Fontes Naturais de Hidrocarbonetos: Petróleo Bruto e Gás Natural

Petróleo Bruto e Gás Natural

Petróleo

Origem· Petróleo (do latim petroleum, petrus = pedra + oleum = óleo, e do grego, "óleo da pedra", é uma substância oleosa, inflamável, geralmente menos densa que a água, com cheiro característico e coloração que pode variar desde o incolor ou castanho claro até o preto, passando por verde e marrom (castanho). Trata-se de uma combinação complexa de hidrocarbonetos, composta na sua maioria de hidrocarbonetos alifáticos, alicíclicos e aromáticos, podendo conter também quantidades pequenas de nitrogénio, oxigénio, compostos de enxofre e íons metálicos, principalmente de níquel e vanádio. Esta categoria inclui petróleos leves, médios e pesados, assim como os óleos extraídos de areias impregnadas de alcatrão. Materiais hidrocarbonetos que requerem grandes alterações químicas para a sua recuperação ou conversão em matérias-primas para a refinação do petróleo, tais como óleos de xisto crus, óleos de xisto enriquecidos e combustíveis líquidos de hulha, não se incluem nesta definição.

 O petróleo é um recurso natural abundante, porém sua prospecção envolve elevados custos e complexidade de estudos. É também actualmente a principal fonte de energia, servindo também como base para fabricação dos mais variados produtos, dentre os quais destacam-se benzinas, óleo diesel, gasolina, alcatrão, polímeros plásticos e até mesmo medicamentos. Já foi causa de muitas guerras e é a principal fonte de renda de muitos países, sobretudo no Oriente Médio.
Além de gerar a gasolina que serve de combustível para grande parte dos automóveis que circulam no mundo, vários produtos são derivados do petróleo como, por exemplo, a parafina, GLP, produtos asfálticos, nafta petroquímica, querosene, solventes, óleos combustíveis, óleos lubrificantes, óleo diesel e combustível de aviação.

Ocorrência

O petróleo é encontrado em reservatórios tanto em terra como no mar, principalmente em bacias de origem sedimentar. Muitas vezes o petróleo pode estar associado a camada de gás natural.

Trata-se de uma combinação complexa de hidrocarbonetos composta na sua maioria por hidrocarbonetos alifáticos e aromáticos, podendo conter também quantidades pequenas de nitrogénio, oxigénio, compostos de enxofre e iões metálicos, principalmente, de níquel, vanádio e chumbo.

Sendo um recurso fóssil não renovável, o petróleo é a principal fonte de energia dos países desenvolvidos e a base para o fabrico dos mais variados produtos, de entre os quais se destacam as benzinas, o diesel, a gasolina, a parafina, a cera, o alcatrão, os plásticos e até mesmo muitos medicamentos. Tal facto torna o petróleo num dos produtos mais procurados, valorizados e usados a nível mundial.

Propriedades físicas

O petróleo bruto é um líquido oleoso, viscoso, menos denso que água e insolúvel nesta. Apresenta uma coloração que varia entre o cinzento-escuro e o negro, é inflamável e tem um cheiro característico.

Composição química

Quimicamente, o petróleo bruto é formado por uma mistura de hidrocarbonetos líquidos, entre os quais alcanos, cicloalcanos, alguns alcenos e alcinos bem como certos compostos aromáticos, que se encontram em diferentes proporções, dependendo da origem da mistura. Além daqueles constituintes, o petróleo bruto contém uma pequena quantidade de compostos inorgânicos, como o enxofre, o nitrogénio, o oxigénio e metais.

Extracção

O processo de extracção do petróleo bruto depende do tipo de reservatório em exploração. Existem dois tipos de reservatório: os jazigos subterrâneos encontrados em terra, em locais que eram originalmente bacias sedimentares marinhas, e, em maior quantidade, no mar, onde o petróleo se encontra entre uma camada de água e uma camada de gás natural.

O petróleo extrai-se mediante a perfuração de um poço sobre o jazigo. Regra geral, na parte inferior encontra-se uma camada de água e na parte superior acumulam-se gases comprimidos, dos quais o metano é o mais abundante. Normalmente, as perfurações podem ir até alguns quilómetros de profundidade.

No jazigo, os gases comprimidos actuam sobre o líquido, obrigando-o a subir pelo canal aberto. Depois de algum tempo, a pressão dos gases torna-se insuficiente para conduzir o petróleo até a superfície, razão pela qual a extracção passa então a ser realizada com recurso a bombas.
Os poços de petróleo encontram-se normalmente ligados a uma rede de oleodutos (pipelines) que conduzem o petróleo até ao seu tratamento primário onde é desidratado e estabilizado, eliminando os compostos mais voláteis. Posteriormente, é transportado parta as refinarias para um tratamento subsequente que consiste na sua refinação. Se a pressão não for suficiente usam-se outros mecanismos, como bombas, injecção de água ou de gás, entre outras técnicas para propulsionar o petróleo para o exterior.

Refinação

 O petróleo bruto tem que passar por uma refinação antes de ser consumido. A refinação consiste numa série de tratamentos físicos e químicos que visam a separação do petróleo bruto em numerosos componentes, os chamados derivados. De acordo com as características do petróleo bruto, escolhe-se um entre os vários processos de refinação. Contudo, há passos obrigatórios seguidos por qualquer processo.

O petróleo bruto é inicialmente submetido à destilação fraccionada. Esta técnica, de forma sumária, consiste em aquecer o petróleo bruto e conduzi-lo à parte inferior de uma torre, denominada torre de fraccionamento ou coluna de destilação. No seu interior, a torre dispõe de uma série de pratos ou vasos colocados a diferentes alturas. Quando o petróleo é aquecido até à sua temperatura de ebulição liberta vapores que sobem pela coluna através de tubos soldados aos pratos e cobertos por campânulas, de maneira que os vapores são forçados a borbulhar através do líquido que há nos pratos. O nível de líquido de cada prato é determinado pela altura de um tubo de retorno que conduz o excesso de líquido ao prato imediatamente inferior.  
Os componentes mais voláteis (substâncias mais leves) de baixo ponto de ebulição, as cendem continuamente pela coluna de fraccionamento em direcção ao topo da coluna, que é a parte mais fria, até condensarem. Os componentes de elevado ponto de ebulição condensam-se em diferentes alturas da coluna e refluem para baixo. Desta maneira consegue-se que, a uma determinada altura da coluna, a temperatura seja sempre a mesma, e que o líquido condensado em cada prato tenha sempre a mesma composição química. Esses produtos de composição química definida chamam-se fracções e são formadas, principalmente, por gás metano, gasolina, petróleo e gasóleo.

Na base da coluna de fraccionamento, onde a temperatura é mais elevada, fica um resíduo que ainda contém fracções voláteis. Se, para estas serem recuperadas, o resíduo for aquecido a temperaturas ainda mais elevadas, ele decompõe-se. Por isso, para que a destilação prossiga, o resíduo é transladado por meio de bombas para outra coluna, onde, sob uma pressão reduzida próxima do vácuo (diminuindo a pressão diminui a temperatura de ebulição ), continua em ebulição a uma temperatura mais baixa, não destrutiva, e as fracções vaporizam-se. Esta destilação adicional decompõe o resíduo em óleo diesel ( "fuel-oil" ), óleo lubrificante, asfalto (piche) e cera parafínica.

Destilação Fraccionada

A destilação constitui uma separação, puramente física das diferentes substâncias misturadas no petróleo bruto. Deste modo, a destilação não altera a estrutura das moléculas e, assim sendo, as substâncias conservam a sua identidade química.

Para a obtenção de maior número e variedade de produtos, as fracções mais pesadas são partidas em fracções leves pelo processo de Cracking. Este processo consiste, essencialmente, em decompor pelo calor e/ou por catálise (uso de um catalisador), as moléculas grandes das substâncias pesadas, cujo ponto de ebulição é elevado, para obter substâncias constituídas por moléculas de tamanho menor e que correspondem a substâncias mais voláteis, logo com ponto de ebulição mais baixo. Deste modo, por exemplo, o fuel-oil (óleo combustível pesado) pode ser convertido em gasolina.

O processo oposto ao cracking chama-se polimerização e consiste, essencialmente, em combinar moléculas pequenas de derivados do petróleo para formar outras maiores e mais pesadas, por exemplo os "plásticos".

Os processos de destilação do petróleo variam conforme a procura de mercado dos diferentes produtos. As fracções obtidas podem ser, posteriormente, misturadas umas às outras para a obtenção de produtos com as propriedades desejadas.

Cracking

A grande revolução do petróleo ocorreu com a procura crescente dos combustíveis, em particular da gasolina, associada à invenção dos motores de combustão interna e ao fabrico de automóveis em elevado número.

Assim, a gasolina passou a ser uma das fracções mais importantes e mais usadas do petróleo bruto. A fracção da gasolina representa 20% do petróleo. A gasolina não é uma fracção pura de um composto mas sim uma mistura de hidrocarbonetos voláteis (alcanos e compostos aromáticos). Como esta fracção é a de maior consumo, os químicos procuraram desenvolver um processo que permitisse obter uma maior quantidade de gasolina. Este processo foi descoberto nos EUA e recebeu o nome de Cracking, palavra inglesa que significa quebrar.
Cracking é um processo que consiste na quebra das cadeias carbónicas dos hidrocarbonetos de maior massa molecular, originando hidrocarbonetos médios e inferiores constituintes da fracção da gasolina.

O Cracking pode ser térmico (decomposição por aquecimento) ou catalítico (decomposição por acção de catalisadores).

C15H32   C9H20 + C3H6 + C2H4 + C + H2

Os alcenos obtidos do Cracking do petróleo são usados como matéria-prima no fabrico de polímeros através de reacções de polimerização.

A Importância do Petróleo

    A importância que tem o petróleo em nossa existência é imensa: se este precioso líquido viesse a falar, as nossas cidades, as nossas indústrias, os meios de transportes parariam como por efeito de uma mágica, e uma súbita paralisia bloquearia quase todas as nossas actividades. Mas, é tão importante assim o petróleo? Certamente, e não só por que faz mover os automóveis, os navios, os aviões, mas, também, porque ele tem uma infinidade de aplicações e empregos, além do campo de transportes, tanto que podemos dizer que os produtos derivados do petróleo são utilizados, sob as formas mais diversas, praticamente em tudo.

Para percebermos o porquê do petróleo ser tão importante para a nossa economia e para o nosso dia-a-dia, temos de entender de que forma é que o petróleo nos beneficia. Nós como comunidade, valorizamos todas as fontes de petróleo, porque pudemos utilizá-los para substituírem trabalho humano, ora isto é lógico, mas o que eu gostava aqui de quantificar era esta relação entre o petróleo e o trabalho humano. Por exemplo, sempre que liga uma lâmpada de 100 watts, é o mesmo de ter numa divisão da sua casa um ser humano a pedalar, o mais depressa que consegue, para manter essa lâmpada acesa.

Deste modo, a energia gasta por este ser humano é a mesma que a energia consumida por esta lâmpada. Utilizando esta informação, agora iremos analisar qual é a energia humana necessária para o gasto de uma só pessoa num curto espaço de tempo. Consequentemente, para o uso de apenas a água quente para tomar banho e um aspirador, seriam necessários serviços de cerca de 50 ciclistas. Esta quantidade de pessoas para satisfazer apenas a necessidade de uma pessoa, excede o número de escravos utilizados nos tempos da monarquia. Desta forma, podemos efectivamente dizer que vivemos como Reis, embora possamos não dar o devido valor a todas as facilidades que temos hoje em dia, pelo facto de parecer algo tão comum que por vezes o tomamos como garantido. E agora eu pergunto que quantidade de trabalho existe em apenas 4 litros de gasolina? Bem, se introduzir estes 4 litros no seu carro e conduzi-lo, até ficar sem combustível e depois der a volta e empurrar o carro até ao ponto de partida, irá descobrir. Estes 4 litros de gasolina têm a energia equivalente, a 500 horas de trabalho forçado, se quiser calcular de outra forma isto dá 12,5 semanas de trabalho de 40 horas semanais. Então e agora se tivesse de dar um valor a estes 4 litros de gasolina quanto daria? 4 Euros? 10 Euros? Se fosse pagar a alguém, por exemplo, 15 euros por hora, para esta pessoa empurrar o seu carro até casa, poderíamos assim avaliar estes 4 litros de combustível em 7500 euros.  
Não há dúvida que, além da forma como o petróleo trabalha incansavelmente, para tornar as nossas vidas mais fáceis, o petróleo é um milagre em muitas outras formas. E agora novamente eu questiono, com que facilidade é que pudemos substituir o papel do petróleo e o nosso estilo de economia de crescimento baseada no consumo? Pois eu rapidamente respondo, não muito facilmente, pois presentemente, usamos o petróleo para quase tudo, principalmente para transporte, sendo esta actividade responsável por 70% de todo o consumo de petróleo. É ainda de salientar que ao nível dos processos industriais, o petróleo é a matéria-prima principal para inúmeras necessidades da vida, por exemplo, para a produção de plásticos, tintas, fertilizantes, processos químicos, etc.  Quando consideramos outros potenciais fontes de combustível, descobrimos que quase todas são incapazes de suprir estas necessidades. Os biocombustíveis e o carvão podem potencialmente suprir algumas destas funções, mas não certamente sem um enorme programa de reinvestimento. Assim, é de considerar que a quantidade de trabalho que o petróleo realiza para si, é o equivalente a ter centenas de escravos a seu mando. Fica claro que, é esta matéria-prima que faz das nossas vidas aquilo que são, afirmando ainda que o nível de vida que nós vivemos hoje, faria inveja a qualquer Rei do passado.

Principais derivados do petróleo e suas aplicações

A utilização do petróleo bruto como combustível e matéria-prima expandiu-se muito rapidamente com o desenvolvimento da ciência e da tecnologia. Isto criou uma grande dependência económica de países que não produzem os derivados do petróleo, como é o caso de Moçambique e outros.

A indústria que transforma os derivados do petróleo bruto denomina-se indústria petroquímica. Ela obtém vários produtos derivados do petróleo como plástico, derivados do eteno, pesticidas, herbicidas, fertilizantes e fibras sintéticas a partir do petróleo.

A tabela que se segue apresenta os derivados do petróleo e as suas principais aplicações.

Derivado do petróleo	Nº de Átomos de carbono na molécula	Temperatura de Ebulição aproximada (ºC)	Aplicações
Gás Natural	C1 a C4	Até 20 ºC	Combustível doméstico e industrial.
Éter de petróleo	C5 a C6	20º a 60ºC	Solvente industrial para compostos orgânicos.
Nafta	C6 a C7	60ºC a 100ºC	Solvente industrial para compostos orgânicos
Gasolina	C6 a C12	50ºC a 200ºC	Combustível para motores de explosão (automóveis)
Querosene	C10 a C14	150çC a 275ºC	Combustível para jactos, foguetões e para iluminação e aquecimento doméstico.
Óleo diesel	C12 a C20	175ºC a 350ºC	Combustível para navios, camiões, comboios...
Óleos lubrificantes	C20 a C36	350ºC a 550ºC	Óleos para lubrificação
Graxas	>C20	Acima de 550ºC	Graxas e vaselina
Asfalto	>C36	Resíduos	Asfalto para pavimentação de estradas

Os maiores produtores de petróleo bruto do Mundo são o Irão, o Iraque, o Kuwait, a Arábia Saudita, os EUA,  ex-URSS, a Venezuela, a Roménia, a Nigéria, a Angola, a Indonésia, a China e a Líbia, entre outros em menores quantidades.

As grandes companhias petrolíferas no Mundo são a British Petroleum (BP), a Shell, a Imperial e a Rockerfeller.

  

Zonas de prospecção de petróleo em Moçambique

Em Moçambique há três zonas de prospecção de petróleo. Uma situa-se na bacia do rio Zambeze, no distrito de Inhaminga, na província de Sofala, outra na bacia do rio Rovuma, na província de Cabo Delgado, e a terceira na baía de Bazaruto, na província de Inhambane.

Há informações segundo as quais a bacia do Rovuma, no Norte de Moçambique, tem condições geológicas similares às do golfo do México e um potencial para produzir 3 mil milhões de barreis de petróleo. Até ao momento já foram investidos cerca de 300 milhões de dólares em pesquisa na bacia do Rovuma e pouco mais de 100 milões de dólares na bacia de Moçambique. Na região Sul do País, a companhia petroqímica Sul-africana sasol, em parceria com a Empresa Nacional de Hidrocarbonetos (ENH), tem um contrato de pesquisa e produção de petróleo na zona Offshore de Pande e Temane, junto à baía de Bazaruto.

Gás Natural

Origem

 O gás natural é uma mistura de hidrocarbonetos leves encontrada no subsolo, na qual o metano tem uma participação superior a 70 % em volume. A composição do gás natural pode variar bastante dependendo de fatores relativos ao campo em que o gás é produzido, processo de produção, condicionamento, processamento, e transporte. O gás natural é um combustível fóssil e uma fonte de energia não-renovável.

Composição
A composição do gás natural pode variar muito, dependendo de fatores relativos ao reservatório, processo de produção, condicionamento, processamento e transporte. De uma maneira geral, o gás natural apresenta teor de metano superiores a 70% de sua composição, densidade menor que 1 e poder calorífico superior entre 8.000 e 10.000 kcal/m3, dependendo dos teores de pesados (etano e propano principalmente) e inertes (nitrogênio e gás carbônico).

Ocorrência·

O gás natural é encontrado no subsolo através de jazidas de petróleo, por acumulações em rochas porosas, isoladas do exterior por rochas impermeáveis, associadas ou não a depósitos petrolíferos. É o resultado da degradação da matéria orgânica de forma anaeróbica oriunda de quantidades extraordinárias de micro-organismos que, em eras pré-históricas, se acumulavam nas águas litorâneas dos mares da época. Essa matéria orgânica foi soterrada a grandes profundidades e, por isto, sua degradação se deu fora do contato com o ar, a grandes temperaturas e sob fortes pressões.

Aplicações

O gás natural é empregue diretamente como combustível, tanto em indústrias, casas e automóveis. É considerado uma fonte de energia mais limpa que os derivados do petróleo e o carvão. Alguns dos gases de sua composição são eliminados porque não possuem capacidade energética (nitrogênio ou CO2) ou porque podem deixar resíduos nos condutores devido ao seu alto peso molecular em comparação ao metano (butano e mais pesados).
Combustível: a sua combustão é mais limpa e dá uma vida mais longa aos equipamentos que utilizam o gás e menor custo de manutenção.

Automotivo: utilizado para motores de ônibus, automóveis e caminhões substituindo a gasolina e o álcool, pode ser até 70% mais barato que outros combustíveis e é menos poluente.
Industrial: utilizado em indústrias para a produção de metanol, amônia e uréia.

As desvantagens do gás natural em relação ao butano são: mais difícil de ser transportado, devido ao fato de ocupar maior volume, mesmo pressurizado, também é mais difícil de ser liquificado, requerendo temperaturas da ordem de -160 °C.

Algumas jazidas de gás natural podem conter mercúrio associado. Trata-se de um metal altamente tóxico e deve ser removido no tratamento do gás natural. O mercúrio é proveniente de grandes profundidades no interior da terra e ascende junto com os hidrocarbonetos, formando complexos organo-metálicos.

Actualmente estão sendo investigadas as jazidas de hidratos de metano, que se estima haver reservas energéticas muito superiores às actuais de gás natural.

Moçambique: Grandes reservas de gás elevam importância económica

O volume das descobertas de gás natural efectuadas nos últimos 5 meses no offshore do Norte de Moçambique é um dos assuntos que mais atenções concita nos meios petrolíferos internacionais – especialmente no sector das companhias “gasistas”, uma das quais, ENI, é parte do consórcio originário da mais recente descoberta.

O estatuto de grande produtor mundial de gás que a grandeza das reservas estimadas garante futuramente a Moçambique, somado aos de grande produtor de carvão e de energia, está igualmente a alimentar conjecturas segundo as quais o país tende a passar por uma transfiguração do tipo “hot spot” em português ´´Area Popular``.

A maior importância que os EUA passaram a conferir a Moçambique, é considerada reflexiva de projecções de acordo com as quais a economia do país, tida até agora como débil, passou com a descoberta de gás a dispor de condições privilegiadas para adquirir dimensão suficiente para atrair investimento e fomentar concorrência.

A companhia operadora do consórcio activo na maior descoberta, Anadarko Petroleum, é norte-americana. Em anos anteriores já haviam sido efectuadas outras descobertas, mas sempre consideradas desprovidas de interesse comercial. Perfurações mais recentes, efectuadas pela Sasol, no Sul, costa de Vilanculos, foram também infrutíferas. A passagem de Moçambique à categoria de grande produtor mundial de gás e, eventualmente, de outros hidrocarbonetos, representará, em conjunto com o carvão e a produção de energia eléctrica, uma fonte substancial de receitas, em razão da qual deixará de depender, como até agora, da ajuda externa. (60% de apoio ao orçamento)

O fim da ajuda externa ou a redução da sua importância será proporcional a uma acentuação da independência do Governo para traçar as suas próprias políticas e a um definhamento da capacidade dos doadores para pressionarem a governação. Prevê-se também que o fenómeno conduza a um aumento da corrupção.

O gás Natural e o Ambiente

Actualmente, o gás natural tem sido utilizado como combustível alternativo, em substituição dos combustíveis derivados do petróleo bruto, por ser uma fonte de energia que polui menos do que os restantes combustíveis fósseis.

O gás natural, por ser volátil, tem a vantagem de não ser derramado, como acontece com o petróleo bruto em caso de acidentes. Em caso de fuga, este sobe para camadas superiores da atmosfera por ser menos denso do que o ar localizado nas suas camadas mais inferiores.

O gás natural é ambientalmente mais limpo que qualquer outro combustível fóssil, pois forma menos fuligem e menos dióxido de carbono quando queimado.

Estudos comparativos feitos sobre o impacto ambiental do uso do gás natural como combustível em automóveis (GPL) mostram, por exemplo:

Quantidades equivalentes de energia produzidas à base da queima de gás libertam cerca de menos 30% de dióxido de carbono (CO2) comparativamente à queima do petróleo, e cerca de menos 45% de dióxido de carbono (CO2) em relação à queima do carvão mineral;

Um carro a gás liberta menos 79% de monóxido de carbono (CO) e menos 65% de óxido de nitrogénio (NOx) para a atmosfera do que um carro a gasolina. Além disso, os carros movidos a gás libertam óxidos de enxofre (SO2 e SO3) nem fuligem como os carros movidos a Diesel.

Bibliográfia
José António P. De Barros, livro do aluno, Química 10ª Classe (De acordo com o novo Programa), plural Editores.

Internet
WikipédiaPDF: www.wikipedia.com e Info escola: www.infoescola.com