La lutita bituminosa (también conocida como esquisto bituminoso o pizarra bituminosa) es un término general aplicado a un grupo de rocas con la suficiente abundancia en material orgánico (llamado querógeno) como para producir petróleo a través de destilación. El querógeno en la lutita bituminosa puede ser convertido en petróleo a través del proceso químico conocido como pirólisis. Durante la pirólisis, la lutita bituminosa es calentada hasta 445-500 °C en ausencia de aire, mientras el querógeno es convertido en petróleo y separado, un proceso llamado "retorting". Estudios recientes en Jordania permiten procesar a menores temperaturas (véase "Minería" abajo). La lutita bituminosa ha sido también quemada directamente como un combustible a bajo-grado. La Administración de Información Energética de Estados Unidos estima que del suministro mundial de lutita bituminosa de 2,6 billones de barriles de aceite renovable, unos 1,0-1,2 billones de barriles se encuentran en Estados Unidos. Sin embargo, intentos por desarrollar dichas reservas han estado activos por más de 100 años con éxito limitado.
Estonia, Rusia, Brasil, y China son países con extracción leve de lutita bituminosa debido a factores económicos y medioambientales.
La lutita bituminosa se considera formada por el depósito de materia orgánica en lagos, lagunas y áreas estuarinas restringidas como los lagos oxbow y muskegs. Generalmente, la lutita bituminosa es considerada como formada por acumulación de desechos algales.
Las lutitas bituminosas (esquistos bituminosos) son rocas metamórficas arcillosas, generalmente negruzcas, que contienen materiales inorgánicos y orgánicos, procedentes de la fauna y la flora acuáticas (en lenguaje coloquial serían rocas empapadas de petróleo). Este material es transformado diagénicamente en medio reductor y da lugar a materia orgánica compleja con un elevado peso molecular. La composición de los esquistos bituminosos es:
C= 80% , H=10%, O=6%, N=3%, S=1%
El contenido en petróleo de los esquistos bituminosos varía enormemente, de forma que de una tonelada pueden extraerse de 75 a 125 litros de petróleo. El proceso de extracción del petróleo consiste en la trituración, combustión en hornos y extracción.
El mayor yacimiento en la actualidad se encuentra en Queensland (Australia).
Cuando las plantas mueren en estos ambientes pantanosos, sus biomasas son depositadas en ambientes acuáticos anaeróbicos donde los bajos niveles de oxígeno previenen su completo deterioro por bacterias. Para masas de materia orgánica no descompuesta y que será preservada en forma de lutita bituminosa, el ambiente debe mantenerse quieto por períodos prolongados de tiempo para secuencias de materia algal lo suficientemente gruesas. A diferencia del carbón, la lutita bituminosa no requiere necesariamente bajo contenido de minerales y cenizas, pues no es usado para combustión, y el gasto de mineral en plantas licuefaccionadas es más fácil de tratar.
Eventualmente, y a menudo por el inicio de la orogenia o eventos tectónicos, el ambiente algal pantanoso es interrumpido y la acumulación de lutita bituminosa cesa. Otro importante control en la preservación y distribución de lutita bituminosa en lutita bituminosa lacustrine son a nivel lago y nivel salinidad.
La acumulación sobre el pantano algal convierte la materia orgánica a querógeno a través de los siguientes procesos;
Compactación, debido al peso de los sedimentos en el carbón que aplana la materia orgánica
Remoción de agua contenida en la turba entre los fragmentos de planta
Con compactación al vuelo, remoción de agua de la estructura inter-celular de las plantas fosilizadas
Con calor y compacción, remoción de agua molecular
Metanogenesis; similar al tratamiento de madera en una cocina de presión, el metano es producido, lo que remueve hidrógeno y algo de carbón, así como oxígeno.
Deshidratación, que remueve grupos hidróxilos de la celulosa y otras moléculas de plantas, resultando en la producción de carbón con hidrógeno reducido.
Sin embargo, el calor y la presión no fueron lo suficientemente grandes como en procesos similares que forman petróleo. La lutita bituminosa es conocida como 'roca que se quema'.
La lutita bituminosa ha sido usada desde tiempos ancestrales y puede utilizarse directamente como combustible al igual que el carbón. Los usos modernos de la lutita bituminosa para la preparación de aceite data de Escocia en la década de 1850. En 1847, el Dr James Young preparó aceite iluminador, lubricando aceite y cera a partir de carbón. Luego se restableció en Edimburgo donde se hallaban los depósitos de lutita bituminosa. En 1850 patentó el proceso de cracking de aceite. El aceite de lutita bituminosa fue producido en esa región desde 1857 hasta 1962, cuando la producción fue cancelada debido al bajo costo del petróleo.