpel proefje, waar - zoals dat vaker gebeurt - nog niemand op gekomen was. Bijna iedereen maakte bij dit soort onderzoek namelijk gebruik van een open systeem. Terwijl een of ander modelstofje wordt verhit, worden alle vrijkomende, gasvormige afbraakproducten - waaronder dus ook de zwavelhoudende verbindingen - afgevoerd om te worden geanalyseerd. Lewan realiseerde zich dus als eerste dat zoiets diep onder de grond bij de daar heersende hoge drukken niet zo makkelijk gaat en dat de geochemische omgeving dus wel een belangrijke rol móet spelen. En niet alleen bij de vorming van aardolie, maar ook bij verdergaande afbraakreacties, waarbij aardgas vrijkomt.

In een begeleidend commentaar wordt er een beetje zuur op gewezen dat in werkelijkheid ook allerlei andere moleculen als anorganische componenten, water en zuurstof nog wel eens een rol zouden kunnen spelen bij de vorming van aardolie. Dat mag zo zijn, maar het doet niets af aan Lewans resultaten, die weer eens aantonen dat de simpelste experimenten vaak het meeste inzicht opleveren.