Herkomst

Bitumen kan in termen van herkomst worden onderscheiden in natuurlijk bitumen en fabrieksmatig bereid bitumen. Natuurlijk bitumen wordt verkregen uit natuurlijke afzettingen, waarin het alleen of verbonden met minerale stof, zoals in natuurlijk asfalt, voorkomt. Fabrieksmatig bereid bitumen wordt verkregen door raffinage van aardolie.

Natuurasfalt is ontstaan door een eeuwenlange, als het ware natuurlijke destillatie van ruwe aardolie, die door spleten in de aardkorst aan het aardoppervlak tevoorschijn komt. Eisen voor natuurasfalt zijn opgenomen in NEN-EN 13108-4 bijlage B. Natuurasfalten worden aangetroffen in asfaltmeren, waarin de ontsnapte aardolie zich verzamelde, en in poreuze gesteenten. Een voorbeeld van ‘meerasfalt’ is het Trinidad-Épuré, afkomstig uit een asfaltmeer op het eiland Trinidad (zie Figuur 29). Het bitumengehalte bedraagt circa 55% (hard) bitumen. Ook in Californië bestaan diverse asfaltmeren. Natuurasfalt in gesteenten wordt in winbare hoeveelheden aangetroffen in onder andere Buton op Sulawesi (Indonesië), bij Neuchâtel en Val Travers (Zwitserland), in Irak en in Canada.

Al 4500 jaar geleden werden dergelijke natuurasfalten gebruikt door de Sumeriërs als ‘metselspecie’ bij de bouw van hun tempels en het maken van bestratingen. Later raakten deze bouwwijzen in de vergetelheid. Pas bij de opkomst van de aardolie-industrie in de negentiende eeuw werd bitumen herontdekt als bouwstof.

Bitumen is tegenwoordig vrijwel alleen afkomstig uit de distillatie van aardolie in de raffinaderij. Bitumen wordt verkregen door ruwe aardolie te scheiden met behulp van destillatie onder atmosferische druk. De verschillende producten, zoals benzine en kerosine, worden opgevangen. Het atmosferische residu wordt onder vacuüm verder gescheiden in “Gas Oil”, wat de zwaardere diesel is, en ‘Middle Distillate’ het basisproduct voor de smeermiddelen. Het residu van dit proces is bitumen. In feite is bitumen het restproduct van het totale olieraffinageproces omdat ‘bovenstrooms’ in het destillatieproces steeds meer bruikbare componenten uit de crude worden gehaald. De componenten veranderen daarbij chemisch niet; ze worden gescheiden op basis van het kookpunt.

Ruwe aardolie is niet altijd de enige bron voor de bitumen. Menging van verschillende bouwstoffen kan weliswaar tot een product leiden dat als bitumen is gedefinieerd, maar dat anders in elkaar steekt dan men zou verwachten. In de Europese database REACH (Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals) is duidelijk omschreven welke productstromen als bitumen mogen worden aangemerkt. Dit limiteert in feite de mogelijkheden om willekeurige productstromen aan bitumen toe te voegen [35].

Omdat het meeste bitumen wordt gebruikt in de wegenbouw zijn de specificaties voor die toepassing de belangrijkste focus voor raffinaderijen bij de productie van bitumen. De meeste aardoliën geschikt voor bitumen hebben een hoger zwavelgehalte. Aardoliën worden geclassificeerd naar zwavelgehalte en dichtheid. Aardolie met een laag zwavelgehalte wordt ‘sweet crude’ genoemd terwijl aardolie met een hoog zwavelgehalte wordt aangeduid met ‘sour crude’. Of een aardolie licht (‘light crude’) of zwaar (‘heavy crude’) is, hangt af van de relatieve dichtheid (RD) vergeleken met water omgezet naar de API-dichtheid. De API-dichtheid is een maatstaf van het American Petroleum Institute. De API-dichtheid wordt uitgedrukt in graden en wordt als volgt berekend:

Is de API-dichtheid groter dan 10, dan is de olie lichter en drijft deze op het water. Als de API-dichtheid kleiner is dan 10, dan is de olie zwaarder en zinkt deze. De API-dichtheid schaal is zodanig ontworpen dat de meeste waarden vallen tussen de 10 en 70 graden API. De twee meest voorkomende aardolie crudes zijn Medium & Sour (40%) en Light & Medium Sour (21%) [35].

Slechts 3% van de geraffineerde aardolieproducten is bitumen. De keuze van aardolie wordt in de raffinaderij niet bepaald door het bitumen, maar als er bitumenproductie is, kan dit wel de keuze voor een type aardolie beïnvloeden.

Omdat steeds minder raffinaderijen bitumen maken wordt de logistiek steeds belangrijker. Daarnaast is de bitumenvraag seizoensgebonden (zie Figuur 30), wat bij de raffinaderij de nodige aandacht voor voorraadbeheer vraagt.

Met ingang van 1 januari 2020 zijn wereldwijde regels in werking getreden om de zwaveluitstoot met 85% te reduceren. De nieuwe regelgeving houdt in dat de brandstof waarop schepen varen (de zogenoemde stookoliën), minder dan 0,5% zwavel mag bevatten, in plaats van de voor 2020 gebruikelijke 3,5%. In de zogenoemde Emission Control Areas (ECA-zones), zoals rond de Noordzee, is nog strengere regelgeving van kracht, die het zwavelgehalte beperkt tot 0,1%. De terugdringing van de zwaveluitstoot heeft invloed op de transportkosten van aardolievervoer over zee, maar ook op de productieprocessen bij de raffinaderij.

De IMO 2020-regeling (International Maritime Organization) heeft een behoorlijke impact voor de raffinaderijen. De productie van (zwavelhoudende) stookolie maakt 9% van de productie uit. Een raffinaderij kan ervoor kiezen om lichtere producten te gaan produceren die een toepassing kunnen vinden in laag zwavelhoudende marine gasolie. Voor de bitumenproductie heeft dit gevolgen, want de meeste aardoliën geschikt voor bitumen zijn zwavelhoudend. Als een raffinaderij beslist te investeren in een conversie-eenheid kan het gebeuren dat er geen bitumen meer wordt geproduceerd [35].