Introdução
O petróleo é uma mistura
complexa de compostos orgânicos, principalmente hidrocarbonetos, associado a
pequenas quantidades de outras classes de compostos que contêm nitrogênio,
oxigênio e enxofre.
O
nome petróleo significa “óleo de pedra” porque é encontrado, normalmente,
impregnado em determinadas rochas porosas (arenito), localizada em camadas
geológicas sedimentares, situadas na maior parte das vezes abaixo do fundo do
Segundo
a teoria mais aceita, o petróleo tem sua origem em pequenos seres vegetais e
animais da orla marítima, que foram soterrados há pelo menos dez milhões de
anos. Pela ação de microrganismos, da pressão do calor e do tempo, essa matéria
orgânica foi transformada em petróleo.
A extração do petróleo
Em
geral, o petróleo é encontrado sobre água salgada, o que lembra sua origem
marinha, e embaixo de uma camada gasosa, formada principalmente por CH4(g)
em alta pressão. Quando um poço é perfurado com sondas apropriadas, a pressão
dos gases faz com que o petróleo inicialmente jorre para fora. Ao reduzir-se a
pressão o petróleo para de jorrar e tem de ser bombeado, dessa forma que se
obtém o chamado petróleo bruto.
A purificação do petróleo
O
petróleo é insolúvel em água e menos denso do que ela. Para separá-lo da água
salgada faz-se uma decantação e depois uma filtração, que o isola das impurezas
sólidas como areia e argila. Ao final desses dois processos obtém-se o petróleo
cru, que é enviado para o refino.
A refinação do petróleo
Após
a purificação, o petróleo cru sofre destilação fracionada nas torres ou colunas
de destilação, fornecendo os derivados ou frações do petróleo.
Da
destilação obtém-se o gás de bujão (mistura constituída principalmente de
propano e butano), gasolina, querosene, óleo e resíduos. Dos resíduos são
obtidos parafina, vaselina, piche e asfalto. Enquanto parte dessas frações é
levada diretamente ao consumo, outras partes chegam às indústrias petroquímicas
onde sofrem transformações (físicas e químicas) originando milhares de produtos
como plásticos, borrachas sintéticas, corantes, inseticidas, remédios,
solventes, fertizantes, explosivos etc.
A
tabela a seguir resume as principais frações obtidas da destilação fracionada
do petróleo e algumas de suar aplicações.
Acompanhe agora a utilização de cada um dos subprodutos do petróleo:
Gás de petróleo: dá origem ao gás de cozinha.
Gasolina: usada como combustível de motores automotivos.
Querosene: combustível próprio para aviões.
Diesel: é o combustível de ônibus, caminhões, tratores.
Lubrificante: aplicado em máquinas e peças para aumentar a vida útil desses equipamentos.
Óleo: também chamado de óleo combustível, é ele o responsável pela movimentação de navios.
Asfalto: este é o último produto a ser fracionado, e apresenta aspecto denso, é usado na pavimentação de ruas e estradas.
Os principais produtos provenientes da refinação
são:
– gás combustível
– GLP
– nafta
– querosene
– óleos combustíveis
– matéria-prima para fabricar asfalto e parafina.
– GLP
– nafta
– querosene
– óleos combustíveis
– matéria-prima para fabricar asfalto e parafina.
1.
Gasolina
Uma das frações....
Um outro problema que se
enfrenta é a qualidade da gasolina obtida. A eficiência dos motores de explosão
depende solina obtida. A eficiência dos motores de explosão depende diretamente
da compressão sob a qual a mistura gasolina MAIS ar é lançada no carburador. A
simples compressão pode produzir sua detonação. O máximo rendimento do motor é
obtido fazendo com que o instante de máxima compressão coincida com o movimento
em que a vela solta a faísca. Empregando-se uma gasolina de baixa qualidade,
ela explode no motor, por compressão, antes de saltar a faísca da vela. Tal
fato implica a queda da potência do motor e o aumento do desgaste mecânico.
Logo, quanto mais alta a resistência à compressão sem detonação, melhor é
qualidade da gasolina.
A medida dessa resistência é
estabelecida da seguinte forma: atribuem-se a dois constituintes da gasolina,
um de baixa resistência e outro de alta, dois valores arbitrários (o a 100). A
escala assim estabelecida se denominou octanagem ou número (índice) de octanas.
O valor zero é atribuído ao
heptano e cem ao isoctano (2,2,4 – trimetilpentano).
Assim, uma gasolina com 80
octanas comporta-se como se apresentasse 80% de isoctano e 20% de heptano,
apesar de não precisar obrigatoriamente esses
Exemplo:
hidrocarbonetos.
Para aumentar a octanagem da
gasolina são utilizados os chamados aditivos antidetonantes, como por exemplo o
chumbo-tetraetila (ou tetraetil-chumbo) que, apesar de eficaz, teve seu uso
proibido por liberar chumbo, que é um metal pesado e tem efeito acumulativo nos
organismos vivos, trazendo sérios danos à saúde. Em seu lugar o Conselho
Nacional do Petróleo (CNP) autorizou a Petrobrás a aditivar a gasolina com o
composto metil – t – butil – éter (MTBE) até 7% em volume para aumentar o
índice de octanagem.
2. Craching, Craqueamento ou Pirólise do
Petróleo
Para aumentar a produção e melhorar a
qualidade da gasolina é muito comum o craqueamento, que é um processo em que
moléculas são quebradas originando outras menores sob a ação de catalizadores e
aquecimento.
O cracking é geralmente em
processo complexo e com os compostos da fração gasolina são obtidos muitos
outros de moléculas menores, inclusive carbono amorfo e gás hidrogênio. Apesar
disso, proporciona um bom rendimento, pois chega a aumentar de 20% a 50% a
gasolina obtida por barril de petróleo cru.
3. Polimerização
Outro processo utilizado
para aumentar a quantidade e a qualidade da gasolina.
Consiste em juntar moléculas
menores, normalmente alcenos, formando moléculas maiores na faixa da fração
gasolina. É, basicamente, o inverso do craqueamento.
* leia-se ALCANO.
4. Reforming
É mais um processo que se
utiliza nos aumentos da quantidade e da qualidade da gasolina. Consiste em
transformar alcanos de cadeia normal em alcanos de cadeia ramificada ou
hirdrocarbonetos cíclicos, ambos de maior octagem, conferindo uma melhor
qualidade à gasolina.
Exemplos: heptano ---------------- 2 – metil – hexano
Hexano ---------------- cicloexano +
hidrogênio
5. Indústria Petroquímica
A indústria petroquímica produz compostos orgânicos
a partir de constituintes do petróleo. Após a destilação fracionada, diversas
técnicas são utilizadas como craqueamento, isomerização, polimerização e outras
reações químicas. Algumas das substâncias mais importantes que podem ser
obtidas são: benzeno, butadieno, butano, buteno, etanol, eteno, etino, fenol,
metanol, tolueno, propano, acetona propeno, estireno. Essas
substâncias servem como matéria-prima para a fabricação de novos materiais como
plásticos; isopor; borracha; fórmica; essência para perfumes; corantes para
fotografia, imprensa e tecidos; detergentes; medicamentos; inseticidas;
fertilizavas e explosivos.
GÁS
NATURAL, XISTO BETUMINOSO E HULHA
I.
Gás
Natural
É
uma mistura gasosa em que predomina o metano, (acima de 75%, podendo
ultrapassar 95%), mas que também se acham etano, propano, butano, metilbutano,
CO2, H2S e N2, dentre outros, dependendo do
local onde é encontrado.
Sua
ocorrência pode ou não estar ligada à do petróleo, sendo menos poluentes que
esse. Seu principal uso é como combustível, nas indústrias e nos veículos
(GNV).
O
Brasil apresenta reservas estimadas em 650 bilhões de m3 de gás
natural, situados principalmente na Bacia de Campos.
Obs.: Não se deve confundir
GLP com gás natural. O primeiro é uma mistura constituída principalmente de propano e butano (gás de bujão) e o
segundo, uma mistura essencialmente composta de metano.
II. Xisto Betuminoso
É
uma rocha impregnada de material oleoso (5% a 10%) semelhante ao petróleo. O
xisto é muito abundante na natureza; calcula-se que possamos produzir até
quatro vezes mais que o total de reservas mundiais de petróleo. O Brasil (2º
lugar nas reservas mundiais de xisto) tem no Paraná seus maiores depósitos.
O
xisto, contudo, não teve sua exploração deslanchada. Isso se deve à grande
dificuldade de extração do óleo do xisto. A rocha deve ser escavada, moída e
aquecida a 500ºC para liberar o óleo bruto; em seguida, o óleo bruto deve ser
refinado, como acontece com o petróleo. Tudo isso encarece muito o produto,
inviabilizando sua competição econômica com o petróleo. No entanto, com a
contínua diminuição das reservas petrolíferas, o xisto poderá se tornar,
no futuro, uma reserva muito importante de matérias-primas e energia.
III. Hulha
1.
A Hulha, um Carvão
Mineral
A
hulha também chamada de carvão-de-pedra, é um material orgânico de aspecto
geralmente escurecido (preto ou marrom), encontrado em algumas regiões da
Terra, em minas subterrâneas ou superficiais. Provém de vegetais que foram
soterrados há mais de 200 milhões de anos e sofreram um processo lento de
degradação, em ambiente propício e pobre em oxigênio – a INCARBONIZAÇÃO.
A
incarbonização ocorre porque a celulose vegetal ao ser degradada perde oxigênio
e hidrogênio, o que acarreta um aumento no teor de carbono em relação ao de
outros elementos (H, O, S, N). As etapas de incarbonização e os teores
aproximados de carbono são:
CELULOSE --TURFA -- LINHITO -- HULHA --ANTRACITO -- GRAFITA
60% 70% 80% 90%
2.
Composição da Hulha
A
hulha é um carvão que contém em torno de 80% de carbono, apresentando-se sob a
forma de anéis hexagonais semelhantes aos encontrados na grafìte, apesar de constituírem
estruturas bem menos extensas.
A
identificação de todas as substâncias presentes na hulha é difícil. No entanto,
podemos dizer que, do ponto de vista da composição elementar, além do C, contém
cerca de 6% de H, 10% de O, 2% de S, 1% de N e, aproximadamente, 10% de outros
elementos.
As
reservas naturais de hulha são estimadas em 1016 kg e
equivalem a uma quantidade de energia superior à que pode ser obtida do
petróleo e do gás natural.
Obs.: Tanto o petróleo quanto
o carvão, ao serem queimados, ocasionam a formação de SO2, que por
si só é tóxico e, além disso, forma SO3 ao ser oxidado, responsável
pela chuva ácida.
3.
A Destilação Seca da
Hulha
A
destilação seca da hulha é feita na ausência de ar e aproximadamente 1100ºC,
dando origem a três frações de grande valor comercial.
A.
Fração Gasosa ou Gás de Iluminação
Representa em média 20% dos
produtos da destilação da hulha.
É constituída basicamente de
49% de gás hidrogênio, H2(g), 34% de metano, CH4(g), e 8%
de monóxido de carbono, CO(g), além de outros gases em menor
proporção. É usada como combustível e como gás de iluminação (gás de rua).
B.
Fração Líquida
Pode ser dividida em dois
grupos principais: as águas amoniacais e o alcatrão de hulha; cada uma dessas
frações representa em média 5% dos produtos da destilação seca da hulha.
As águas amoniacais são constituídas de substâncias nitrogenadas como
sais de amônio – nitrato de amônio, NH4NO3, sulfato de
amônio, (NH4)2SO4 –, hidróxido de amônio, NH4OH,
e aminas.
Esses compostos são usados
principalmente na fabricação de fertilizantes agrícolas.
O alcatrão de hulha é a maior fonte natural de obtenção de compostos
aromáticos, como benzeno, tolueno, fenol, naftaleno, anilina etc.
Essa mistura complexa de
compostos aromáticos é separada por destilação fracionada do alcatrão de hulha
em cinco frações mais simples, conforme mostra a tabela abaixo.
C.
Fração Sólida
Resíduo sólido amorfo, 70% dos
produtos de destilação, constituído de carvão coque. Usado principalmente na
indústria siderúrgica, na obtenção do aço.
4.
Os Carvões Não-Minerais
* O carvão vegetal
É
também conhecido por carvão de madeira, sendo obtido por destilação seca da
madeira.
Nesta
destilação são obtidos gases combustíveis, metanol, ácido acético, além de
outros produtos voláteis. O resíduo dessa destilação é o carvão de madeira,
sólido poroso, escuro, com grande capacidade de adsorver gases, o que torna
capaz de flutuar na água.
A grande capacidade de adsorção gasosa do carvão vegetal pode ser
aumentada por tratamento com vapores e produtos químicos, obtendo-se assim o carvão avivado.
É por isso que esse carvão vegetal é usado como desodorizante, para
retirar a cor de certos líquidos e como removedor de gases poluentes do ar,
entre outras aplicações.
Além disso, o carvão vegetal é usado como redutor e combustível.
* O negro-de-fumo
O negro-de-fumo é o carvão finamente dividido, obtido nas combustões
incompletas de gás natural.
É útil na fabricação de pneus, uma vez que aumenta a durabilidade da
borracha. É usado ainda nas tintas de imprensa e nas graxas de calçados, além
de ser empregado como adsorvente.
Pelo Professor Eudo Robson
- Técnico em Química
- Manipulador de Medicamentos
- Esteticista
- Cosmologista
- Dermo-Farmacêutico
- Químico Industrial
- Mestre em Química
- Doutorando em Cosmetologia
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