หินน้ำมัน (Oil Shale) หินน้ำมัน คือ หินตะกอนเนื้อละเอียดที่มีการเรียงตัวเป็นชั้นบาง ๆ มีสารประกอบอินทรีย์ที่สำคัญคือ เคอโรเจน (kerogen) แทรกอยู่ระหว่างชั้นหินตะกอนโดยทั่วไปมีความถ่วงจำเพาะ 1.6—2.5 ในหินน้ำมันมีหินตะกอนเนื้อละเอียดขนาดตั้งแต่หินทรายแป้งลงมา ส่วนใหญ่เป็นหินดินดาน มีสีน้ำตาลอ่อนจนถึงน้ำตาลแก่ มีอินทรีย์สารที่เรียกว่าเคอโรเจน (kerogene) เป็นสารน้ำมันปนอยู่ในเนื้อหินแทรกเรียงตัวอยู่ในชั้นบาง ๆ
กระบวนการเกิดหินน้ำมัน มาจากการสะสมและทับถมตัวของซากพืชจำพวกสาหร่าย และสัตว์พวกแมลง ปลา และสัตว์เล็ก ๆ อื่น ๆ ภายใต้แหล่งน้ำที่ภาวะเหมาะสมซึ่งมีปริมาณออกซิเจนจำกัด มีอุณหภูมิสูง และถูกกดทับจากการทรุดตัวของเปลือกโลกเป็นเวลานับล้านปี ทำให้สารอินทรีย์ในซากพืชและสัตว์เหล่านั้นเกิดการเปลี่ยนแปลงเป็นสารประกอบเคอโรเจน ผสมกับตะกอนดินทรายจนกระทั่งที่ถูกอัดแน่นกลายเป็นหินน้ำมัน
หินน้ำมันแต่ละแห่งในโลกมีช่วงอายุตั้งแต่ 3 — 600 ล้านปี หินที่เป็นแหล่งกำเนิดหินน้ำมันจะคล้ายกับหินที่เป็นแหล่งกำเนิดปิโตรเลียม แต่หินน้ำมันอาจมีปริมาณเคอโรเจนมากถึงร้อยละ 40 ในขณะที่ปิโตรเลียมมีประมาณร้อยละ 1
ส่วนประกอบของหินน้ำมัน มี 2 ประเภท ดังนี้
1) สารประกอบอนินทรีย์ ได้แก่ แร่ธาตุต่าง ๆ ที่ผุพังมาจากชั้นหินโดยกระบวนการทางกายภาพและทางเคมี ประกอบด้วยแร่ธาตุที่สำคัญ 2 กลุ่มใหญ่ ๆ คือ
- กลุ่มแร่ซิลิเกต ได้แก่ ควอทซ์ เฟลสปาร์ เคลย์
- กลุ่มแร่คาร์บอเนต ได้แก่ แคลไซต์ โดโลไมต์
นอกจากนี้ ยังมีแร่ซัลไฟด์อื่น ๆ และฟอสเฟต ปริมาณแร่ธาตุในหินน้ำมันแต่ละแห่งจะแตกต่างกันตามสภาพการกำเนิด การสะสมตัวของหินน้ำมัน และสภาพแวดล้อม
2) สารประกอบอินทรีย์ ประกอบด้วยบิทูเมน และเคอโรเจน บิทูเมนละลายได้ในเบนซิน เฮกเซน และตัวทำละลายอินทรีย์อื่น ๆ จึงแยกออกจากหินน้ำมันได้ง่าย เคอโรเจนไม่ละลายในตัวทำละลาย หินน้ำมันที่มีสารอินทรีย์ละลายอยู่ในปริมาณสูงจัดเป็นหินน้ำมันคุณภาพดี เมื่อนำมาสกัดควรให้น้ำมันอย่างน้อยร้อยละ 50 ของปริมาณสารอินทรีย์ที่มีอยู่ แต่อาจได้น้ำมันเพียงร้อยละ 30 หรือน้อยกว่า แต่ถ้ามีสาร
อนินทรีย์ปนอยู่มาก จะเป็นหินน้ำมันคุณภาพต่ำ
หินน้ำมันส่วนใหญ่แล้วชาวบ้านจะเรียกกันว่า หินติดไฟหรือหินดินดานน้ำมัน เพราะสามารถจุดไฟติดได้ ชาวบ้านนำมาทำเป็นเชื้อเพลิงในการก่อไฟ นอกจากนี้แล้ว ยังมีการนำหินน้ำมันมาใช้ประโยชน์ในด้านอื่น ๆ โดยนำมากลั่นเอาน้ำมันมาใช้เป็นเชื้อเพลิงและประโยชน์อื่น ๆ หินน้ำมันที่มีคุณภาพดีจะมีสีน้ำตาลไหม้จนถึงสีดำ มีลักษณะแข็งและเหนียว เมื่อสกัดหินน้ำมันด้วยความร้อนที่เพียงพอ เคอโรเจน จะสลายตัวให้ น้ำมันหิน ซึ่งมีลักษณะคล้ายน้ำมันดิบ ถ้ามีปริมาณมากก็จะได้น้ำมันหินมาก
สำหรับการใช้ประโยชน์ จากหินน้ำมันนั้น ในปัจจุบันได้มีการใช้ใช้เป็นแหล่งพลังงานได้เช่นเดียวกับถ่านหิน หินน้ำมัน 1000 กิโลกรัม เมื่อนำมาผ่านกระบวนการสกัด สามารถสกัดเป็นน้ำมันหินได้ประมาณ 100 ลิตร โดยนำไปทำผลิตภัณฑ์ที่ได้ประกอบด้วยน้ำมันก๊าด น้ำมันตะเกียง พาราฟิน น้ำมันเชื้อเพลิง น้ำมันหล่อลื่น ไข แนฟทา และแอมโมเนียซัลเฟต นอกจากนี้แล้วยังมีแร่ธาตุที่มีอยู่ในหินน้ำมัน ที่เป็นสารประกอบที่เกิดขึ้นจากการกระบวนการสกัดหินน้ำมัน คือ ยูเรเนียม วาเนเดียม สังกะสีโซเดียมคาร์บอเนต แอมโมเนียมซัลเฟต และกำมะถัน น้ำมัน นอกจากนี้แล้วยังมีผลพลอยได้จากส่วนต่าง ๆ เหล่านี้สามารถนำไปใช้ผลิต ใยคาร์บอน คาร์บอนดูดซับ คาร์บอนแบล็ก และปุ๋ยคอโรเจน
ในปัจจุบันมีการใช้พลังงานเชื้อเพลิงเป็นจำนวนมากขึ้น ทำให้มีการศึกษาค้นคว้าวิจัยเชื้อเพลิงและพลังงานในรูปแบบต่าง ๆ นำมาใช้เป็นพลังงานทดแทน จากบทความ การใช้หินน้ำมันในอุตสาหกรรมการก่อสร้าง ของ อาจารย์ปิติวัฒน์ วัฒนชัย อาจารย์ภาควิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ได้กล่าวไว้ว่า “หินน้ำมันได้มีการศึกษาค้นคว้าวิจัยทั้งในประเทศและต่างประเทศ พบว่าการใช้ประโยชน์จากหินน้ำมันโดยการนำไปใช้สำหรับสกัดเอาน้ำมันนั้นค่อนข้างมีกรรมวิธียุ่งยากซับซ้อนและต้องใช้พลังงานความร้อนให้กับหินน้ำมันสูงเป็นการสิ้นเปลืองพลังงาน
ดังนั้นการใช้ประโยชน์จากนำหินน้ำมันเป็นเชื้อเพลิงให้พลังงานโดยตรง พร้อมทั้งนำขี้เถ้าและกากหินน้ำมันที่เป็นผลิตภัณฑ์พลอยได้มาพัฒนาเป็นส่วนผสมในคอนกรีต เพื่อให้ได้คอนกรีตที่มีคุณภาพทางเคมีและคุณสมบัติทางฟิสิกส์ที่ดีขึ้น และใช้งานได้จริง อีกส่วนหนึ่งคือการใช้หินน้ำมันเป็นวัตถุดิบของส่วนผสมขั้นต้นในการผลิตปูนซีเมนต์ซึ่งสามารถช่วยลดพลังงานจากภายนอกที่ต้องป้อนเข้าสู่กระบวนการผลิตปูนเม็ด และได้ปูนซีเมนต์ที่มีคุณภาพดี สามารถนำไปใช้ในอุตสาหกรรมก่อสร้างได้”
แหล่งหินน้ำมันที่สำคัญในประเทศไทยได้แก่ แหล่งที่อำเภอแม่สอด แม่ระมาด และอำเภออุ้มผาง จังหวัดตาก บ้านป่าคา อำเภอลี้ จังหวัดลำพูน และที่อำเภอเมือง จังหวัดกระบี่ สำหรับประเทศไทยแล้วหินน้ำมันแม่สอดมีศักยภาพที่จะใช้เป็นวัตถุดิบเพื่อป้อนเข้าสู่เตาเผากระบวนการผลิตปูนเม็ดในการผลิตปูนซีเมนต์ รวมถึงการใช้กาก และขี้เถ้าหินน้ำมันเป็นส่วนผสมในการผลิตปูนซีเมนต์ และวัสดุก่อสร้างทำให้ประหยัดค่าใช้จ่าย ทั้งนี้ยังต้องการพัฒนาทางเทคโนโลยีการใช้หินน้ำมันในอุตสาหกรรมการก่อสร้างต่อไป ซึ่งจะเป็นประโยชน์อย่างมหาศาลต่อประเทศไทยในอนาคต
จะเห็นได้ว่ากระบวนการเกิดพลังงานเชื้อเพลิงธรรมชาตินั้นมีกระบวนการสะสม ที่ใช้ระยะเวลามาอย่างยาวนาน โดยมนุษย์เรานำมาใช้เอื้ออำนวยความสะดวกในยุคปัจจุบัน ดังนั้นเราควรใช้พลังงานที่มีอย่างรู้คุณค่าให้เกิดความคุ้มค่าในการใช้พลังงานอย่างแท้จริง “คิดก่อนใช้ รู้ใช้อย่างมีค่าไม่สูญเปล่า”
สนับสนุนข้อมูลโดย
สมาคมธรณีวิทยาแห่งประเทศไทย
ติดต่อ:
facebook.com/รอบรู้ กับธรณี