sexta-feira, 14 de junho de 2013

Petróleo: Origem

Introdução

A hipótese mais aceita leva em conta que, com o aumento da temperatura, as moléculas do querogênio começariam a ser quebradas, gerando compostos orgânicos líquidos e gasosos, num processo denominado catagênese. Para se ter uma acumulação de petróleo seria necessário que, após o processo de geração (cozinha de geração) e expulsão, ocorresse a migração do óleo e/ou gás através das camadas de rochas adjacentes e porosas, até encontrar uma rocha selante e uma estrutura geológica que detenha seu caminho, sobre a qual ocorrerá a acumulação do óleo e/ou gás em uma rocha porosa chamada rocha reservatório. É de aceitação para a maioria dos geólogos e geoquímicos, que ele se forme a partir de substâncias orgânicas procedentes da superfície terrestre (detritos orgânicos), mas esta não é a única teoria sobre a sua formação.

Uma outra hipótese, datada do século XIX, defende que o petróleo teve uma origem inorgânica, a partir dos depósitos de carbono que possivelmente foram formados com a formação da Terra.

Antiguidade

Registros históricos da utilização do petróleo remontam a 4 000 a.C. devido a exudações e afloramentos frequentes no Oriente Médio. Os povos da Mesopotâmia, do Egito, da Pérsia e da Judeia já utilizavam o betume para pavimentação de estradas, calafetação de grandes construções, aquecimento e iluminação de casas, bem como lubrificantes e até laxativo. Os chineses já perfuravam poços, usando hastes de bambu, no mínimo em 347 a.C.

 
Amiano Marcelino, historiador do período final do Império Romano, menciona o óleo da Media, usado em flechas incendiárias, e que não era apagado com água, apenas com areia; um outro óleo, mais viscoso, era produzido na Pérsia, e chamado na língua persa de nafta.
No início da era cristã, os árabes davam ao petróleo fins bélicos e de iluminação. O petróleo de Bacu, no Azerbaijão, já era produzido em escala comercial, para os padrões da época, quando Marco Polo viajou pelo norte da Pérsia, em 1271.

Origens da indústria petrolífera

A moderna indústria petrolífera data de meados do século XIX. Em 1850, James Young, na Escócia, descobriu que o petróleo podia ser extraído do carvão e xisto betuminoso, e criou processos de refinação. O primeiro poço moderno foi perfurado em Bibiheybət (Bibi-Heybat), próximo a Bacu, no Azerbaijão, no ano de 1846. O Azerbaijão foi o maior produtor de petróleo no século XIX e no final desse sua produção era de mais da metade da produção mundial. O primeiro poço comercial da Romênia foi perfurado em 1857. O primeiro poço nas Américas foi perfurado no Canadá, em 1858. Em agosto de 1859 o norte-americano Edwin Laurentine Drake perfurou o primeiro poço nos Estados Unidos para a procura do petróleo (a uma profundidade de 21 metros), no estado da Pensilvânia. O poço revelou-se produtor e a data passou a ser considerada, pelos norte-americanos, a do nascimento da moderna indústria petrolífera. A produção de óleo cru nos Estados Unidos, de dois mil barris em 1859, aumentou para aproximadamente três milhões em 1863, e para dez milhões de barris em 1874.

Atualmente

Por ser a principal fonte de energia do planeta, o petróleo já foi motivo de algumas guerras, como a Primeira Guerra do Golfo, a Guerra Irã-Iraque, a luta pela independência da Chechênia e a invasão estadunidense no Iraque, em 2003. Sem dúvida, a existência de petróleo é um sinônimo de riqueza e poder para um país. O combustível se tornou ainda mais valorizado após a criação da OPEP (Organização dos Países Exportadores de Petróleo), que nasceu com o fim de controlar preços e volumes de produção e pressionar o mercado.
Atualmente, os dez maiores produtores de petróleo do mundo são: Rússia, Estados Unidos, Arábia Saudita, Irã, Iraque, Kuwait, Emirados Árabes Unidos, Venezuela, México e Inglaterra.




Petróleo: Constituição, Processos de Extração e Meio Ambiente

O petróleo é encontrado em bolsões profundos em terra firme e abaixo do fundo do mar. Para realizar a sua exploração são necessários basicamente três passos importantes:

1º Prospecção: é a localização de bacias sedimentares por meio de análise detalhada do solo e do subsolo.
O geólogo que determina a probabilidade de haver rochas-reservatório com petróleo aprisionado pode fazê-lo de diversas maneiras, como por meio de imagens de satélites. Ele também utiliza alguns equipamentos; veja alguns deles:
  • Gravímetro: detecta sutis variações na gravidade que indicam o fluxo subterrâneo do petróleo;
  • Magnetômetros: mede minúsculas mudanças no campo magnético, também causadas pelo fluxo do petróleo;
  • Sniffers (farejadores): narizes eletrônicos que detectam a presença de hidrocarbonetos (constituintes do petróleo);
  • Sismólogos: esses aparelhos criam ondas de choque que passam pelas rochas e depois são refletidas para a superfície. Essas ondas podem ser criadas por canhões de ar comprimido, que disparam pulsos de ar na água e, por meio de hidrofones, captam as ondas refletidas. Também é possível utilizar detonações com cargas explosivas no solo ou caminhões impactadores que golpeiam chapas pesadas dispostas no solo.




Uso de “cavalo de pau” (à esquerda) e torres de perfuração (ao fundo) para exploração do petróleo

Uso de “cavalo de pau” (à esquerda) e torres de perfuração (ao fundo) para exploração do petróleo

 


Esquema do canhão de ar comprimido



2º Perfuração: uma vez descobertas as jazidas de petróleo, realiza-se a marcação com coordenadas GPS e boias marcadoras sobre a água do mar. Se for na terra, realiza-se a perfuração do solo de um primeiro poço. Se realmente existir o petróleo, outros poços são perfurados e analisa-se se a extração é viável economicamente.
Essa perfuração, que pode atingir profundidades de 800 a 6.000 metros, é feita em terra por meio de sondas de perfuração e no mar com plataformas marítimas (imagem). As torres de perfuração podem ter uma broca simples com diamantes industriais; ou um trio de brocas interligadas com dentes de aço.



Esquema de uma torre de perfuração de petróleo




 3º Extração: na terra, o petróleo é encontrado acima de água salgada e embaixo de uma camada gasosa em alta pressão. Assim, quando o poço é perfurado, o petróleo pode jorrar espontaneamente até a superfície em razão da pressão do gás. Quando essa pressão diminui é necessário o uso de equipamentos (como o “cavalo de pau” mostrado na figura a seguir) que bombardeiam o petróleo para a superfície.



Extração de petróleo por meio de “cavalo de pau”


 Se o petróleo for muito denso é preciso injetar vapor de água aquecido sob pressão por meio de um segundo poço cavado no reservatório. O calor do vapor diminui a viscosidade do petróleo e a pressão ajuda a empurrá-lo para cima no poço.
No mar, essa extração é mais difícil, sendo feita com a utilização de equipamentos especiais de perfuração e extração por meio de bombas em plataformas e navios-sonda. Há varios tipos de plataformas para exploração de petróleo em alto-mar, veja as principais:




Principais tipos de plataformas para exploração de petróleo

 
Nas refinarias, o petróleo é submetido a uma destilação fracionada, sendo o resultado desse processo separado em grupos. Nesta destilação encontramos os seguintes componentes:
  • De 20 a 60 °C → éter de petróleo.
  • De 60 a 90 °C → benzina.
  • De 90 a 120 °C → nafta.
  • De 40 a 200 °C → gasolina.
  • De 150 a 300 °C → querosene.
  • De 250 a 350 °C → gasóleo (PT) ou óleo diesel (BR).
  • De 300 a 400 °C → óleos lubrificantes
  • Resíduos → asfalto, piche e coque.
  • Subprodutos → parafina e vaselina.


Tipos de petróleo
  • Petróleo Brent: petróleo produzido na região do Mar do Norte, provenientes dos sistemas de exploração petrolífera de Brent e Ninian. É o petróleo na sua forma bruta (crú) sem passar pelo sistema de refino.
  • Petróleo Light: petróleo leve, sem impurezas, que já passou pelo sistema de refino.
  • Petróleo Naftênico: petróleo com grande quantidade de hidrocarbonetos naftênicos.
  • Petróleo Parafínico: petróleo com grande concentração de hidrocarbonetos parafínicos.
  • Petróleo Aromático: com grande concentração de hidrocarbonetos aromáticos.

Petróleo & Meio Ambiente

Por se tratar de um produto com alto risco de contaminação, o petróleo provoca graves danos ao meio ambiente quando entra em contato com as águas de oceanos e mares ou com a superfície do solo. Vários acidentes ambientais envolvendo vazamento de petróleo (seja de plataformas ou navios cargueiros) já ocorreram nas últimas décadas. Quando ocorre no oceano, as consequências ambientais são drásticas, pois afeta os ecossistemas litorâneos, provocando grande quantidade de mortes entre peixes e outros animais marítimos. Nem sempre as medidas de limpeza conseguem minimizar o problema.

quinta-feira, 2 de maio de 2013

Química Ambiental



A Química Ambiental estuda os processos químicos que acontecem na natureza, sejam naturais ou causados pelo homem,que comprometem não só a saúde humana, mas de todo planeta. Assim o estudo destes processos químicos envolvem todas as mudanças e os danos que podem causar à humanidade.

Como essas transformações ameaçam o meio ambiente, há uma grande preocupação em entender os processos que a envolvem. Assim a química ambiental  abrange os mecanismos que definem e controlam a concentração das espécies químicas que precisam ser monitoradas. 

O trabalho do Químico Ambiental

O químico ambiental tem um amplo campo de atividades em que pode trabalhar, tais como: indústrias químicas em geral, indústrias de alimentos, indústrias metalúrgicas, indústrias de cosméticos, indústrias de mineração e várias outras. Estas se preocupam em preservar o meio ambiente a medida que se utiliza dos seus recursos para elaboração dos seus produtos.

A Química Ambiental expande os horizontes da química tradicional, ao propiciar parcerias em novos ramos como toxicologia,  engenharia sanitária e a biologia. 

Logo a química como uma ciência natural, atuando como a  ferramenta mais poderosa no resgate da importância da Química como uma das ciências que mais benefícios têm trazido ao homem.

Química Ambiental & Água


As moléculas de água que evaporam dos oceanos, rios e lagos formam as nuvens. Uma vez que as nuvens ficam pesadas o suficiente pode então chover no mesmo local onde houve a evaporação. Mas se essas nuvens forem transportadas pelos ventos pode chover em outro local. Sendo assim, nós aqui em Ribeirão Preto (interior de SP), podemos ter na nossa chuva, moléculas de água que saíram lá de Santos (litoral) ou do interior do estado de Minas Gerais, e viajaram com os ventos até aqui. Estes processos de evaporação, transporte e precipitação (chuva ou neve) fazem parte do chamado ciclo da água.


As águas subterrâneas também evaporam, pois estas molham o solo, que transpira. As plantas também transpiram, e assim, as nuvens também são formadas pelas moléculas de água com origem no solo e plantas. A água da chuva é percolada para o interior do solo com a ajuda das raízes das plantas, e assim vai penetrando mais e mais fundo, formando os lençóis freáticos. Sem as plantas grande parte da água escoa para os rios sem ter tempo de ser armazenada no subsolo.

Se chovesse sempre a mesma quantidade de água que evapora e escoa de cada região, então o volume de água disponível não mudaria. Mas sabemos que há secas até em cidades como Manaus, onde costuma a chover muito.

Olhe a Figura que mostra o ciclo da água, e note que a flecha foi colocada no sentido de transportar as nuvens dos oceanos para o continente. E se o sentido mudar? E se começar a chover mais sobre os oceanos e menos sobre o continente? Faltará água doce para re-abastecer nossos mananciais. A grande seca que ocorreu na Amazônia em 2005 foi por que o regime de ventos mudou, e deixou de transportar grandes quantidades de ar úmido do Oceano Atlântico para a Amazônia. No Brasil, a maior parte da nossa energia elétrica vem do represamento dos rios, onde a força das águas move as turbinas das usinas hidrelétricas. Como todos sabemos, se faltar água, faltará também energia.

Tratamento inicial:


Não há reações químicas envolvidas, somente processos físicos.
  • peneiramento: elimina as sujeiras maiores.
  •  sedimentação ou decantação: pedaços de impurezas que não foram retirados com o peneiramento são depositados no fundo dos tanques.
  • aeração: borbulha-se ar com o intuito de retirar substâncias responsáveis pelo mau cheiro da água (ácido sulfídrico, substâncias voláteis, etc).

 

Tratamento final:

  • coagulação ou floculação: neste processo as partículas sólidas se aglomeram em flocos para que sejam removidas mais facilmente.
Este processo consiste na formação e precipitação de hidróxido de alumínio (Al2(OH)3) que é insolúvel em água e “carrega” as impurezas para o fundo do tanque.

Primeiramente, o pH da água tem que ser elevado pela adição ou de uma base diretamente, ou de um sal básico conhecido como barrilha (carbonato de sódio):
base:
NaOH(s) → Na+(aq) + OH-(aq)

sal básico:
Na2CO3(s) → 2 Na+(aq) + CO32-(aq)

CO32-(aq) + H2O(l) → HCO3-(aq) + OH-(aq)

Após o ajuste do pH, adiciona-se o sulfato de alumínio, que irá dissolver na água e depois precipitar na forma de hidróxido de alumínio.

dissolução:

Al2(SO4)3(s)  → 2 Al3+(aq) + 2 SO43-(aq)

precipitação:

Al3+(aq) + 3 OH-(aq) → Al(OH)3(s)
  • sedimentação: os flocos formados vão sedimentando no fundo do tanque “limpando” a água.
  • filtração: a água da parte superior do tanque de sedimentação passa por um filtro que contém várias camadas de cascalho e areia, e assim retiram as impurezas menores.
  • desinfecção: é adicionado na água um composto bactericida e fungicida, como por exemplo o hipoclorito de sódio (água sanitária, NaClO), conhecido como ‘cloro’.