Petróleo: características, estrutura, tipos, obtenção, usos - Ciência - 2023

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Petróleo: características, estrutura, tipos, obtenção, usos - Ciência
Petróleo: características, estrutura, tipos, obtenção, usos - Ciência

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o Petróleo É uma substância de natureza predominantemente orgânica localizada em ambientes subterrâneos, e cujo nome significa literalmente "óleo de pedra", que vem do latim 'petra' que significa "pedra" ou "rocha", e 'oleum' uma palavra latina que significa "óleo".

É, portanto, uma mistura escura e oleosa, composta por vários grupos de moléculas orgânicas, entre as quais se destacam os hidrocarbonetos, sendo os mais claros os mais valorizados pela indústria química e de combustíveis.

O óleo já era usado há cerca de 6.000 anos na Assíria e na Babilônia, cujos habitantes o coletavam em afloramentos de óleo, na forma de betume perto do Eufrates, usando o betume para colar tijolos. Portanto, consistia em um de seus muitos usos indiretos.


A primeira destilação de óleo é atribuída ao sábio persa Al-razi no século IX, que inventou um alambique que usava para obter querosene. Mais de mil anos depois, seria descoberto que essa substância poderia ser dividida em muito mais destilados, cada um com suas próprias propriedades, composições e aplicações.

Em 1859, Edwin Drake conseguiu a perfuração do primeiro poço de petróleo na Pensilvânia, nos Estados Unidos, dando origem à indústria do petróleo. Desde então e até meados do século 21, começou a busca insaciável pelo “ouro negro”, para suprir as necessidades energéticas das nações.

O petróleo tem servido como matéria-prima para a produção de muitos derivados, incluindo a maioria dos plásticos, usados ​​na fabricação de geladeiras, aviões, automóveis, etc. No entanto, o terrível impacto do plástico nos ecossistemas marinhos tem impulsionado a busca por fontes renováveis ​​e ecologicamente corretas para a síntese de plásticos biodegradáveis.


Características do óleo

Fisica

O óleo é um líquido de cor variável e pode ser preto ou marrom escuro. Também pode apresentar tonalidade bronzeada, amarelada ou esverdeada, estando sua coloração relacionada à sua composição química.

É encontrado sob a superfície da terra ou no fundo de lagos ou mares, para ser extraído deve-se realizar uma perfuração para obtê-lo.

O petróleo contém centenas de componentes (hidrocarbonetos), que são obtidos pela técnica de destilação fracionada. Isso produz a separação de hidrocarbonetos, bem como de outros componentes de acordo com a diferença entre seus pontos de ebulição.

Os hidrocarbonetos que o compõem podem ser líquidos, gasosos ou sólidos. Por exemplo: hidrocarbonetos de baixo teor de carbono, como metano, etano, propano e butano, são gasosos. Enquanto isso, o pentano e os hidrocarbonetos mais pesados ​​podem ser líquidos ou sólidos graxos.


Químico

O petróleo é um combustível fóssil originado de organismos mortos, como o fitoplâncton, o zooplâncton e as algas que foram depositados no fundo dos mares antigos. Posteriormente, foram recobertos por sedimentos que formaram rochas sedimentares.

Essas rochas estruturaram uma bacia geológica. Ali a matéria orgânica, submetida a altas temperaturas e pressões por milhões de anos, além de sofrer degradação bacteriana, deu origem a hidrocarbonetos e outros milhões de compostos relacionados.

O óleo tem a seguinte composição química: carbono 83 a 85%, hidrogênio 10 a 14%, nitrogênio 0,1 a 2%, oxigênio 0,05 a 1,5% e enxofre 0,05 a 6%. Essa composição é altamente dependente da localização geográfica do óleo, bem como de seu tipo e quantidade de metais pesados ​​dissolvidos.

Estrutura química do petróleo

O petróleo é uma mistura de muitos compostos orgânicos, a maioria dos quais são hidrocarbonetos. Portanto, são moléculas com esqueletos de carbono e ligadas a átomos de hidrogênio. Porém, também encontramos heteroátomos de oxigênio, nitrogênio e enxofre, integrando outros tipos de compostos que enriquecem o óleo.

Assim, a estrutura química dessas moléculas pode ser muito variada. Por exemplo: parafinas e isoparafinas consistem em hidrocarbonetos saturados, enquanto as olefinas têm uma ligação dupla. Também temos naftenos, que são moléculas cíclicas mas saturadas, como o ciclohexano e a decalina.

Entre os compostos com estruturas cíclicas encontram-se também os do tipo aromático: naftaleno, antraceno, benzeno, tolueno, fenantreno, etc.

No petróleo existem algumas famílias de macromoléculas polares chamadas resinas e asfaltenos, sendo estes últimos responsáveis ​​por colorações escuras e altas viscosidades. Da mesma forma, temos petroporfirinas, dentro das quais muitos metais pesados ​​estão presos.

Assim, o óleo possui moléculas com pequenas estruturas, cadeias lineares, ramificadas, insaturadas, anéis aromáticos, sistemas conjugados e até mesmo um conglomerado de anéis que lembram arquipélagos de carbono.

Como você consegue óleo?

Campos de petróleo ou bacias geológicas de petróleo são encontrados no subsolo, portanto, a obtenção de petróleo é um processo difícil e caro. A obtenção de petróleo pode ser subdividida em duas fases: exploração e perfuração-extração.

Exploração

A exploração é a realização da investigação pertinente que permite a localização dos depósitos de petróleo. Esta pesquisa é baseada em estudos geológicos, geofísicos, geoquímicos, sismográficos e de sondagem exploratória que indicam a rentabilidade da exploração dos depósitos.

A exploração é realizada em três etapas:

  • Elaboração de mapas geológicos, com base em estudos geológicos e com apoio de fotografias de satélite.
  • Identificação das áreas de interesse que apresentam condições adequadas para a exploração do petróleo.
  • Realização de perfuração exploratória que comprove a existência de campos petrolíferos exploráveis.

Extração de perfuração

A sonda de perfuração consiste em uma torre de aço de aproximadamente 50 m de altura, que tem como função abaixar e elevar o instrumento de perfuração.

O instrumento de perfuração é um corpo de metal que termina em uma broca ou trepan. Dependendo do terreno, a broca terá dentes para romper rochas, facas para separar pedras lascadas e diamantes para perfurar o solo.

A broca pode perfurar entre 35 e 600 cm por hora, girando acionada por um motor. Durante a perfuração, é injetada lama de perfuração, composta por água, argila e produtos químicos que buscam dar consistência à parede do poço e refrescar a broca.

À medida que a perfuração avança, são colocados tubos de 12 m, cada um constituindo a caixa do poço, com o objetivo de evitar o colapso das paredes do poço.

Quando a bacia geológica ou campo de petróleo é alcançado, o petróleo sobe impulsionado por sua pressão externa. Mas quando a pressão cai, é necessário colocar uma bomba de extração profunda: essas bombas são os balancins que identificam os campos de petróleo.

Tipos de óleo

Os tipos de óleo foram estabelecidos com base em critérios como densidade, teor de enxofre e composição. Da mesma forma, eles podem ser classificados de acordo com sua origem.

De acordo com sua densidade

O API (American Petroleum Institute) é utilizado como termo de referência para denominar a densidade do óleo, estabelecendo-a com base na densidade da água tomada como referência (1000 kg / m3).

Portanto, temos para petróleo ou crude:

  • Luz: API> 31,1º (menos de 870 kg / m3).
  • Médio: API entre 31,1º e 23,3º (870 a 920 kg / m3).
  • Pesado: API entre 23,3º e 10º (920 a 1000 kg / m3).
  • Extra pesado: API <10º (> 1000 kg / m3).

A escala foi criada de forma que crudes leves tenham altos valores API, enquanto crudes pesados ​​têm baixos valores API.

De acordo com seu teor de enxofre

Uma das impurezas mais importantes no petróleo é o enxofre, razão pela qual os óleos crus são classificados com base em seu teor de enxofre em:

  • Doce doce: 0,5% de enxofre.
  • Crude ácido: mais de 2% de enxofre.

De acordo com sua composição

O óleo pode ser classificado de acordo com sua composição em:

Óleos à base de parafina

Predominam hidrocarbonetos saturados ou parafínicos.

Óleos de base asfáltica ou naftênica

Predominam etileno e dietileno, cíclicos (naftênicos) e benzeno ou hidrocarbonetos aromáticos.

Óleos básicos mistos

Qualquer tipo de hidrocarbonetos está incluído em sua composição.  

De acordo com sua origem (referência bruta)

Entre outros óleos crus de referência, temos o seguinte:

Brent

É proveniente de depósitos no Mar do Norte, entre a Noruega e a região inglesa da Escócia.

West Texas Intermediate (WTI)

É o óleo mais leve produzido nos Estados Unidos.

Cesta OPEP

É uma mistura de petróleo bruto produzida pela organização de países exportadores de petróleo. Este petróleo bruto é mais pesado do que os anteriores.

Tapis (Malásia)

É um óleo muito leve.

Derivados do petroléo

A maior parte da destilação fracionada é formada por combustíveis, que representam 86% do total de derivados de petróleo.

Os combustíveis de petróleo estão presentes no diesel e em outros produtos químicos relacionados, como combustíveis para aviação e combustíveis de óleo pesado.

Além dos combustíveis, o petróleo tem outros derivados importantes, incluindo: asfalto, alcatrão, cera de parafina, lubrificantes, cera microcristalina, betume refinado, coque de petróleo e enxofre, um poluente do petróleo.

As refinarias de petróleo fornecem enxofre, que é usado na indústria. Além disso, produzem detergentes, parafinas, solventes e outros produtos petroquímicos.

Estes últimos são compostos químicos presentes no petróleo e que são transferidos para a indústria petroquímica para processamento. Os produtos petroquímicos incluem olefinas.

Olefinas incluem etileno, propileno e butadieno. O etilenoglicol é produzido a partir do etileno, que serve de base para a obtenção de fibras e resinas de poliéster, bem como para a síntese do álcool etílico. Além das olefinas, existem os petroquímicos aromáticos.

Usos de óleo

Combustíveis

Gasolina, algumas variantes de querosene e diesel são usados ​​como combustíveis em veículos de passageiros, alimentos, produtos e equipamentos industriais, água potável, etc. Além disso, gases como o propano são usados ​​em residências e indústrias em processos de combustão.

A gasolina é o derivado de petróleo que mais se produz, sendo uma mistura de hidrocarbonetos com número de átomos de carbono entre 4 e 12. É produzida por destilação fracionada em uma faixa de temperatura entre 40 e 200 ºC. É o produto preferido do petróleo, junto com o diesel, querosene, plásticos e muitos outros.

Plásticos

Os plásticos são feitos de derivados de petróleo, por exemplo, olefinas. Vários compostos químicos pertencem a eles, entre eles: etileno, propeno e butadieno, que constituem três monômeros essenciais para a síntese de polímeros como polietileno, polipropileno e polibutadieno, entre outros.

O eteno é a matéria-prima para a obtenção de fibras e resinas de poliéster. O poliéster é utilizado na fabricação de tecidos, na fabricação de equipamentos e dutos resistentes à corrosão.

Enquanto isso, o dicloreto de etileno é usado para a síntese de cloreto de vinila. O cloreto de vinila serve de base para a fabricação de policloreto de vinila (PVC), plástico usado em revestimentos, tubos para água potável e tubos, etc.

O propeno é utilizado na fabricação de plásticos de polipropileno, amplamente utilizado na embalagem de alimentos e produtos médicos.

O butadieno, por outro lado, é utilizado na fabricação de fibras para carpetes, revestimentos de papel e tubos de plástico.

Os produtos químicos aromáticos benzeno, tolueno e xileno (BTX) são transformados em polímeros e plásticos. Também o náilon, um termoplástico, é feito de derivados de petróleo.

Lubrificantes

O petróleo serve como fonte de óleos para máquinas e motores de veículos de transporte que atuam reduzindo o atrito entre os componentes mecânicos metálicos, aumentando assim sua vida útil. Enquanto isso, a vaselina é um lubrificante usado em cuidados pessoais.

Derivados de óleo pesado

O asfalto forma um aglomerado utilizado na pavimentação de avenidas e estradas. Breu e alcatrão formam um complexo que é utilizado na impermeabilização de telhados. O coque de petróleo é usado para obter combustíveis sólidos. A cera de parafina, por outro lado, é usada na fabricação de velas e tintas de cera.

Outras

O óleo tem sido usado para obter ou fabricar diluentes de tinta, como diluente, solventes, álcool etílico, aspirina, batom, tintas, goma de mascar, meia-calça de náilon e leggings, painéis solares, delineadores, vernizes, garrafas plásticos, detergentes, inseticidas e fungicidas.

Também permitiu a produção de acrílicos, álcool isopropílico, borracha sintética, sabões, fertilizantes, medicamentos, materiais para pisos, discos e fitas de gravação, betume refinado, etc.

Referências

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