In die vorige rubriek het ek aangetoon dat P, die produksie van petroleum in vate per dag, deur ʼn logistieke kurwe beskryf kan word. P gaan deur ʼn maksimum of piek, ʼn toestand wat bekend staan as “Piekolie”. Die beskrywing word sterk deur historiese Amerikaanse olieproduksie gesuggereer: Produksie in die Amerikaanse oliedeelstaat het vanaf die 1930s skerp toegeneem, ʼn piek in 1970 bereik en daarna afgeneem, konsekwent met die logistieke model van die Amerikaanse geofisikus M King Hubbard.
Daar is sekere aannames onderliggend aan Hubbard se model. Dit is (1) dat petroleum ʼn onhernubare bron is, (2) dat dit biotiese in oorsprong is, en (3) dat dit in redelike vlak sedimentêre reservoirs onder antikliene versamel, waar dit dan ontgin kan word.
Hubbard se model aanvaar verder ook dat oliebronne in verskeie grade voorkom: Daar is velde wat maklik ontgin word om hoë graad ru-olie te lewer, daar is lae graad velde soos oliesande, en moeilik ontginbare velde soos diepsee-olievelde. Die verspreiding van bronne kwaliteit en kwantiteit veroorsaak dat ʼn geïntegreerde oliedeelstaat se produksie deur ʼn logistieke kurwe beskryf sal word.
Om ʼn kwalitatiewe prentjie te skilder, kan mens na die ontginning van ander ertse kyk, en die ontginning van kopermetaal is ʼn interessante geval wat in ʼn sekere sin soortgelyk aan ru-olieproduksie is.
Produksie van koper: Meeste kopererts bevat maar klein persentasies koper wat verbind is met ander waardelose minerale soos silikate. Deesdae bevat gemiddelde kopererts ongeveer 0.6% koper, en boonop maak die erts net omtrent 2% van die rots waarin dit voorkom uit. Daar word tans ongeveer 15 miljoen ton koper per jaar geproduseer, en as ons dit in die geskatte ontginbare koper in deel, dan is daar genoeg erts vir ongeveer 33 jaar, as ons dit teen 15 miljoen ton per jaar produseer.
Die bostaande is ʼn vereenvoudigde beskrywing, en beraam die skatting dat daar ongeveer 470 miljoen ton kopermetaal in erts is wat nog ontginbaar is. Daar is egter baie meer koper as dit op aarde. Daar is ten miste 10 keer meer koper in seewater opgelos, en ʼn verdere 10 keer soveel koper in die aardkors as wat daar in seewater is. As die 470 miljoen ton opraak na 33 jaar, dan kan ons koper uit seewater ontgin, en as dit ooit opraak, dan uit die aardkors uit? Of nie?
Die antwoord is natuurlik dat ons waarskynlik nooit ekonomiese hoeveelhede koper uit seewater sal ontgin nie. Die rede hiervoor is taamlik kompleks, maar is ʼn gevolg van die tweede wet van termodinamika. Koper-atome wat in seewater voorkom moet gekonsentreer word, en dit verg baie energie, waarskynlik so baie dat dit nooit ekonomies gedoen kan word nie (al bestaan die tegnologie om dit te doen reeds). Derhalwe is ons beperk tot hoërgraad kopererts, en as dié ooit skaars raak, sal koper skaars word.
Daar was in historiese tydvakke maklik ontginbare koperneerslae, waaruit antieke beskawings brons vervaardig het vir wapentuig en ander gebruike in die bronstydperk. Daardie maklike bronne is reeds uitgeput, en het miskien minder as 1% van die koper gelewer wat ons reeds ontgin het. Die verskeie grade van kopererts wat ons vind, met die maklikste wat eerste ontgin word, dui aan dat Hubbard se logistieke model van pas is. Koper produksie sal toeneem, piek, en daarna afneem. Die afname in koper-produksie sal ook gepaardgaan met die verbeterde tegnologie en meer energie vereistes as wat die makliker erts gebruik het.
Deesdae word 30% van die wêreld se koper in Chili geproduseer, en ʼn logistieke benadering toon aan dat koperproduksie in Chili (en dus wêreldwyd) deur piek produksie sal gaan in die volgende dekade. Groot hoeveelhede koper word as skraap-metaal herwin en weer gebruik, maar koper word ook opgebruik in ander aktiwiteite, soos in die elektroniese industrie. Mens kan kontroleer vir die herwinning van afvalmetaal in kopermetaalproduksie, maar dit maak nie juis ʼn groot verskil nie. Ten beste skuif dit die datum vir piekproduksie met ʼn paar jare terug, omdat dit net nog ʼn bron vir kopermetaal is (en ʼn taamlike maklike een).
Dit is die wese van dit ontginning van uitputbare natuurlike bronne – die hoogste graad bronne word eerstens ontwikkel, en soos die uitgeput word, beweeg ons af na laer graad bronne wat moeiliker ontginbaar is. Met elke afname in die kwaliteit van die bron vermenigvuldig die hoeveelheid kopermetaal wat ons kan ontgin, maar dit gaan gepaard met skerp toenames in die energie-uitgawes per ton koper wat ontgin word. In moderne tydvakke het petroleum en petroleumtegnologie in die vorm van dieselenjins en hoogoonde tesame met geochemiese tegnieke dit moontlik gemaak om kopermetaal te ontgin uit rotse wat net 0.6% persent koper bevat.
As ons om een of ander rede weer verval tot ʼn pre-industriële beskawing sal daar nêrens genoegsaam kopererts van voldoende kwaliteit wees wat met primitiewe tegnieke ontginbaar is nie. Die bronstydperk was dus eenmalig in die mens se geskiedenis.
Hier moet 'n mens nie energie met tegnologie verwar nie, die twee begrippe is nie dieselfde nie: Tegnologie laat ons toe om energie meer effektief te aan te wend, maar ons sal byvoorbeeld nooit tegnologie aanwend om koper ekonomies uit seewater te herwin nie omdat daar fundamentele limiete is in terme van energie, selfs al is die tegnologie volmaak. Tegnologie om koper uit seewater te herwin kan dus maklik ontwikkel word, maar niemand doen dit nie, omdat dit heeltemal te duur is.
Olie-produksie: Die kwalitatiewe beskrywing van koper-produksie is toepasbaar op petroleumontginning. Daar word geskat dat daar ten minste 1 triljoen vate olie steeds in plek is in die wêreld se ontginbare olievelde. Daar is ook reeds 1 triljoen vate reeds ontgin. Die olie wat reeds ontgin is, was “makliker” olie – so maklik dat dit beraam word dat vir elke vat olie wat in energie gespandeer is om olie in die 1950s te herwin, tot 100 vate teruggekry is. Die verhouding het teruggesak tot ongeveer 14 tot 1 vandag, en sal verder afneem omdat mense steeds die maklikste beskikbare bronne eerstens herwin. Die verhouding kan selfs so ver as 3:2 daal in oliesande (wat reeds ontgin word om in die aanvraag te voorsien). Anders as koper, word al die petroleum wat ons ontgin opgebruik in ons ekonomie, en Hubbard se model voorspel ʼn piek in produksie tussen 2005 en ongeveer 2012 (maar sommige ontledings suggereer ʼn datum tot so laat as 2025).
Soortgelyk aan die ontginning van koper, is daar fundamentele limiete aan die ontginning van petroleum, wat ons in energie-in, energie-uit, terme beskryf. As ons een eenheid energie in petroleum gebruik om petroleum wat een eenheid energie bevat te herwin, dan het ons ʼn 0% wins op ons belegging, terwyl ons tyd gemors het in die proses. Dit sou beter wees om daardie energie aan te wend vir ʼn ander doel.
Dit is waar dat beter tegnologie kan help, maar om tegnologie te ontwikkel gebruik self energie, en die hele proses om tegnologie te verbeter is onderhewig aan die wet van afnemende opbrengs. Daar is derhalwe ʼn harde limiet, wat perke plaas op ons vermoëns om tegnologie en produksie arbitrêr te verbeter.
ʼn Abiotiese oorsprong vir petroleum kan die prentjie ietwat verander. Dit sou beteken dat olievelde weer aangevul sal word met petroleum wat dieper uit die aarde se kors perkoleer, en dat selfs tans uitgeputte velde later weer ontgin kan word. As die hernuwing van ʼn veld deur abiotiese petroleum oor tydskale van honderde jare plaasvind, is dit nie ʼn faktor in huidige olieproduksie nie, en sal dit Piekolie nie affekteer nie.
Olievelde en selfs hele oliestreke word in net 2 tot 3 dekades ontgin, soos mens in die Noordsee, die VSA en Meksiko se velde opmerk. As abiotiese bronne ʼn verskil in die piek produksie van ru-olie gaan maak, moet dit vloei oor enkele dekades. Dit wil sê, die vloei van abiotiese olie moet ʼn veld redelik affekteer binne tydperke van 2 of 3 dekades.
Daar is geen bewyse tans beskikbaar wat bostaande suggereer nie. Die VSA se olievelde het reeds in 1970 gepiek, en selfs na amper 40 jaar is daar ʼn jaar oor jaar se afname in produksie. Nuwer tegnologie, die teoretiese effekte van abiotiese bronne, dieper en meer boorgate, …kortom niks, kan die afname in Amerikaanse produksie skynbaar omkeer nie.
Dit sal ook eindelik dieselfde met Saoedi-Arabië se velde wees, in welke geval die wêreldproduksie deur sy piek gaan. Niemand weet wat dan sal gebeur nie, maar in deel IV van die rubriek, bespiegel ek oor die toekoms nadat olieproduksie deur sy piek gegaan het. Laat ek net finaal opmerk dat mense oor 500 jaar sal terugkyk op ons olie-beskawing, en dat hulle dit as ʼn abnormale tydperk sal beskryf. As daar geen abiotiese petroleum is nie, is die olietydperk, net soos die bronstydperk, ʼn eenmalige era in die mens se geskiedenis.
