El origen y la composición de petróleo

ORIGEN Y COMPOSICION DEL PETRÓLEO

Un poco de historia

Las primeras referencias que se tienen del petróleo en la antigüedad es la presencia de emanaciones de gases espontáneamente inflamadas desde el suelo. En otras oportunidades, el petróleo se manifestaba en corrientes de agua, siendo recogido y empleado en diversos usos como ungüento para curar las heridas, enfermedades de la piel o dar masaje a los músculos reumáticos.

Fueron los egipcios los primeros en darle uso medicinal, ocupándolo también en embalsamientos y como aceite para las ruedas de sus carruajes.

En Babilonia fue utilizado como combustible y para unir mosaicos y piedras en sus construcciones. La existencia de asfalto en el Mar Muerto es mencionada por primera vez por Moisés en sus escritos

De igual modo, el historiador Plinio mencionó el manantial de Agrigento, que suministraba el aceite mineral de Sicilia para lámparas y Marco Polo, en la narración de sus viajes, describió el empleo del petróleo para el alumbrado, que era transportado en camellos hasta Bagdad.

En el año 100 antes de Cristo, los chinos se convirtieron en los primeros exploradores de petróleo. Buscaban en el lugar que les parecía adecuado y perforaban con taladros de bambú.

En México los antiguos pobladores tenían conocimiento de esta sustancia, pues fue empleada de diversas formas entre las cuales se cuenta la reparación de embarcaciones para la navegación por los ríos haciendo uso de sus propiedades impermeabilizantes.

Sin embargo las primeras tentativas importantes de perforar en busca de petróleo no se realizaron hasta mediados del siglo XIX. En 1859 Edwin Drake tuvo el primer éxito al encontrar el oro negro en Pennsylvania, Estados Unidos, a una profundidad de 21 metros solamente. Otros le emularon, primero en Estados Unidos, despues en Sudamérica, Rusia, el Lejano Oriente y el Oriente Medio. Se establecieron muchas compañías con el objeto de producir, transportar y comercializar esta nueva mercancía. Desde entonces el hidrocarburo se ha encontrado en todos los continentes, excepto la Antártida.

Fig. 1-El pozo de Edwin Drake en Pennsylvania, perforado en 1859 (izq.);

A menudo se considera que EE.UU. es el suelo natal de la moderna industria petrolera (der.)

Hoy día, en las etapas de prospección propiamente dicha se utilizan técnicas sofisticadas, como mediciones sísmicas, de microorganismos e imágenes de satélite. Potentes computadoras asisten a los geólogos y geofísicos para interpretar sus descubrimientos. A pesar de ello, esta actividad está plagada de incertidumbres, máxime si se tiene en cuenta que sólo quedan por explorar aquellas áreas denominadas marginales puesto que los yacimientos "más fáciles" de ubicar ya han sido descubiertos y explotados. Finalmente, sólo la perforación puede determinar si existe o no petróleo bajo la superficie.

Qué son el Carbón Mineral, el Petróleo y el Gas Natural?

El carbón mineral, el petróleo y el gas natural, los combustibles fósiles de la naturaleza, no son sustancias puras. El carbón mineral, como su nombre lo indica, está constituido preponderantemente por carbono y en mucho menor proporción por hidrocarburos de alto peso molecular.

El petróleo es una sustancia aceitosa de color oscuro a la que, por sus compuestos de hidrógeno y carbono, se le denomina hidrocarburo.

El petróleo es un líquido insoluble en agua y de menor densidad que ella. Dicha densidad está comprendida entre 0.75 y 0.95 g/ml. Sus colores varían del amarillo pardusco hasta el negro.

Ese hidrocarburo puede estar en estado líquido o en estado gaseoso. En el primer caso es un aceite al que también se le dice crudo. En el segundo se le conoce como gas natural.

En cuanto al gas natural, está constituido preponderantemente por metano, que es el más simple de los hidrocarburos pues contiene un solo átomo de carbono. En menos proporción puede contener hidrocarburos de hasta 4 átomos de carbono y, además, anhídrido carbónico e impurezas como sulfuro de hidrógeno.

Los combustibles fósiles son fuente de energía cuando sus moléculas de hidrocarburo, entrando en combustión en combinación con el aire dentro de unmotor, caldera o turbina, generan calor.

Origen del Petróleo

El problema de la génesis del petróleo ha sido, por mucho tiempo, un tópico de investigación de interés. Se sabe que la formación del petróleo está asociada al desarrollo de rocas sedimentarias, depositadas en ambientes marinos o próximos al mar, y que es el resultado de procesos de descomposición de organismos de origen vegetal y animal que en tiempos remotos quedaron incorporados en esos depósitos.

1ª etapa

Depósitos de organismos de origen vegetal y animal se acumulan en el fondo de mares internos (lagunas marinas).

Las bacterias actúan, descomponiendo los constituyentes carbohidratos en gases y materias solubles en agua, y de esta manera son desalojados del depósito.

Permanecen los constituyentes de tipo ceras, grasas y otras materias estables, solubles en aceite.

Fig. 2- El petróleo se habría originado por la depositación de minúsculos animales y

sustancias vegetales que se fueron acumulando en el fondo lacustre y marino.

Fig. 3- Ante el paso del tiempo la materia orgánica se descompone y va

quedando en profundidad por los sedimentos que la van cubriendo.

2da etapa

A condiciones de alta presión y temperatura, se desprende CO2 de los compuestos con grupos carboxílicos, y H2O de los ácidos hidroxílicos y de los alcoholes, dejando un residuo bituminoso.

La continuación de exposiciones a calor y presión provoca un craqueo ligero con formación de olefinas (protopetróleo).

Fig. 4- Los factores de presión, temperatura y procesos químicos

y físicos, ayudados por la carencia de oxígeno, posibilitaron

la formación de petróleo líquido y del gas.

3er etapa

Los compuestos no saturados, en presencia de catalizadores naturales, se polimerizan y ciclizan para dar origen a hidrocarburos de tipo nafténico y parafínico. Los aromáticos se forman, presumiblemente, por reacciones de condensación acompañando al craqueo y ciclización, o durante la descomposición de las proteínas.

Por otra parte, existen otras teorías, de formulación más reciente, que sostienen que el petróleo es de origen inorgánico o mineral. Los científicos rusos son los que más se han preocupado por probar esta hipótesis aunque estas proposiciones no han sido aceptadas en su totalidad.

Una versión interesante de este tema es la que publicó Thomas Gold en 1986. Este científico europeo dice que el gas natural (el metano) que suele encontrarse en grandes cantidades en los yacimientos petroleros, se pudo haber generado a partir de los meteoritos que cayeron durante la formación de la Tierra hace millones de años. Los argumentos que presenta están basados en el hecho de que se han encontrado en varios meteoritos más de cuarenta (40) productos químicos semejantes al kerógeno, que se supone es el precursor del petróleo.

Y como los últimos descubrimientos de la NASA han probado que las atmósferas de los otros planetas tienen un alto contenido de metano, no es de extrañar que esta teoría esté ganando cada día más adeptos.

Podemos concluir que a pesar de las innumerables investigaciones que se han realizado, no existe una teoría infalible que explique sin lugar a dudas el origen del petróleo pues ello implicaría poder descubrir los orígenes de la vida misma.

Composición del petróleo

La composición elemental del petróleo normalmente está comprendida dentro de los siguientes intervalos:

Carbono: (84-87)% Hidrógeno: (11-14)% Azufre: (0-2)% Nitrógeno: (0.2)%

Dependiendo del número de átomos de carbono y de la estructura de los hidrocarburos que integran el petróleo, se tienen diferentes propiedades que los caracterizan y determinan su comportamiento como combustibles, lubricantes, ceras o solventes.

Las cadenas lineales de carbono asociadas a hidrógeno, constituyen las ; cuando las cadenas son ramificadas se tienen las isoparafinas; al presentarse dobles uniones entre los átomos de carbono se forman las olefinas; las moléculas en las que se forman ciclos de carbono son los naftenos, y cuando estos ciclos presentan dobles uniones alternas (anillo bencénico) se tiene la familia de los aromáticos.

Además hay hidrocarburos con presencia de azufre, nitrógeno y oxígeno formando familias bien caracterizadas, y un contenido menor de otros elementos. Al aumentar el peso molecular de los hidrocarburos las estructuras se hacen verdaderamente complejas y difíciles de identificar químicamente con precisión. Un ejemplo son los asfaltenos que forman parte del residuo de la destilación al vacío; estos compuestos además están presentes como coloides en una suspensión estable que se genera por el agrupamiento envolvente de las moléculas grandes por otras cada vez menores para constituir un todo semicontínuo.

Componentes del petróleo, denominación química y productos

(comprende sólo hidrocarburos simples a presión atmosférica)

Denominación química Estado Normal Punto aproximado de ebullición Productos empleo primario

Metano CH4 Gaseoso -161ºC (-258ºF) Gas natural combustible/

Etano C2H6 Gaseoso -88ºC (-127ºC) Productos petroquímicos

Propano C3H8 Gaseoso -42ºC (-51ºF) GLP/Productos

Butano C4H10 Gaseoso 0ºC

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