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terça-feira, 7 de agosto de 2012

Artigos: A Importância do Petróleo


O petróleo é um líquido oleoso, cuja cor varia segundo a origem, oscilando do negro ao âmbar. É encontrado no subsolo, em profundidades variáveis (podem haver acumulações tanto a poucos metros da superfície terrestre, quanto a mais de 3 mil metros de profundidade) e é muito rico em hidrocarbonetos (HC).
Um pouco de História
  Há muito, os antigos conheciam o petróleo e alguns de seus derivados, como o asfalto e o betume. Contudo, não se sabe exatamente quando eles despertaram a atenção do homem.  Na fase pré-histórica da utilização do petróleo, referências esparsas nos levam a crer que era conhecido do homem há 4 mil anos a.C.
Foi descrito por Plínio em sua História Natural e, segundo Heródoto, grande historiador do século V a.C, Nabucodonosor usou o betume como material de liga na construção dos célebres jardins suspensos da Babilônia.
De acordo com a Bíblia, foi usado na Torre de Babel e na Arca de Noé (Gênesis - cap. 6, V. 14) como asfalto, para sua impermeabilização. Além disso, uma descoberta arqueológica, efetuada há alguns anos atrás, revelou indícios do emprego do asfalto, no século IV, como material de construção de cidades.
Na Ásia Menor (Oriente Médio), onde se encontram atualmente as maiores jazidas petrolíferas do mundo, o imperador Alexandre, o Grande, da Macedônia, numa de suas expedições observou, a presença de chamas surgidas do seio da terra e de uma fonte de combustível que chegava a formar um lago.
Os egípcios utilizavam o petróleo para embalsamento de mortos ilustres e como elemento de liga nas suas seculares pirâmides, ao passo que os romanos e gregos usavam-no para fins bélicos.
Muito antes da descoberta do Novo Mundo, os indígenas das Américas do Norte e Sul, serviam-se do petróleo ou de alguns de seus derivados naturais para inúmeras aplicações - entre elas a pavimentação das estradas do império inca.
(Artigo extraído do "O mundo fabuloso do petróleo" editado pelo Serviço de Relações Públicas - Petróleo Brasileiro S.A.)
 


  Extração do petróleo.  

1. Origem:
Diversas teorias tentam explicar a origem do petróleo. Atualmente, a mais aceita entre os geólogos é a de que seja oriundo de substâncias de natureza orgânica.
Com base na teoria orgânica da origem do petróleo, o mesmo deverá ser encontrado com maior probabilidade nas áreas em que, no decorrer de diferentes eras geológicas, houve deposição de rochas sedimentares e acumulação de restos orgânicos.Fica então,  praticamente excluída a possibilidade da presença de petróleo nas rochas ígneas e metamórficas, porém, a confirmação só é possível com a perfuração.
2. A prospecção:
Antigamente, em certas regiões dos EUA, a presença de água era muito rara e na sua busca foi perfurado o primeiro poço de petróleo (1859). Mas foi apenas na segunda metade do século XIX que o petróleo começou a ser aproveitado industrialmente em Tittusville pelo Coronel Edwin L. Drake. O poço tinha a profundidade de 21 metros e foi perfurado por uma broca que perfurava pelo sistema de bate-estaca. Sua produção era de 19 barrís (3 metro cúbicos/dia). 
Uma das primeiras utilizações do petróleo foi como combustível, principalmente na iluminação, substituindo o óleo de baleia. 
Como era muito inflamável o petróleo passou a ser refinado em alambiques, obtendo-se assim, o querosene. 
Com a invenção dos motores de explosão e a diesel (1887), as frações do petróleo que eram desprezadas, passaram a ter novas aplicações. 
Hoje, a exploração do petróleo se processa em bases científicas. A Geologia utiliza-se de ciências auxiliares, como: estudo das rochas no tempo e no espaço de sua origem; estudo dos microorganismos fósseis; estudo minucioso das rochas e mapeamento aéreo fotográfico, além dos métodos geofísicos e geoquímicos. Mais atualmente, estes estudos são facilitados pelo emprego da computação eletrônica.

3. Perfuração:
O primeiro método de perfuração consistia em escavar a terra.Para alcançar maiores profundidades, o método mais rápido de perfuração é o rotativo. 
Em geral um poço é perfurado verticalmente. Pelo método rotativo, a coluna de perfuração, tendo na ponta uma broca, vai penetrando no solo. Em determinados intervalos retiram-se amostras que vão sendo analisadas no decorrer da operação. Algumas vezes a perfuração é feita de maneira direcional para debelar um incêncio ou controle de jorro de petróleo. 
A 4000 metros de profundidade, em camadas de rochas sedimentares, o poço sofre uma pressão de mais de 400 atmosferas (400 kg por cm2 ).Para equilibrar a pressão interna com a externa é injetada no poço uma mistura especial de lama - argila e água - que vai sendo despejada à medida que a sonda se aprofunda. 
A imagem de um poço jorrando explosivamente já é retrato do passado. 
Para os trabalhos de perfuração exploratória no mar,são empregadas unidades perfuradoras que podem ser do tipo submersíveis, auto-eleváveis (ambas com apoio no fundo do mar), semi-submersíveis e flutuantes.

4. Tipos de petróleo:
americano (EUA e BRASIL)parafínicosrico em hidrocarbonetos da série dos alcanos*.
cáucaso (RUSSO)cicloparafínicosrico em hidrocarbonetos da série dos ciclo-alcanos.
indonésia (BORNÉU)benzênicosrico em hidrocarbonetos da série dos aromáticos.
*ALCANOS ou HIDROCARBONETOS PARAFÍNICOS (parafínico = pouca afinidade = baixa reatividade química)
São hidrocarbonetos de cadeia aberta (acíclica ou alifática) e saturada (apenas ligações simples do tipo sigma).
Possuem fórmula geral :  CnC2n+2
Exemplos: CH4  metano ; C2H6  etano ; C3H propano ; C4H10  butano ; etc.
GLP (gás liquefeito do petróleo = gás de cozinha = mistura de propano e butano).

5. Refino do petróleo:
A primeira etapa do refino, consiste na destilação fracionada que é feita na Unidade de Destilação Atmosférica, por onde passa todo o óleo cru a ser refinado. O óleo préaquecido penetra na coluna ou torre de fracionamento que possui uma série de pratos. O petróleo aquecido sobe pela coluna e à medida que vai passando pelos pratos sofre condensação, separando-se em diversas frações.
  b_480_300_16777215_0___images_stories_quimica_refinodopetroleo.jpg 
  
 

" fração "
gás natural ....................................... 
gás engarrafado (GLP) ..................... 
solventes ......................................... 
gasolina ..........................................
querosene ....................................... 
óleo diesel ......................................
óleo combustível ............................. 
óleo lubrificante ..............................
parafina ......................................... 
asfalto ............... resíduo final.
"composição em hidrocarbonetos"
 metano e etano. 
 propano e butano (gás de cozinha). 
 C5H12 aC7H16  
.C6H14 aC10H22. (*) 
 C10H22 aC15H32 .(*) 
 C15H32 ..... (a cadeia vai aumentando de 
tamanho e vai crescendo a massa molecu-
lar. Passando da fase gasosa para a sólida.) 

(*) varia de acordo com a refinaria.

 6. Craqueamento ou pirólise (cracking) :
Como a produção de petróleo não crescia no mesmo ritmo do mercado consumidor, foram realizados estudos no sentido de melhor aproveitamento dos resíduos, levando a indústria ao craqueamento térmico. 
  
Moléculas de  C14 a C16  são aquecidas na presença de catalisadores (alumina Al2O3) e sofrem decomposição térmica, produzindo mais gasolina* (faixa de C6H14  aC10H22 ).
* A gasolina é uma mistura de hidrocarbonetos da série dos alcanos ou parafinas, cuja composição química varia de acordo com a destilação fracionada adotada pela refinaria.
A mistura pode ser de :  C6H14 a C10 H22
C6H14a C12 H26

Costuma-se representar a gasolina pela fórmula: C8H18  (média entre os componentes da mistura). 
 

C15H32querosene 
(catalisador e aquecimento) 
 
" alcanos " C6H14  C7H16C8H18 C9H20 C10H22C11H24 C12H26 C13H28  " alcenos " C9H18  C8H16 C7H14 C6H12 C5H10   C4H8C3H6 C2H4  ( gás do craqueamento )

A produção da gasolina aumentou, apresentando ainda melhor qualidade.

7. Alquilação :
Moléculas pequenas de alcanos e alcenos (resultantes do craqueamento) se juntam, originando moléculas maiores, produzindo mais gasolina (processo inverso do craqueamento). C4H10  +  C4H8  ------->  C8H18 C3H8+  C3H6 -------> C6H14 8. Índice de octanagem:
- gasolina de baixa octanagem (não resiste à compressão) sofre combustão prematura, pela simples compressão. 
  - gasolina de alta octanagem (resiste à compresão) sofre combustão diante de uma faísca produzida pela vela do motor.
  
Teste de Laboratório Gasolina constituída apenas de " n.heptano " = índice de octanagem =zero. 
Gasolina constituída apenas de "  isoctano  " = índice de octanagem = 100 .

OBS.: Quando uma gasolina é referida como sendo de 70 octanos, significa que ela oferece uma resistência à compressão equivalente a uma mistura de: 30% de n.heptano + 70% de isoctano (testada em laboratório*)
TESTE DE LABORATÓRIO
  Gasolina de 40 octanos:  60% de n.heptano + 40% de isoctano.
  Gasolina de 80 octanos:  20% de n.heptano +  80% de isoctano. 
  Obs.: quanto mais alto o índice de octanos, maior a resistência que a gsolina oferece à compressão..
 
A qualidade da gasolina é melhorada pela adição de substâncias denominadas "anti-detonantes".

O Brasil já utilizou o tetraetil-chumbo  (chumbo-tetraetila)  Pb(C25)4 para melhorar a qualidade da gasolina. Atualmente, a gasolina é misturada com álcool etílico (etanol ou álcool comum), o que melhora sua resistência à compressão.
O tetraetil-chumbo foi substituído por ser nocivo ao meio ambiente (emitia vapores de chumbo na atmosfera e o chumbo é altamento tóxico).