PETRÓLEO II: ORIGEM E COMPOSIÇÃO QUÍMICA

A química é a essência da vida, todos sabemos. Ela está presente em tudo à nossa volta! Não obstante, ela também se faz presente no petróleo, dando a ele características particulares e importantes para seu manuseio. Apresentaremos aqui a origem e essência desse produto eminente.

Do latim petra (pedra) e oleum (óleo), o petróleo é uma substância oleosa, inflamável, menos densa que a água, com cheiro característico e cor variando entre o negro e o castanho claro.

Ele é constituído, basicamente, por uma mistura de compostos químicos orgânicos chamados de hidrocarbonetos. Hidrocarbonetos são compostos orgânicos formados por carbono e hidrogênio. De acordo com sua estrutura, eles podem ser classificados como: saturados – denominados também de alcanos ou parafinas, insaturados (conhecidos como olefinas) e aromáticos ou arenos.

Quando a mistura contém uma maior porcentagem de moléculas pequenas seu estado físico é gasoso e quando a mistura contém moléculas maiores seu estado físico é líquido, nas condições normais de temperatura e pressão.

Baseado nessas informações, o petróleo originou-se a partir da matéria orgânica depositada junto com os sedimentos. A matéria orgânica marinha é basicamente originada de microrganismos e algas que formam o fitoplâncton e não pode sofrer processos de oxidação. A necessidade de condições não-oxidantes pressupõe um ambiente de deposição composto de sedimentos de baixa permeabilidade, inibidor da ação da água circulante em seu interior. A interação dos fatores – matéria orgânica, sedimento e condições termoquímicas apropriadas – é fundamental para o início da cadeia de processos que leva à formação do petróleo.

Contudo, a formação das jazidas petrolíferas tem sua origem no depósito desses microrganismos animais e vegetais de centenas de milhares de anos, no fundo dos oceanos. Esse depósito, junto com outros sedimentos minerais, tem sofrido transformações muito lentas em temperaturas de até 150 °C e pressões próximas a 1.000 atmosferas.

O resultado desse processo é uma rocha compacta que liberou, pouco a pouco, hidrocarbonetos líquidos ou gasosos, com tendência a subir à superfície, uma vez que sua densidade é menor que a da água e as das rochas sedimentares. Em algumas ocasiões, afloram à superfície terrestre produtos betuminosos, o que gerou a palavra petróleo: “óleo de pedra”.

Esses hidrocarbonetos interrompem seu percurso quando encontram uma falha formada por rochas impermeáveis. Então, acumulam-se em rochas porosas, dando lugar às jazidas atuais. Normalmente, os gases, que são menos densos, ocupam a parte superior da rocha porosa, depois se situam os petróleos e, por último, a água, na parte inferior. Não se formam bolsas ou lagos subterrâneos de gás e petróleo, como se acredita às vezes.

Figura 5: Representação camada rochosa de onde é retirado o petróleo

A alta porcentagem de carbono e hidrogênio existente no petróleo mostra que os seus principais constituintes são os hidrocarbonetos. Os outros constituintes aparecem sob a forma de compostos orgânicos que contêm outros elementos, sendo os mais comuns o hidrogênio, o enxofre e o oxigênio. Metais também podem aparecer, como os sais de ácidos orgânicos.

Tabela 1: Elementos constituintes do petróleo cru típico (% em peso)

Dentre os grupos orgânicos presentes no petróleo pode-se destacar os hidrocarbonetos saturados, os aromáticos, as resinas e os asfaltenos. Este primeiro constitui o maior grupo, formado por alcanos normais (n-parafinas), isoalcanos (isoparafinas) e cicloalcanos (naftenos). No petróleo são encontradas parafinas normais e ramificadas, que vão do metano até 45 átomos de carbono. As parafinas normais usualmente representam cerca de 15 a 20% do petróleo, variando, no entanto, entre limites bastante amplos (3 a 35%).

Os hidrocarbonetos aromáticos propriamente ditos são apresentados no produto através dos naftenoaromáticos, benzotiofenos e seus derivados (que contêm heterociclos com enxofre). Abaixo, a tabela 1 mostra a composição química de um petróleo típico.

Tabela 2: Composição química de um petróleo típico

De acordo com seus constituintes é possível classificar o petróleo, fator de total interesse de profissionais como geoquímicos, indo até os refinadores, que trabalham ativamente com este produto. Por tamanha importância, o petróleo é classificado da seguinte forma:

  • Classe parafínica (75% ou mais de parafinas): presença de óleos leves, fluidos ou de alto ponto de fluidez. Densidade inferior a 0,85, teor de resinas e asfaltenos menor que 10%. Os aromáticos presentes são de anéis simples ou duplos e o teor de enxofre é baixo. A maior parte dos petróleos produzidos no nordeste brasileiro é classificada desta forma;
  • Classe parafínico-naftênica (50 – 70% parafinas, >20% de naftênicos): presença de óleos com teor de resinas e asfaltenos entre 5 e 15%; baixo teor de enxofre e sua densidade e viscosidade apresentam valores maiores do que os parafínicos. A maioria dos petróleos produzidos na Bacia de Campos/RJ é deste tipo;
  • Classe naftênica (>70% de naftênicos): presença de poucos óleos. Apresentam baixo teor de enxofre e se originam da alteração bioquímica das duas classes anteriormente citadas;
  • Classe aromática intermediária (>50% de hidrocarbonetos a aromáticos): compreende óleos frequentemente pesados, contende de 10 a 30% de asfaltenos e o teor de enxofre acima de 1%. A densidade usualmente é maior que 0,85. Os óleos do Oriente Médio, África Ocidental, Venezuela, Califórnia e Mediterrâneo são desta classe;
  • Classe aromático-naftênica (>35% de naftênicos): os óleos deste grupo sofreram processo inicial de biodegradação, no qual foram removidas as parafinas. Eles são derivados dos óleos parafínicos e parafínico-naftênicos, podendo conter mais de 25% de resinas e asfaltenos, e o teor de enxofre entre 0,4 e 1%;
  • Classe aromático-asfáltica (>35% de asfaltenos e resinas): compreende, principalmente, óleos pesados e viscososs, resultantes da alteração dos óleos aromáticos intermediários. Deste modo, o teor de asfaltenos e resinas é elevado, havendo equilíbrio entre ambos. Nesta classe, encontram-se os óleos do Canadá Ocidental, Venezuela e sul da França.

Agrupados em diferentes classes, os tipos de petróleo constituem a particularidade de um produto como um todo. O que as diferem são as concentrações dos seus elementos que são fatores fortalecedores do petróleo, pois o mesmo é rico em diversidade de conteúdo, em seu modo exploratório pelo Brasil e pelo mundo e como fonte de energia.

Cabe-nos agora entender de que forma é separado e quão depurado ele se torna. Quais são as operações unitárias necessárias para isso? Como é realizado este procedimento? Onde é realizada esta atividade? São questionamentos que serão respondidos no próximo episódio. Então… Vem conferir!

REFERÊNCIAS

Composição Química do Petróleo. 

Petróleo: Origem, composição e refinamento.

THOMAS, José Eduardo. Fundamentos de engenharia de petróleo. –Rio de Janeiro: interciência: PETROBRAS, 2001.