EL PETRÓLEO. CONTENIDOS. 1.2.3.-

Naturaleza y composición del petróleo. Obtención del petróleo. Petroquímica. 3.1. Destilación. Productos que se obtienen. 3.2. Cracking.

4.5.6.-

Aplicaciones materiales y energéticas del petróleo. Impacto medioambiental. Aspectos socioeconómicos.

NATURALEZA Y COMPOSICIÓN DEL PETRÓLEO. Naturaleza. El petróleo es un líquido de origen natural. Está formado de una serie de compuestos orgánicos que se descompusieron anaeróbicamente por la acción de presiones y temperaturas elevadas. Se localiza bajo la corteza terrestre. Se encuentra generalmente en los anticlinales, lejos de la superficie, entre los sedimentos procedentes entre el silúrico inferior y el holoceno. Se formó gracias a la descomposición de organismos marinos. Estos pequeños organismos generaron, junto con las arenas finas y los limos que cayeron a las cuencas marinas, la formación del petróleo. Este fue un proceso muy lento que comenzó hace millones de años. Estos sedimentos formados fueron aumentando de densidad y de peso, por lo que se hundieron en la cuenca marina lo que provocó un aumento de presión en los materiales situados en el fondo; también se produjo un aumento considerable de temperatura. Durante este proceso el cieno y la arena se endurecieron; los carbonatos precipitados y los restos de caparazones se convirtieron en caliza, y los organismos más blandos son los que se convirtieron en petróleo. Una vez formado fluyó hacia arriba, debido a su menor densidad hasta encontrar una capa impermeable donde quedó atrapado formando un depósito. El petróleo puede encontrarse impregnando las mismas rocas madres en que se ha formado. Pero de ordinario ha emigrado, debido a las grandes presiones, a ciertas rocas porosas (areniscas, margas y cretas) llamadas rocas almacenes, las cuales llevan encima otras rocas impermeables, rocas de cobertura, que impiden nuevas emigraciones del petróleo. En las rocas almacenes el petróleo está siempre acompañado de aguas saladas y de gases. Si la roca está plegada el petróleo ocupa las anticlinales y el agua los sinclinales. Su densidad es variable (0,8 a 0,95), por lo que flota sobre el agua salada, lo que impide su dispersión hacia el fondo. El gas se sitúa en la parte alta del anticlinal. El 90% del petróleo aparece en areniscas y carbonatos en proporciones similares. La presión del gas natural que lo acompaña le obliga con frecuencia a brotar espontáneamente en las perforaciones recién abiertas.

Composición del petróleo El petróleo es una mezcla de hidrocarburos. Su composición química es: 83%-87% de carbono, 11%-15% de hidrógeno, 0-6% de azufre, 0-0,5% de oxígeno. El petróleo contiene elementos gaseosos, líquidos y sólidos. Su consistencia varía desde un líquido tan poco viscoso como la gasolina hasta uno tan espeso que apenas fluya. Los hidrocarburos pueden ser: • • •

Hidrocarburos líquidos, que forman la parte principal. Hidrocarburos gaseosos, especialmente metano, acetileno, y butano, que se suelen encontrar almacenados en el subsuelo a enorme presión. Hidrocarburos sólidos, como el asfalto y betunes disueltos en los hidrocarburos líquidos, los únicos que impregnan las rocas superficiales, cuando los demás, mucho más volátiles, se disipan en la atmósfera.

Hay diferentes tipos de crudo con composición bastante variable, según sean más o menos ricos en hidrocarburos saturados (parafinas), hidrocarburos insaturados (olefinas), hidrocarburos cíclicos saturados, o hidrocarburos aromáticos. Además contienen diferentes cantidades de otras sustancias que es preciso eliminar: gas, azufre, agua, restos de metales…

OBTENCIÓN DEL PETROLEO. La obtención del petróleo o crudo consta de diferentes fases:

Prospección Ante todo antes de someter el petróleo a los diferentes procesos por los que pasa debe ser extraído de bajo tierra. Para encontrar petróleo los arquitectos deben encontrar una cuenca sedimentaria rica en materia orgánica que lleve suficiente tiempo enterrada como para haberse formado el petróleo. Hoy en día existen métodos para la localización de la cuencas petrolíferas (como la prospección sismica). Una vez se localiza la cuenca se procede a la perforación y extracción. La distribución del petróleo

es bastante desigual, ya que la mayor parte se encuentra en unos pocos pozos petrolíferos de gran tamaño, que tienen varias sucapas, es decir depósitos apilados unos encima de otros.

Producción primaria La técnica de perforación más utilizada es la de rotación. Para disponer de este tipo de perforación hay que contar con una torre, que sostiene a la cadena de rotación. La cadena de rotación son unos tubos ensamblados unos con otros que giran, y mediante una gran broca excavan la superficie terrestre hasta llegar a la cuenca petrolífera. El petróleo se extrae hasta la superficie debido al la presión del gas que ejerce sobre él; cuando no llega suficiente cantidad de petróleo es preciso instalar una bomba, o bien se procede a la inyección de agua o de vapor.

Perforación submarina El método de perforación submarina tiene las mismas características que el de perforación en tierra, salvo que la torre está dispuesta en una plataforma que se sitúa a varios kilómetros de la costa. Está plataforma está anclada al formo marino, o simplemente flotando, y resiste a las adversidades producidas por el tiempo, como gran oleaje, viento, y en las regiones árticas, el hielo.

Transporte Cuando ya se ha extraído el crudo se le aplican productos químicos y agua para eliminar los productos más sólidos y separarlo del gas natural. Más tarde se transportará mediante camiones, barcos, tren o un oleoducto hasta una refinería.

PETROQUÍMICA La industria petroquímica se ocupa de los procesos de obtención de los productos orgánicos derivados del petróleo o de los gases naturales. Esta industria fue desarrollada a principios de este siglo, y desarrollada más tarde durante la II Guerra mundial. Actualmente está en pleno auge debido a que del petróleo se pueden obtener infinidad de productos por ejemplo plásticos, fibras textiles, caucho, detergentes, derivados del petróleo son de primera necesidad y se explotan más de cien millones de toneladas al año. Comprende todas las etapas situadas entre las materias primas obtenidas de la destilación y los usos finales. El 60% del valor de los productos que se encuentran en el mercado procede de la petroquímica. Los procesos a que se somete el petróleo bruto son fundamentalmente dos: destilación y cracking o craqueo

Destilación fraccionada Las instalaciones empleadas para la destilación fraccionada están compuestas por: •

Horno tubular, donde el crudo se vaporiza en parte al someterlo a elevadas temperaturas.

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Torre de fraccionamiento, se lleva a cabo la separación de los productos de forma que los vapores más ligeros salen primero (propano, butano, y en general los gases ligeros) y a continuación pasan a un condensador. Las fracciones intermedias son evacuadas lateralmente (gasolinas, gas-oil, naftas o cicloalcanos, queroseno o petróleo lampante). El residuo permanece en el fondo (fuel). Cada fracción se enfría y se traslada mediante una bomba hasta un

tanque de almacenaje, en donde se obtienen los siguientes productos: Gas calefacción, petróleo ligero, nafta, gasolina, queroseno, aceite lubricante y por último residuos sólidos (asfalto). Gracias a la destilación se pueden separar las distintas fracciones del petróleo. Se somete a tres operaciones fundamentales: • • •

Separación de las fracciones de hidrocarburos. Depuración de los elementos indeseables. Se sintetizan los nuevos compuestos, en distintas refinerías: unos sirven para elaborar los distintos tipos de carburantes y otros se dedican para aceites lubricantes, betunes y parafinas.

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Cracking o craqueo térmico. El craqueo térmico es también conocido como pirólisis a presión. Para ello, se calientan vapores del petróleo a alta presión, para que así se rompan las cadenas más largas de átomos de carbono, y obtener un mayor porcentaje de fracciones ligeras, tales como la gasolina o el queroseno, sustancia con una mayor demanda. En las refinerías, primero se somete a un proceso de destilación fraccionada. A continuación, las fracciones más pesadas se someten a craqueo, estas fracciones descienden al fondo de la torre de destilación, y las más volátiles ascienden. Los productos producidos por el craqueo contienen un 50 % de gasolina, que más tarde serán tratados con procesos de hidrogenización y reforming. El resto está compuesto por componentes ligeros, de esta forma consiguen aumentar el rendimiento de la producción. Finalmente, se obtienen, asfaltos, fuel-oil, gasoil, queroseno, gasolina y gas.

APLICACIONES MATERIALES Y ENERGÉTICAS DEL PETRÓLEO. El petróleo se lleva utilizando desde hace siglos, en la medicina y construcción, pero la verdadera explotación se produjo en este siglo utilizándolo como producto energético, comenzando en Pensilvania (Estados Unidos). La industria petrolera creció de forma desmesurada en todo el mundo, explotando en un principio el queroseno como principal producto, que era empleado como combustible para las lámparas. Con la llegada del automóvil se produjo una expansión de la industria petrolera, haciendo crecer el mercado de petróleo. Otro factor que también lo hizo importante fue el uso del gasóleo en las calefacciones, que comenzó a sustituir al carbón. Aunque en la actualidad el petróleo tiene diversas aplicaciones materiales tales como la producción de plásticos, fertilizantes, medicamentos, asfaltos, ceras, aceites lubricantes, etc, el conjunto que se dedica a tales aplicaciones ronda únicamente el 10 % del petróleo. El 90 % restante, en sus diferentes fracciones, se quema par producir energía.

IMPACTO MEDIAMBIENTAL. La explotación del petróleo ha producido muchos daños a la tierra. Empezando por lo más inmediato e inevitable como es la perforación de la superficie terrestre, aunque

visto desde un punto de vista más técnico no es tan perjudicial como la extracción del carbón. Otro problema que presenta es la eliminación de los desechos procedentes de la destilación y el craqueo. Pero fundamentalmente los daños son causados por fallos humanos, como los vertidos del petróleo. Estos vertidos pueden producirse como consecuencia de la rotura de un oleoducto o el encallamiento o hundimiento de un barco petrolero. Esto destruye la zona afectada produciendo la muerte de la flora y la fauna que allí habitaba, como consecuencia, las economías de las zonas también quedan afectadas. Tardarán muchos años en volver a recuperarse de este dañino impacto. Por otro lado, están los daños que producen los derivados del petróleo, como la gasolina, a la capa de ozono, o los plásticos que tardarán mucho tiempo en eliminarse. El problema de los plásticos, junto con las emisiones de los gases producto de la combustión del petróleo afectan al medio ambiente. Así, el CO2 el gas obtenido en mayor proporción produce por el llamado “efecto invernadero” un sobrecalentamiento del planeta que puede afectar a muchos ecosistemas. Además, otros gases producidos bien, por la mala combustión tales como el monóxido de carbono e hidrocarburos de cadena corta que son muy tóxicos, así como por la combustión de otras sustancias que se encuentran en el petróleo como el azufre que produce óxidos de azufre los cuales provocan la lluvia ácida.

Alternativas al petróleo Las energías limpias procedentes de recursos naturales como pueden se la eólica, solar, etc. están muy poco desarrolladas y la eficiencia que producen aún es muy baja, aunque el los últimos años cada vez están teniendo una importancia cada vez mayor. a solar Energíía El punto a favor de la energía solar frente al petróleo es que es inagotable. La energía solar es aprovechable: • • • •

Como calefacción. Técnicas solares pasivas. Estas técnicas se basan en el diseño de edificios que aprovechan la energía del sol invernal y quedan protegidos del él en verano. Técnicas activas. El sol actúa directamente sobre unos tubos calentando el agua que mas tarde se distribuirá por el edificio. Como generación de electricidad.

Biomasa Son combustibles derivados de la biomasa. Se pueden destacar los derivados del alcohol, estiércol y leña. El precio de estos materiales frente al del petróleo es muy reducido por lo que muchos países en vías de desarrollo y países desarrollados se han interesado por este tipo de energía. Energía geotérmica La energía geotérmica basa su funcionamiento en el estado de calentamiento terrestre. Para producir energía calorífica se tendría que conducir agua bajo la superficie

terrestre para que se caliente y de nuevo llevarla al exterior. Otro método sería aprovechar el vapor de agua atrapado bajo la corteza terrestre y que al liberarlo moviera una turbina para generar electricidad. Pero el inconveniente es que el calor subterráneo no está distribuido por igual y en algunas zonas no es rentable excavar tanto para aprovechar este tipo de energía. Energía eólica La energía eólica basa su funcionamiento en el viento. Al igual que la energía solar el inagotable. Para su obtención se utilizan molinos muy grandes que al girar generan electricidad. El problema que presenta es su localización puesto que las plantas de energía eólica deben situarse lugares donde sople el viento con gran fuerza y continuidad para que sean rentables. Un ejemplo es Navarra donde una planta de energía eólica está suministrando energía eléctrica para medio millón de personas.

ASPECTOS SOCIOECONÓMICOS El desarrollo del petróleo se produjo conjuntamente con el desarrollo económico y social, lo que aumentó su consumo. Pero el problema que desencadenó el petróleo fue la progresiva desaparición del carbón como fuente energética. A principios de los años setenta la demanda de petróleo fue mayor que la oferta provocando una subida impresionante del precio por barril. Tras la crisis energética se creó la OPEP (organización de países exportadores de petróleo) con objeto de estabilizar tanto la producción como el precio del crudo. Sin embargo, hoy en día, el derroche energético de petróleo sigue siendo muy alto, lo que ha producido una disminución de recursos considerable. Se calcula que las reservas actuales ascienden a 700.000 millones de barriles, de los cuales 360.000 millones se encuentran en Oriente Próximo. El sistema productivo de un país desarrollado depende de la energía. Por eso todos ellos tienen la necesidad de ordenar la producción y el consumo de la misma. La civilización occidental actual no es concebible sin el consumo masivo de la energía. Dicho consumo puede considerarse como un indicador del desarrollo económico, asociándose al nivel de vida de un país, a su potencial industrial y a su capacidad económica. Otro aspecto a tener en cuenta es que la población mundial aumenta rápidamente y sólo un tercio de la dicha población tiene un nivel de vida aceptable. Para promover la mecanización y demás avances tecnológicos en los países menos desarrollados sería necesario consumir más energía todavía. Como las reservas de energía conocidas se acabarán pronto, la única alternativa es encontrar energía alternativas tales como la fusión nuclear o las renovables, así como minimizar el consumo.