Trabalho e pesquisa de Carlos
Leite Ribeiro
O homem tem contacto com o
petróleo há mais de 4 mil anos antes de Cristo. Os povos antigos do Egipto,
Mesopotâmia e Pérsia, usavam o betume para pavimentar estradas, calafetar
construções, aquecer e iluminar suas casas, para unir os enormes blocos das
pirâmides.
Heródoto, historiador do século V , na Grécia antiga, conta que os povos antigos
empregavam o petróleo como lubrificante, linimento e, até, laxativo.
Os egípcios embalsamavam os seus mortos, utilizando também o petróleo.
Os incas e astecas nas Américas conheciam o petróleo, e o utilizavam na
pavimentação de estradas. As civilização chinesa antiga teriam perfurado poços
de até 1km de profundidade, fazendo canalizações com bambus.
O petróleo é um óleo mineral
natural combustível, de cor muito escura, dotado de cheiro característico, mais
ou menos pronunciado, de densidade que varia de 0,8 a 0,95, e formado de
hidrocarbonetos. Seu nome vem do latim Petrus.
O petróleo é uma rocha
sedimentar líquida, sem dúvida de origem orgânica marinha, composta por diversas
variedades de hidrocarbonetos. Resulta da decomposição, ao abrigo do ar, de
detritos orgânicos (plâncton) depositados no fundo do mar a baixa profundidade
(como lagunas, estuários) ou ao pé do talude continental. Essa decomposição dá
origem a uma óleo de baixa densidade, que raramente permanece no local onde se
formou. A tendência desse óleo é migar, impregnando uma rocha porosa, denominada
rocha-reservatório, localizada sob uma camada impermeável. O gás natural, de
origem similar, está frequentemente ligado às jazidas petrolíferas, mas também
aparece em jazidas isoladas. Cada jazida contém milhares de hidrocarboretos: o
petróleo bruto pode ser mais ou menos parafínico, nafténico, aromático, ou
sulfuroso, de acordo com o seu teor em parafina CnH20+2, naftalenos CnH2n
cíclicos, benzenos CnH2n-6 de núcleo, ou enxofre. A refinação consiste em
separar o petróleo bruto em fracções pesadas e leves, de acordo com a utilização
prevista, purificá-las pela extracção dos elementos indesejáveis e criar, por
síntese, hidrocarbonatos úteis, bem mais difíceis de encontrar em estado
natural. Os principais produtos finais da refinação, em ordem crescente de
densidade, são: os gazes liquefeitos, propano e butano, comercializados em
botijas sob pressão para uso industrial e doméstico.; as naftas leves, ou
gasolinas carburantes e supercarburantes; as naftas especiais e pesadas; os
gasóleos combustíveis para motores Diesel e algumas utilizações domésticas, os
gasóleos pesados, combustíveis para fornos, caldeiras e motores Diesel
marítimos, além de matéria-prima dos óleos e graxas lubrificantes; as parafinas
e ceras de petróleo; os betumes, asfalto ou breu, para impermeabilização de
estradas, pisos, coberturas e cabos. A separação dos produtos pesados pode
chegar à obtenção do coque de petróleo, utilizado na fabricação de tintas,
eléctrodos, etc. O petróleo fornece, além disso, matérias-primas variadas,
gases, nafta (gasolina pesada), gasóleo, enxofre, aromáticos, hidrogénio, etc.,
para a indústria química (petroquímica), componentes para a alimentação de gado
e, até mesmo proteínas. A prospecção do petróleo, em terra ou nas bacias
continentais, inicia-se na superfície por métodos geofísicos e continua em
profundidades de até cerca de 10 Km nas perfurações de reconhecimento. Uma vez
descoberta, a jazida entra em exploração, através de um conjunto de poços de
produção, pelos quais o petróleo vem à superfície, primeiro sob efeito da
pressão natural artesiana, depois com o auxílio ou injecções de gases
comprimidos.
Os Hidrocarbonetos são uma
família de moléculas, cuja constituição consiste, essencialmente, em átomos de
Carbono e Hidrogénio. A sua constituição varia desde moléculas mais simples e
mais facilmente bio degradáveis, como o Metano, até compostos mais complexos,
como os que incluem anéis de Benzeno.
Os Hidrocarbonetos de petróleo representam uma fonte de energia com custos de
obtenção relativamente baixos. O petróleo extraído dos poços designa-se por
crude e é composto por uma mistura de Hidrocarbonetos e por uma parte não
hidrocarbonetada. A composição do crude varia consoante o poço de onde foi
extraído. Antes de poder ser utilizado, o crude precisa de ser refinado. A
refinação, que consiste numa destilação fraccionada, origina vários produtos,
como a gasolina ou o fuel óleo.
O Farol de Alexandria
Foi construído a mando de
Ptolomeu no ano 280 a.C. pelo arquitecto e engenheiro grego Sóstrato de Cnido.
Era uma torre de mármore situada na ilha de Faros, próxima ao porto de
Alexandria, Egipto. Na torre ardia uma chama (provavelmente alimentada a
petróleo) que, através de espelhos, iluminava à distância (tal foi a origem do
termo farol). A luz reflectida chegava a 50 km de distância, daí a grande fama e
imponência daquele farol. À excepção das pirâmides de Gizé, foi a que mais tempo
durou dentre as outras maravilhas do mundo, sendo destruída por um terramoto em
1375. Suas ruínas foram encontradas em 1994 por mergulhadores, o que depois foi
confirmado por imagens de satélite.
Petróleo
http://www.cepa.if.usp.br/energia
O petróleo era
conhecido já na antiguidade, devido a exsudações e afloramentos frequentes no
Oriente Médio. No Antigo Testamento, é mencionado diversas vezes, e estudos
arqueológicos demonstram que foi utilizado há quase seis mil anos. No início da
era cristã, os árabes davam ao petróleo fins bélicos e de iluminação. O petróleo
de Baku, no Azerbaijão, já era produzido em escala comercial, para os padrões da
época, quando Marco Polo viajou pelo norte da Pérsia, em 1271.
A moderna indústria petrolífera data de meados do século XIX. Em 1850, na
Escócia, James Young descobriu que o petróleo podia ser extraído do carvão e
xisto betuminoso, e criou processos de refinação. Em Agosto de 1859 o americano
Edwin Laurentine Drake, perfurou o primeiro poço para a procura do petróleo, na
Pensilvânia. O poço revelou-se produtor e a data passou a ser considerada 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.
Até o final do século XIX, os Estados Unidos dominaram praticamente sozinhos o
comércio mundial de petróleo, devido em grande parte à actuação do empresário
John D. Rockefeller. A supremacia americana só era ameaçada, nas últimas décadas
do século XIX, pela produção de óleo nas jazidas do Cáucaso, exploradas pelo
grupo Nobel, com capital russo e sueco. Em 1901 uma área de poucos quilómetros
quadrados na península de Apsheron, junto ao mar Cáspio, produziu 11,7 milhões
de toneladas, no mesmo ano em que os Estados Unidos registravam uma produção de
9,5 milhões de toneladas. O resto do mundo produziu, ao todo, 1,7 milhão de
toneladas.
Outra empresa, a Royal Dutch–Shell Group, de capital anglo–holandês e apoiada
pelo governo britânico, expandiu-se rapidamente no início do século XX, e passou
a controlar a maior parte das reservas conhecidas do Oriente Médio. Mais tarde,
a empresa passou a investir na Califórnia e no México, e entrou na Venezuela.
Paralelamente, companhias europeias realizaram intensas pesquisas em todo o
Oriente Médio, e a comprovação de que região dispunha de cerca de setenta por
cento das reservas mundiais provocou reviravolta em todos os planos de
exploração.
A primeira guerra mundial pôs em evidência a importância estratégica do
petróleo. Pela primeira vez foi usado o submarino com motor diesel, e o avião
surgiu como nova arma. A transformação do petróleo em material de guerra e o uso
generalizado de seus derivados – era a época em que a indústria automobilística
começava a ganhar corpo – fizeram com que o controle do suprimento se tornasse
questão de interesse nacional. O governo americano passou a incentivar empresas
do país a operarem no exterior.
Os registros da históricos da utilização do petróleo remontam a 4000 a.C. Os
povos da Mesopotâmia, do Egipto, da Pérsia e da Judeia já utilizavam o betume
para pavimentação de estradas, calafetação de grandes construções, aquecimento e
iluminação de casas, lubrificação e até como laxativo
O petróleo é um combustível fóssil, originado provavelmente de restos de vida
aquática animal acumulados no fundo de oceanos primitivos e cobertos por
sedimentos. O tempo e a pressão do sedimento sobre o material depositado no
fundo do mar transformaram-no em massas homogéneas viscosas de coloração negra,
denominadas jazidas de petróleo.
Os egípcios utilizavam o petróleo como um dos elementos para o embalsamamento de
seus mortos, além de empregarem o betume na união dos gigantescos blocos de
rochas das pirâmides.
No continente americano, os incas e os astecas conheciam o petróleo e , a
exemplo da Mesopotâmia, o empregavam na pavimentação de estradas.
Geralmente, o petróleo aproveitado pelas civilizações antigas era aquele que
aflorava à superfície do solo. Uma das peculiaridades do petróleo é a migração,
ou seja, se ele não encontrar formações rochosas que, por serem impermeáveis, o
prendam, sua movimentação no subsolo será constante, com a consequente
possibilidade de aparecer à superfície.
A partir de 1920 os transportes terrestres, marítimos e aéreos passaram a
consumir quantidades cada vez maiores do novo combustível.
Em 1930 surgiu a indústria petroquímica tendo como base o petróleo, para
produzir numerosos equipamentos, objectos, produtos, etc.
Nessa época, o subproduto indesejável passou a ser a querosene, então pouco
utilizado. Apenas com o advento dos aviões a jacto, em 1939, esse combustível
voltou a ser amplamente consumido.
Dessa forma, a indústria de refino teve um impulso fenomenal, garantindo o
abastecimento de milhares de veículos e o funcionamento dos parques industriais.
A gasolina passou a ser o principal derivado do petróleo, enquanto ocorria uma
ampliação do sistema de estradas, exigindo mais asfalto. Em 1938 , 30% da
energia consumida no mundo provinha do petróleo.
Mas as duas crises sucessivas do petróleo, em 1973 e 1978, levaram a uma
reconsideração da política internacional em relação a esse produto, e os países
dependentes do petróleo intensificaram a busca de fontes de energia
alternativas. Microrganismos marinhos (chamados plâncton), na ausência de
oxigénio, se transformaram, ao longo de milhões de anos, nos constituintes do
petróleo (hidrocarbonetos, animais, tioálcoois, etc.).
Comercialmente, existem dois tipos de petróleo: o leve (com maior proporção de
gasolina) e o pesado (com maior proporção de querosene e óleos combustíveis). O
petróleo leve tem maior cotação no mercado mundial, por causa do elevado consumo
de gasolina.
O petróleo é uma mistura de compostos orgânicos, na qual predominam os alcanos.
É a mais importante fonte de energia (através da queima dos alcanos) e constitui
a matéria-prima da indústria petroquímica, responsável pela manufactura de
milhares de produtos de consumo diário, tais como: plásticos, adubos, corantes,
detergentes, álcool comum, acetona, gás hidrogénio, etc.
Os maiores produtores de petróleo são: Rússia, Estados Unidos, Arábia Saudita,
Irão, Iraque, Kuwait, Emirados Árabes Unidos, Venezuela, México e Inglaterra.
Porém, as maiores reservas de petróleo (mais de 50%) estão nos países banhados
pelo golfo Pérsico.
A produção brasileira de petróleo satisfaz metade do que é consumido, a outra
metade é importada, principalmente, dos países árabes, como o fazem os demais
países industrializados.
As reservas já conhecidas e as que poderão ser ainda descobertas dão ao petróleo
uma extraordinária importância que se estenderá por todo século XXI.
Os lençóis petrolíferos ocorrem em cavidades que podem atingir até 7000m de
profundidade, no continente ou em plataformas submarinas, juntamente com o
petróleo encontra-se água salgada e gás natural (sob pressão).
São controvertidas as teorias sobre a origem do petróleo. Entre as principais
figuram a da origem estritamente inorgânica, defendida por Dmitri I. Mendeleiev,
Marcellin Berthelot e Henri Moissan, e a teoria orgânica, que postula a
participação animal e vegetal.
De acordo com a primeira, o petróleo Ter-se-ia formado a partir de carburetos (
de alumínio, cálcio e outros elementos) que decompostos por ação da água
(hidrólise), deram origem a hidrocarbonetos com metanos, alcenos, etc., os
quais, sob pressão, teriam sofrido polimerização (união de moléculas idênticas
para formar uma nova molécula mais pesada) e condensação a fim de dar origem ao
petróleo.
Contra essa concepção mais antiga, levanta-se teoria orgânica, segundo a qual a
presença no petróleo de compostos nitrogenados, clorofilados, de hormónios, etc.
pressupõe a participação de matéria orgânica de origem animal e vegetal. Em sua
grande maioria os pesquisadores modernos tendem a reconhecer como válida apenas
a teoria orgânica, na qual destacam o papel representado pelos microrganismos
animais e vegetais que sob a ação de bactérias, formariam uma pasta orgânica no
fundo dos mares. Misturada à argila e à areia, essa pasta constituiria os
sedimentos marinhos que, cobertos por novas e sucessivas camadas de lama e
areia, se transformariam em rochas consolidadas, nas quais o gás e o petróleo
seriam gerados e acumulados.
O petróleo (óleo de pedra) é um líquido oleoso, insolúvel em água e mais leve do
que ela. Sua coloração varia entre pardo - escuro e negro e é encontrado em
jazidas no subsolo da crosta terrestre. As maiores jazidas petrolíferas
conhecidas e exploradas localizam-se principalmente nos Estados Unidos, México,
Venezuela, Rússia (Cálcaso) , Malásia (Bornéu) e particularmente no Oriente
Médio (Arábia Saudita, Irão, Iraque, Kuwait).
O petróleo é uma mistura complexa de inúmeros compostos orgânicos, com
predominância quase absoluta de hidrocarbonetos. Sua composição química varia de
acordo com sua procedência.
Petróleo é uma mistura complexa de hidrocarbonetos que, associada a pequenas
quantidades de nitrogénio, enxofre e oxigénio, se encontra sob forma gasosa,
líquida ou sólida, em poros e fracturas, em geral de rochas sedimentares. Nos
depósitos encontram-se também água salgada e uma mistura de gases responsáveis
pela pressão que provoca a ascensão do petróleo através de poços perfurados. O
petróleo líquido é também chamado óleo cru para distingui-lo do óleo refinado,
produto comercial mais importante. O gás de petróleo (gás natural) é uma mistura
de hidrocarbonetos leves, enquanto as formas semi - sólidas são compostas de
hidrocarbonetos pesados.
Embora de pouca utilização em estado natural, o petróleo, quando refinado,
fornece combustíveis, lubrificantes, solventes, material de pavimentação e
muitos outros produtos. Os combustíveis derivados do petróleo respondem por mais
da metade do suprimento total de energia do mundo. Tanto pela combustão directa
quanto pela geração de electricidade, o petróleo fornece iluminação para muitos
povos do mundo. Seus subprodutos são também utilizados para a fabricação de
tecidos sintéticos, borracha sintética, sabões, detergentes, tinta, plásticos,
medicamentos, insecticidas, fertilizantes, etc. Por exigir vultosos
investimentos iniciais e contínuos reinvestimentos, apenas companhias de grande
porte asseguram o desenvolvimento da indústria petrolífera.
Associado ao gás e a água nos poros da rocha, em geral o petróleo acha-se
submetido a grandes pressões, de modo que a perfuração de um poço faz com que o
óleo e o gás sejam impulsionados através do poço pela energia natural do
reservatório.
Como a gás natural que geralmente acompanha o óleo está sob forte compressão,
frequentemente fornece energia suficiente para mover o óleo das camadas porosas
até as paredes do poço e, por vezes, até a superfície. Se as pressões forem
insuficientes, é necessário bombeamento para a produção de óleo.
As perfurações mais modernas são feitas por sondas rotativas, com brocas de aço
de alta dureza e diferentes tipos e diâmetro, dependentes do diâmetro do poço e
da natureza da rocha que devem penetrar. Nesse processo, tem grande importância
a injecção de um fluido especial, composto de argila mont - morilonítica e
sulfato de bário. Injectada por bomba no interior da haste rotativa de
perfuração, ao retornar à superfície ela vem misturada a detritos constituídos
de fragmentos das rochas atravessadas pela broca e que permitem sua análise.
Além disso, esse fluído serve para lubrificar e resfriar a broca, remover os
detritos formados durante a perfuração e impedir o escapamento intempestivo de
gases ou óleo sob alta pressão, que pode provocar incêndios.
O petróleo consiste basicamente em compostos de apenas dois elementos que, no
entanto, formam grande variedade de complexas estruturas moleculares.
Independentemente das variações físicas ou químicas, quase todos os petróleo
variam de 82 a 87 % de carbono em peso e 12 a 15% de hidrogénio. Os asfaltos
mais viscosos geralmente variam de 80 a 85% de carbono e de 8 a 15% de
hidrogénio.
O óleo cru pode ser agrupado em três séries químicas básicas: parafina,
naftênicas e aromáticas. A maioria dos óleos crus compõe-se de misturas dessas
três séries em proporções variáveis, e amostras de petróleo retiradas de dois
diferentes reservatórios não serão completamente idênticas.
As séries parafínicas de hidrocarbonetos, também chamadas de série metano (CH4),
compreendem os hidrocarbonetos mais comum entre os óleos crus. É uma série
saturada de cadeias aberta com a fórmula geral CnH2n+2, na qual C é o carbono, H
é o hidrogénio e n um número inteiro. As parafinas, líquidas à temperatura
normal e que entram em ebulição entre 40 e 200 º C, são os constituintes
principais da gasolina. Os resíduos obtidos pelo refino de parafinas de baixa
densidade são ceras parafínicas plásticas e sólidas.
A série naftênica, que tem fórmula geral CnH2n, é uma série cíclica saturada.
Constitui uma parte importante de todos os produtos líquidos de refinaria, mas
forma também a maioria dos resíduos complexos das faixas de pontos de ebulição
mais elevados. Por essa razão, a série é geralmente de maior densidade. O
resíduo do processo de refino é um asfalto, e os petróleos nos quais essa série
predomina são chamados óleos de base asfáltica.
A série aromática, de fórmula geral CnH2n-6, é uma série cíclica não-saturada.
Seu membro mais comum é o benzeno (C6H6), está presente em todos os óleos crus,
mais como uma série os aromáticos geralmente constituem somente uma pequena
percentagem da maioria dos óleos.
Além desse número praticamente infinito de hidrocarbonetos que formam o óleo
cru, geralmente estão presentes enxofre, nitrogénio e oxigénio em quantidades
pequenas mas muito importantes. Muitos elementos metálicos são encontrados no
óleo cru, inclusive a maioria daqueles encontrados na água do mar, como vanádio
e níquel. O óleo cru pode também conter pequenas quantidades de restos de
material orgânico, como fragmentos de esqueletos silicosos, madeira, esporos,
resina, carvão e vários outros remanescentes de vida pretérita.
Embora os derivados de petróleo sejam consumidos no mundo inteiro, o óleo cru só
é produzido comercialmente num número relativamente diminuto de lugares, e
muitas vezes em áreas de deserto, pântanos e plataformas submarinas.
O volume total de petróleo ainda não descoberto em terra e na plataforma
continental é desconhecido, mas a indústria petrolífera desenvolveu o conceito
de "reserva provada" para designar o volume de óleo e gás que se sabe existir e
cuja extracção é compensadora. Considerados os custos e os métodos conhecidos.
Conforme relatório das Nações Unidas (Ocean Oil Weckly Report, de 7 de Fevereiro
de 1994), que toma como base a produção média de 1991, o estoque mundial de óleo
estaria esgotado em 75 anos. Das reservas actuais 65% estão no Oriente Médio.
Segundo o relatório, o volume de óleo remanescente na Terra é de 1,65 triliões
de barris, constituídos de 976,5 biliões de barris de óleo de reserva provada e
de 674 barris de óleo (O barril, medida habitual dos óleos, contém 159 litros. A
densidade do petróleo é variável, com valor médio de 0,81, o que significa 129
quilos por barril. Um metro cúbico contém 6,3 barris , e uma tonelada 7,5
barris).
Presume-se que ainda existam por serem descobertos cerca de 800 a 900 biliões de
barris de petróleo no mundo. No Oriente Médio, a maior parte do óleo descoberto
e por descobrir encontra-se sob a terra mas no restante do mundo o óleo
potencial deverá ser encontrado na plataforma continental. (A Petrobrás e a
Shell são líderes mundiais em exploração e produção estão sendo desenvolvidas
nas plataformas do Brasil, golfo do México, Noruega, Reino Unido, Califórnia,
Nigéria e, , em menor escala, China, Filipinas e Índia. São de especial
interesse os mares semifechados marginais, como mar do Norte, golfo Pérsico, mar
da Irlanda, baía de Hudson, mar Negro, mar Cáspio, mar Vermelho e mar Adriático,
que apresentam cortes sedimentares adequados e lâminas d’água relativamente
pequenas.
A gasolina
É um combustível constituído
basicamente por hidrocarbonetos e, em menor quantidade, por produtos oxigenados.
Esses hidrocarbonetos são, em geral, mais "leves" do que aqueles que compõem o
óleo diesel, pois são formados por moléculas de menor cadeia carbónica
(normalmente de 4 a 12 átomos de carbono). Além dos hidrocarbonetos e dos
oxigenados, a gasolina contém compostos de enxofre, compostos de nitrogénio e
compostos metálicos, todos eles em baixas concentrações. A faixa de destilação
da gasolina automotiva varia de 30 a 220°C.
Composição: A gasolina básica (sem oxigenados) possui uma composição complexa. A
sua formulação pode demandar a utilização de diversas correntes nobres oriundas
do processamento do petróleo como nafta leve (produto obtido a partir da
destilação directa do petróleo), nafta craqueada que é obtida a partir da quebra
de moléculas de hidrocarbonetos mais pesados (gasóleos), nafta reformada (obtida
de um processo que aumenta a quantidade de substâncias aromáticas), nafta
alquilada (de um processo que produz iso-parafinas de alta octanagem a partir de
iso-butanos e olefinas), etc. Quanto maior a octanagem (número de moléculas com
octanos) da gasolina maior será a sua resistência à detonação espontânea.
O Asfalto
É um betume espesso, de material
aglutinante escuro e reluzente, de estrutura sólida, constituído de misturas
complexas de hidrocarbonetos não voláteis de elevada massa molecular, além de
substâncias minerais, resíduo da destilação a vácuo do petróleo bruto. Não é um
material volátil, é solúvel em bissulfeto de carbono, amolece a temperaturas
entre 150°C e 200°C, com propriedades isolantes e adesivas. Também denomina a
superfície revestida por este betume. É muito usado na pavimentação de ruas,
estradas e aeroportos.
Existem vários tipos de asfalto:
O CAP - Cimento Asfáltico de Petróleo (Ex. CAP-20, CAP-70);
O ADP - Asfalto Diluído de Petróleo(Ex. CM-30, CR-250);
A Emulsão Asfáltica (Ex. RR-2C, RM-1C); entre outros.
Dentro da engenharia rodoviária, cada tipo de asfalto se destina a um fim. Por
exemplo: o ADP é utilizado para a imprimação (impermeabilização) da base dos
pavimentos. Por outro lado, o CAP e as emulsões asfálticas são constituintes das
camadas de rolamento das rodovias, de maneira que o CAP entra como constinuinte
dos revestimentos asfálticos de alto padrão como o CBUQ - Concreto Betuminoso
Usinado a Quente - ao passo que as emulsões asfálticas são constituintes dos
revestimentos de médio e baixo padrão, como os pré-misturados à frio e à quente
(PMF e PMQ) e os tratamentos superficiais, as lamas asfálticas e microasfalto.
Cabe ressaltar que a adopção de um revestimento de alto, médio ou baixo padrão
leva em conta aspectos como número e tipo de veículos pesados que transitam (ou
transitarão) na rodovia, vida útil adoptada para o pavimento, disponibilidade de
material, composição das camadas inferiores do pavimento, dentre outros
aspectos.
História
Os primeiros registros são de 3000 a.C., quando ele era usado para conter
vazamentos de águas em reservatórios, já passando pouco depois a pavimentar
estradas no Oriente Médio. Nesta época, ele não era extraído do petróleo, mas
sim feito com piche retirado de lagos pastosos.
