Petróleo
O petróleo, óleo de pedra, é uma mistura de hidrocarbonetos, rica em alcanos. O petróleo é conhecido há milhares de anos nas regiões onde aflorava espontaneamente para a superfície. Pelas suas propriedades era usado pelos povos antigos do Oriente Médio para calafetar construções, como lubrificante e como combustível para aplicações diversas. Alguns usavam o óleo até para aplicações medicinais.
Hoje o petróleo responde por quase a metade de toda a energia gerada no mundo. Sem ele as usinas termoelétricas parariam de funcionar, deixando cidades às escuras. Veículos terrestres, navios e aviões ficariam parados, indústrias não produziriam nada e os habitantes dos países frios congelariam no inverno, sem o combustível da calefação doméstica.
O Combustível de Mil e Uma Utilidades
Fisicamente, o petróleo é uma mistura de compostos de diferentes pontos de ebulição. Esses componentes dividem-se em grupos, ou frações, delimitados por seu ponto de ebulição. Os intervalos de temperatura e a composição de cada fração variam com o tipo de petróleo. As frações cujo ponto de ebulição é inferior a 200° C, entre eles a gasolina, costumam receber o nome genérico de benzinas. A partir do mais baixo ponto de ebulição, de 20° C, até o mais alto, de 400° C, tem-se, pela ordem: éter de petróleo, benzina, nafta ou ligroína, gasolina, querosene, gasóleo (óleo diesel), óleos lubrificantes. Com os resíduos da destilação produz-se asfalto, piche, coque, parafina e vaselina.
O Petróleo existe na Terra nos estados sólido, líquido e gasoso - mas só o líquido tem merecido o direito ao uso do nome e o reconhecimento como grande benfeitor da humanidade (embora o gás já esteja ameaçando tomar-lhe a dianteira). Era conhecido e usado pelos povos mais antigos, sobretudo na forma de betume, que servia para muitas coisas, entre as quais construir estradas e calafetar embarcações. Ganhou importância no mundo moderno quando substituiu o óleo de baleia na iluminação pública das cidades européias. Até então, aproveitava-se o petróleo que aflorava espontaneamente à flor da terra; o primeiro poço perfurado para extraí-lo foi obra do americano Edwin L. Drake, em Titusville, Pensilvânia, nos Estados Unidos, em 1859. Logo ele estava sendo extraído em toda parte - e a invenção do automóvel elevou-o à condição de mais importante fonte de energia da sociedade moderna.
Mas o petróleo serve para muito mais coisas do que simplesmente produzir gasolina. Refinado, ele se transforma também em querosene, óleo diesel, óleo lubrificante, solventes, tintas, asfalto, plásticos, borracha sintética, fibras, produtos de limpeza, gelatinas, remédios, explosivos e fertilizantes. Ao longo da História, produziu também incontáveis guerras, invasões, disputas territoriais, golpes de Estado, revoluções, cismas políticos. O Oriente Médio, os Estados Unidos e os territórios da antiga União Soviética são os maiores produtores - e os dois últimos igualmente os maiores consumidores.
Parentes próximos, mas inaproveitáveis
Além do petróleo convencional, disponível em campos que podem ser explorados pela simples perfuração de poços, há outros tipos que dependem de estudos, pesquisas e desenvolvimento tecnológico para serem utilizados. Por exemplo, o petróleo extrapesado do cinturão do Orinoco, na Venezuela, as areias de alcatrão de Athabasca, no oeste do Canadá, e os reservatórios de petróleo gelado e viscoso do Declive Norte do Alasca. O óleo da argila xistosa também é um recurso potencial, embora ainda não possa ser considerado verdadeiro petróleo - é uma rocha sedimentária rica em substâncias orgânicas que ainda não "ficou no forno" o tempo suficiente para chegar ao ponto. Podemos aquecê-la num forno de verdade e acelerar o processo, mas custaria quase três vezes mais do que a exploração de poços comuns. Uma coisa é certa: esses recursos não convencionais poderão se tornar importantes, no futuro, mas continuam cercados por incertezas econômicas e científicas. O mais certo é acreditar que eles jamais chegarão a ser aproveitados em larga escala.
Tecnologia
As características físicas e químicas do óleo cru, juntamente com a localização e a extensão das jazidas, são os principais fatores na determinação de seu valor como matéria-prima. O petróleo jaz oculto no fundo da terra, e nenhuma de suas propriedades físicas ou químicas permite detectá-lo com certeza da superfície. Técnicas geológicas, geofísicas e geoquímicas desenvolvidas para a exploração não fornecem prognósticos precisos sobre a existência de petróleo em determinada área e, quando muito, dão uma indicação de boas possibilidades de encontrá-lo.
Até o início do século XX, a exploração consistiu em detectar indícios de petróleo na superfície terrestre. Perfuravam-se então poços em locais de exsudações e afloramentos, ou a sua volta. A prospecção científica desenvolveu-se no começo do século XX, quando os geólogos começaram a mapear as características terrestres indicadoras de sítios favoráveis à perfuração.
Particularmente reveladores eram os afloramentos que indicavam a existência de rochas sedimentares porosas e impermeáveis alternadas. A rocha porosa (arenitos, calcários ou dolomitas) serve de reservatório para o petróleo, que nela pode migrar, sob uma diferença de pressão, através de interstícios e fendas, até o ponto de escapamento, ou seja, até o poço perfurado. As rochas impermeáveis (argila, folhelho), impedem o óleo de migrar do reservatório. No início da década de 1920, começou a exploração de subsuperfície, acompanhada da análise de sondagem (amostras retiradas do poço perfurado por sondas).
Prospecção - A partir da década de 1950, a pesquisa do petróleo começou a ser feita com técnicas geofísicas - gravimétricas, magnetométricas e sísmicas - que permitem mapear as estruturas de subsuperfície. O gravímetro é um instrumento sensível que mede as variações da força de gravidade provocadas, entre outros fatores, pelas diferenças de densidade das rochas. Rochas densas, quando próximas da superfície, aumentam a atração da gravidade, o que não ocorre com as rochas sedimentares, que são porosas. A técnica magnetométrica utiliza as variações do campo magnético da Terra, causadas pela existência de corpos magnéticos sob a superfície. As rochas plutônicas, que em geral contêm mais magnetita, aumentam as leituras do magnetômetro e, assim, pode-se verificar a profundidade das rochas.
Embora mais dispendiosos e complexos, os métodos sísmicos são mais precisos. Baseiam-se no fato de que ondas de choque provocadas por fontes artificiais de energia, descrevendo uma trajetória descendente, são refletidas ou refratadas pelas superfícies de contato entre as camadas. Ao retornarem à superfície, as ondas de choque são registradas por geofones (sensíveis aos ruídos subterrâneos), localizados em diferentes pontos das linhas que irradiam da fonte de energia. De acordo com o princípio de refração, as ondas de choque que atingem a superfície de contato ("horizonte") com pequeno grau de inclinação podem ser contidas e prosseguem ao longo da camada. Se a camada de rocha for particularmente densa, as ondas não serão completamente amortecidas e poderão ser observadas a vários quilômetros da fonte de energia.
A reflexão é a técnica preferida na exploração sísmica. Requer fontes de menor intensidade e menores distâncias para a instalação de geofones, pois as ondas de choque que formam um grande ângulo de incidência com a camada de rocha são refletidas para a superfície mais próxima da fonte. Tanto os meios permeáveis quanto os densos refletem as ondas de choque e fornecem, além disso, informações sobre os "horizontes" intermediários.
Métodos geoquímicos de superfície são utilizados na tentativa de descobrir a presença de acumulações de hidrocarbonetos em subsuperfície. Nesses métodos se usam análises geoquímicas a fim de detectar a presença de anomalias de hidrocarbonetos gasosos no solo, na água ou no ar. Também podem ser empregadas análises do solo a fim de localizar concentrações de bactérias que se alimentam de hidrocarbonetos gasosos provenientes das jazidas da profundidade.
Apesar dessas modernas técnicas de exploração, o único meio de se ter certeza absoluta da existência de petróleo ainda é a perfuração. Por economia de tempo e de capital, costuma-se perfurar primeiro um poço para colher informações. Análises de fragmentos das rochas colhidas revelam características físicas e químicas e são examinados por paleontólogos, que estabelecem a correlação entre os horizontes geológicos, mediante a análise de microfósseis. As jazidas ocorrem de preferência em áreas de espessos depósitos sedimentares, predominantemente de origem marinha, que sofreram deformações brandas. Nas áreas pré-cambrianas, onde predominam rochas metamórficas e ígneas, é praticamente impossível existir petróleo.
Tipos - 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 petróleos variam de 82 a 87% de carbono em peso e 12 a 15% de hidrogênio. Os asfaltos mais viscosos geralmente variam de 80 a 85% de carbono e de 8 a 15% de hidrogênio.
O óleo cru pode ser agrupado em três séries químicas básicas: parafínicas, 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 comuns entre os óleos crus. É uma série saturada de cadeia aberta com a fórmula geral CnH2n+2, na qual C é o carbono, H é o hidrogênio e n um número inteiro. As parafinas, líquidas a temperatura normal e que entram em ebulição entre 40o e 200o 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, o benzeno (C6H6), está presente em todos os óleos crus, mas como uma série os aromáticos geralmente constituem somente uma pequena porcentagem da maioria dos óleos.
Além desse número praticamente infinito de hidrocarbonetos que formam o óleo cru, geralmente estão presentes enxofre, nitrogênio e oxigênio 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.
Perfuração - Associado ao gás e à 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 o gás natural que geralmente acompanha o óleo está sob forte compressão, freqüentemente 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 o bombeamento para a produção de óleo.
As perfurações mais modernas são feitas por sondas rotativas, com brocas de aço de alta dureza e de diferentes tipos e diâmetros, dependentes do diâmetro do poço e da natureza da rocha que devem penetrar. Nesse processo, tem grande importância a injeção de um fluido especial, composto de argila montmorilonítica e sulfato de bário. Injetada 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 fluido 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.
Transporte - Como a extração do petróleo ocorre muitas vezes em áreas distantes dos centros de consumo, seu transporte para refinarias e mercados exige sistemas complexos e especializados, como oleodutos, navios petroleiros, caminhões ou vagões-tanques. Quando se trata de longas distâncias, o meio mais barato é o navio petroleiro, cujo agigantamento tem contribuído para a redução dos custos de transporte. No transporte por terra de grandes quantidades de petróleo, os custos mais baixos se obtêm pelo uso de oleodutos, tubulações que, mediante bombeamento, levam o produto às refinarias.
Refinação - A função das refinarias consiste em dividir o óleo cru em frações (grupos) delimitadas pelo ponto de ebulição de seus componentes, e em seguida reduzir essas frações a seus diversos produtos. Quando possível, os processos de refinação são adaptados à demanda dos consumidores. Assim é que no final do século XIX, quando o querosene de iluminação era muito utilizado, as refinarias dos Estados Unidos extraíam do óleo cru até setenta por cento de querosene. Depois, quando a gasolina passou a ser o subproduto mais procurado, começou a ser retirada do óleo cru nessa porcentagem. Mais tarde, o querosene voltou a encontrar larga aplicação como combustível para aviões a jato. As refinarias localizam-se muitas vezes junto às fontes produtoras, mas também podem situar-se em pontos de transbordo ou perto dos mercados de consumo, que oferecem a vantagem da redução de custo, pois é mais econômico transportar petróleo bruto por oleodutos do que, por outros meios, quantidades menores de seus derivados.
Na refinaria, o óleo cru e os produtos semifinais e finais são continuamente aquecidos, resfriados, postos em contato com matérias não-orgânicas, vaporizados, condensados, agitados, destilados sob pressão e submetidos à polimerização (união de várias moléculas idênticas para formar uma nova molécula mais pesada) sem intervenção humana. Os processos de refino podem ser divididos em três classes: separação física, alteração química e purificação.
Separação física - A destilação, a extração de solventes, a cristalização por resfriamento, a filtração e a absorção estão compreendidas nos processos de separação física. A destilação é realizada em estruturas altas e cilíndricas chamadas torres. Depois de bombeado para os tubos de um alambique, onde é aquecido até vaporizar-se (exceto em sua porção mais pesada), o óleo cru é dispersado para uma coluna de destilação de um vaporizador localizado acima da base. Um gradiente térmico é estabelecido através da torre, de tal modo que a temperatura é mais alta na base e mais baixa no topo. Os vapores ascendentes condensam-se à medida que sobem pela torre, e os líquidos condensados juntam-se a espaços predeterminados, de onde são recolhidos. Os componentes cujo ponto de ebulição é semelhante ao da gasolina condensam-se quase no topo da torre; o querosene, logo abaixo; o óleo diesel, no meio da coluna; o resíduo, na base. Cada um desses fluxos passa então a novo estágio de processamento. Por redestilação a vácuo, o resíduo é dividido em óleos lubrificantes leves ou pesados e em combustível residual ou material asfáltico.
Alteração química - Os processos dessa classe de refino podem ter um dos seguintes objetivos: decompor, ou craquear (do inglês to crack, quebrar), grandes moléculas de hidrocarbonetos em outras menores; polimerizar ou unir pequenas moléculas de uma substância para formar outras maiores; e reorganizar a estrutura molecular. O craqueamento do óleo cru é historicamente o mais importante. No século XIX era utilizado para duplicar a quantidade de querosene que se extraía do petróleo. Com o advento do automóvel, aumentou a demanda da gasolina, e o craqueamento passou a ser usado como meio de elevar a produção desse combustível. Pelo processo de Burton, aquece-se a matéria-prima a cerca de 500o C sob pressão e obtém-se gasolina. Descobriu-se depois que a gasolina assim obtida era de melhor qualidade. A seguir foi descoberto o craqueamento catalítico, pelo qual catalisadores como a alumina, a bentonita e a sílica facilitam o rompimento das moléculas.
A polimerização é o contrário do craqueamento. Consiste na combinação de moléculas menores em moléculas de hidrocarbonetos mais pesados, visando sobretudo à obtenção de gasolina. O primeiro processo de polimerização utilizava como matérias-primas hidrocarbonetos gasosos não-saturados, principalmente o propileno e o butileno. Outro processo de polimerização, a alquilação, combina essas duas matérias-primas com o isobutano, hidrocarboneto gasoso saturado. A alquilação contribuiu grandemente para a produção de gasolina para aviação.
O terceiro tipo de processo químico é aquele que altera a estrutura das moléculas de hidrocarbonetos, a fim de aumentar o poder de combustão do produto. Em meados do século XX, as pesquisas orientaram-se, principalmente nos Estados Unidos, para apurar a qualidade da gasolina, o que foi conseguido não só com o desenvolvimento de novos processos de refinação, mas também com a introdução de um aditivo, o chumbo tetraetila. Mais tarde, porém, os compostos de chumbo foram retirados da mistura em muitos países por serem altamente poluentes.
Purificação - A terceira classe de processos de refinação compreende aqueles que purificam os produtos. Há no óleo cru muitos elementos não hidrocarbonados, principalmente enxofre, que lhe conferem propriedades indesejáveis. Vários processos foram criados para neutralizá-los ou removê-los. Por meio da hidrogenação -processo desenvolvido por técnicos alemães para a transformação do carvão em gasolina - as frações do petróleo são submetidas a altas pressões de hidrogênio e a temperaturas entre 26o e 538o C, em presença de catalisadores.
Distribuição - A maioria dos produtos derivados do petróleo é constituída de líquidos, na maior parte das condições estáveis, que podem ser acondicionados em tanques e bombeados de um lugar para outro. Os produtos que apresentam maiores dificuldades de manuseio são os que se encontram nas extremidades da escala de ponto de ebulição: gases, graxas, combustíveis pesados, parafinas e asfaltos. O gás liquefeito de petróleo (GLP) tem de ser armazenado e transportado sob pressão e normalmente distribuído ao consumidor em cilindros. Graxas e alguns óleos lubrificantes são acondicionados em barris e latas. Combustíveis pesados e asfaltos, que se solidificam à temperatura ambiente, têm de ser armazenados e distribuídos em recipientes aquecidos ou isolados.
Reservas mundiais - Embora os derivados do 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 extração é compensadora, considerados os custos e os métodos conhecidos. Conforme relatório das Nações Unidas (Ocean Oil Weekly 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 atuais, 65% estão no Oriente Médio. Segundo o relatório, o volume de óleo remanescente na Terra é de 1,65 trilhões de barris, constituídos de 976,5 bilhões de barris de óleo de reserva provada e de 674 bilhões de 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 bilhões 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 os líderes mundiais em exploração e produção em águas profundas.) Atividades de 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 semi-fechados 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.
O petróleo move a economia enquanto destrói o mundo!
