EL ORIGEN Y COMPOSICIN DEL PETRLEO

CMO SE FORM EL PETRLEO?

EXISTEN varias teoras sobre la formacin del petrleo. Sin embargo, la ms aceptada es la teora orgnica que supone que se origin por la descomposicin de los restos de animales y algas microscpicas acumuladas en el fondo de las lagunas y en el curso inferior de los ros.

Esta materia orgnica se cubri paulatinamente con capas cada vez ms gruesas de sedimentos, al abrigo de las cuales, en determinadas condiciones de presin, temperatura y tiempo, se transform lentamente en hidrocarburos (compuestos formados de carbn e hidrgeno), con pequeas cantidades de azufre, oxgeno, nitrgeno, y trazas de metales como fierro, cromo, nquel y vanadio, cuya mezcla constituye el petrleo crudo.

Estas conclusiones se fundamentan en la localizacin de los mantos petroleros, ya que todos se encuentran en terrenos sedimentarios. Adems los compuestos que forman los elementos antes mencionados son caractersticos de los organismos vivientes.

Ahora bien, existen personas que no aceptan esta teora. Su principal argumento estriba en el hecho inexplicable de que si es cierto que existen ms de 30 000 campos petroleros en el mundo entero, hasta ahora slo 33 de ellos constituyen grandes yacimientos. De esos grandes yacimientos 25 se encuentran en el Medio Oriente y contienen ms del 60% de las reservas probadas de nuestro planeta.

Uno se pregunta entonces: Cmo es posible que tantos animales hayan muerto en menos del 1% de la corteza terrestre, que es el porcentaje que le corresponde al Medio Oriente?

Figura 4. El Medio Oriente almacena el 60% de las reservas mundiales de petrleo.

Indudablemente que la respuesta a esta pregunta, si la teora orgnica es vlida, slo se puede encontrar en la Biblia, donde se describe al Edn como un lugar rodeado por cuatro ros (siendo uno de ellos el ufrates), en cuyo centro se encuentra el "rbol de la Vida".

Esta respuesta probablemente no suena muy cientfica, pero acaso no justifica el hecho de que el Medio Oriente contenga el cementerio de animales ms grande del mundo, origen de sus reservas petroleras, si la teora orgnica es cierta?

Naturalmente que existen otras teoras que sostienen que el petrleo es de origen inorgnico o mineral. Los cientficos soviticos son los que ms se han preocupado por probar esta hiptesis. Sin embargo estas proposiciones tampoco se han aceptado en su totalidad.

Una versin interesante de este tema es la que public Thomas Gold en 1986. Este cientfico 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 formacin de la Tierra hace millones de aos.

Los argumentos que presenta estn basados en el hecho de que se han encontrado en varios meteoritos ms de 40 productos qumicos semejantes al kergeno, que se supone es el precursor del petrleo.

Y como los ltimos descubrimientos de la NASA han probado que las atmsferas de los otros planetas tienen un alto contenido de metano, no es de extraar que esta teora est ganando cada da ms adeptos.

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

QU ES EL PETRLEO?

Cualquiera que tenga un cierto sentido de observacin puede describir el petrleo como un lquido viscoso cuyo color vara entre amarillo y pardo obscuro hasta negro, con reflejos verdes. Adems tiene un olor caracterstico y flota en el agua.

Pero si se desea saber todo lo que se puede hacer con el petrleo, esta definicin no es suficiente. Es necesario profundizar el conocimiento para determinar no slo sus propiedades fsicas sino tambin las propiedades qumicas de sus componentes.

Como dijimos anteriormente, el petrleo es una mezcla de hidrocarburos, compuestos que contienen en su estructura molecular carbono e hidrgeno principalmente.

El nmero de tomos de carbono y la forma en que estn colocados dentro de las molculas de los diferentes compuestos proporciona al petrleo diferentes propiedades fsicas y qumicas. As tenemos que los hidrocarburos compuestos por uno a cuatro tomos de carbono son gaseosos, los que contienen de 5 a 20 son lquidos, y los de ms de 20 son slidos a la temperatura ambiente.

El petrleo crudo vara mucho en su composicin, lo cual depende del tipo de yacimiento de donde provenga, pero en promedio podemos considerar que contiene entre 83 y 86% de carbono y entre 11 y 13% de hidrgeno.

Mientras mayor sea el contenido de carbn en relacin al del hidrgeno, mayor es la cantidad de productos pesados que tiene el crudo. Esto depende de la antigedad y de algunas caractersticas de los yacimientos. No obstante, se ha comprobado que entre ms viejos son, tienen ms hidrocarburos gaseosos y slidos y menos lquidos entran en su composicin.

Algunos crudos contienen compuestos hasta de 30 a 40 tomos de carbono.

Figura 5. Extraccin de petrleo en tierra.

Figura 6. Extraccin de petrleo en el mar.

En la composicin del petrleo crudo tambin figuran los derivados de azufre (que huelen a huevo podrido), adems del carbono e hidrgeno.

Adems, los crudos tienen pequeas cantidades, del orden de partes por milln, de compuestos con tomos de nitrgeno, o de metales como el fierro, nquel, cromo, vanadio, y cobalto.

Por lo general, el petrleo tal y como se extrae de los pozos no sirve como energtico ya que requiere de altas temperaturas para arder, pues el crudo en s est compuesto de hidrocarburos de ms de cinco tomos de carbono, es decir, hidrocarburos lquidos. Por lo tanto, para poder aprovecharlo como energtico es necesario separarlo en diferentes fracciones que constituyen los diferentes combustibles como el gas avin, gasolina, turbosina, diesel, gasleo ligero y gasleo pesado.

Los mtodos para llevar a cabo esta separacin se describirn en el siguiente captulo.

III. SEPARACIN DEL PETRLEO EN SUS FRACCIONES

CMO se puede separar en diferentes fracciones el petrleo? El sentido comn dice que hay que calentarlo. As, a medida que sube la temperatura, los compuestos con menos tomos de carbono en sus molculas (y que son gaseosos) se desprenden fcilmente; despus los compuestos lquidos se vaporizan y tambin se separan, y as, sucesivamente, se obtienen las diferentes fracciones.

En las refineras petroleras, estas separaciones se efectan en las torres de fraccionamiento o de destilacin primaria.

Para ello, primero se calienta el crudo a 400 C para que entre vaporizado a la torre de destilacin. Aqu los vapores suben a travs de pisos o compartimentos que impiden el paso de los lquidos de un nivel a otro. Al ascender por los pisos los vapores se van enfriando.

Figura 7. Refinera petrolera.

Figura 8. Principales fracciones del crudo

Este enfriamiento da lugar a que en cada uno de los pisos se vayan condensando distintas fracciones, cada una de las cuales posee una temperatura especfica de licuefaccin.

Los primeros vapores que se lican son los del gasleo pesado a 300 C aproximadamente, despus el gasleo ligero a 200 C; a continuacin, la kerosina a 175 C, la nafta y por ltimo, la gasolina y los gases combustibles que salen de la torre de fraccionamiento todava en forma de vapor a 100 C. Esta ltima fraccin se enva a otra torre de destilacin en donde se separan los gases de la gasolina.

Ahora bien, en esta torre de fraccionamiento se destila a la presin atmosfrica, o sea, sin presin. Por lo tanto, slo se pueden separar sin descomponerse los hidrocarburos que contienen de 1 a 20 tomos de carbono.

Para poder recuperar ms combustibles de los residuos de la destilacin primaria es necesario pasarlos por otra torre de fraccionamiento que trabaje a alto vaco, o sea a presiones inferiores a la atmosfrica para evitar su descomposicin trmica, ya que los hidrocarburos se destilarn a ms baja temperatura.

En la torre de vaco se obtienen slo dos fracciones, una de destilados y otra de residuos.

De acuerdo al tipo de crudo que se est procesando, la primera fraccin es la que contiene los hidrocarburos que constituyen los aceites lubricante y las parafinas, y los residuos son los que tienen los asfaltos y el combustleo pesado.

El cuadro 2 nos describe aproximadamente el nmero de tomos de carbono que contienen las diferentes fracciones antes mencionadas.

CUADRO 2. Mezcla de hidrocarburos obtenidos de la destilacin fraccionada del petrleo

En este cuadro incluimos los gases incondensables y el gas licuado (LP) porque stos se encuentran disueltos en el crudo que entra a la destilacin primaria, a pesar de que se suele eliminarlos al mximo en las torres de despunte que se encuentran antes de precalentar el crudo de fraccionadores.

De los gases incondensables el metano es el hidrocarburo ms ligero, pues contiene slo un tomo de carbono y cuatro de hidrgeno. El que sigue es el etano, que est compuesto por dos de carbono y seis de hidrgeno.

El primero es el principal componente del gas natural. Se suele vender como combustible en las ciudades, en donde se cuenta con una red de tuberas especiales para su distribucin. Este combustible contiene cantidades significativas de etano.

El gas LP es el combustible que se distribuye en cilindros y tanques estacionarios para casas y edificios. Este gas est formado por hidrocarburos de tres y cuatro tomos de carbono denominados propano y butano respectivamente.

La siguiente fraccin est constituida por la gasolina virgen, que se compone de hidrocarburos de cuatro a nueve tomos de carbono, la mayora de cuyas molculas estn distribuidas en forma lineal, mientras que otras forman ciclos de cinco y seis tomos de carbono. A este tipo de compuestos se les llama parafnicos y cicloparafnicos respectivamente.

Esta gasolina, tal cual, no sirve para ser usada en los automviles; en el siguiente captulo se explicar por qu.

La fraccin que contiene de 10 a 14 tomos de carbono tiene una temperatura de ebullicin de 174 a 288 C, que corresponde a la fraccin denominada kerosina, de la cual se extrae el combustible de los aviones de turbina llamado turbosina.

La ltima fraccin que se destila de la torre primaria es el gasleo, que tiene un intervalo de ebullicin de 250 a 310 C y contiene de 15 a 18 tomos de carbono. De aqu se obtiene el combustible llamado diesel, que, como ya dijimos, sirve para los vehculos que usan motores diesel como los tractores, locomotoras, camiones, trailers y barcos.

De los destilados obtenidos al vaco, aquellos que por sus caractersticas no se destinen a lubricantes se usarn como materia prima para convertirlos en combustibles ligeros como el gas licuado, la gasolina de alto octano, el diesel, la kerosina y el gasleo.

El residuo de vaco contiene la fraccin de los combustleos pesados que se usan en las calderas de las termoelctricas.

De todo lo que hemos descrito en este captulo, se ve claramente cmo casi el total de cada barril de petrleo que se procesa en las refineras se destina a la fabricacin de combustibles. La cantidad de gasolina virgen obtenida depende del tipo de petrleo crudo (pesado o ligero), ya que en cada caso el porcentaje de esta fraccin es variable.

Como dijimos al principio, la gasolina es el combustible que tiene mayor demanda; por lo tanto, la cantidad de gasolina natural que se obtiene de cada barril siempre es insuficiente, aun cuando se destilen crudos ligeros, que llegan a tener hasta 30% de este producto. Adems, las caractersticas de esta gasolina no llenan las especificaciones de octanaje necesarias para los motores de los automviles.

Para resolver estos problemas los cientficos han desarrollado una serie de procesos para producir ms y mejores gasolinas a partir de otras fracciones del petrleo.

Pero para poder comprender lo anterior es necesario describir antes cmo trabaja un motor de combustin interna y qu significa el ndice de octano de una gasolina, temas de los cuales hablaremos a continuacin.