Il petrolio

Materie:Riassunto
Categoria:Scienze

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Testo

IL PETROLIO

Storia: I popoli dell’ antichità avevano ben noti i giacimenti di petrolio superficiali che utilizzavano per produrre medicinali r bitume o per alimentare le lampade. Successivamente venne adottato per scopi bellici, e questo già ai tempi di troia nell’ Illiade infatti omero narra di un fuoco perenne lanciato contro le navi greche, questa era la arma più temuta dell’antichità, era tratta dal petrolio e non si spegneva a contatto con l’ acqua, veniva comunque messa sulle frecce o lanciate sulle navi nemiche che prendevano fuoco.
Il petrolio a conoscenze antiche soprattutto in medio oriente poi però si diffonde anche in occidente a causa dell’espansionismo arabo. Le fonti terapeutiche di questo liquido si conobbero con molta velocità. All’inizio del XX secolo si riconobbe il petrolio come fonte di energia trasportabile e facilmente utilizzabile e divenne una delle più importanti materie prime. L’accesso al petrolio è stato motivo di conflitto tra molti paesi tra la seconda guerra mondiale e la guerra del golfo. L’industria petrolifera nacque nel 1850 negli Stati Uniti e poi nei primi anni del 1900 Il passo decisivo fu rappresentato dall'affermazione dell'automobile: nel 1910, gli USA producevano già 200.000 veicoli a motore. L’introduzione del motore a combustione interna così fornì la domanda che ha largamente sostenuto questa impresa fino ai giorni nostri. Nel 1950 il carbone era ancora il combustibile più usato nel mondo ma il petrolio iniziò a soppiantarlo, Il segno dello sviluppo negli impieghi del petrolio è dato dal fatto che in campo energetico il petrolio è passato dal 6% al 32% della copertura del fabbisogno mondiale tra il 1920 e il 1960. Ai giorni nostri circa il 90% del fabbisogno di combustibile è coperto da petrolio.

Il petrolio è un liquido oleoso più o meno denso, infiammabile, di colore variabile da giallastro a nero, chiamato anche oro nero.

Composizione: è costituito essenzialmente da una miscela di idrocarburi (sostanze chimiche e organiche, le cui molecole sono formate esclusivamente da amomi di carbonio e idrogeno), da piccole quantità di zolfo (Un contenuto elevato in zolfo riduce il valore commerciale del petrolio in quanto influisce negativamente sulle merci dei prodotti petroliferi finiti) da ossigeno, azoto e vari metalli. La composizione chimica del petrolio greggio è notevolmente costante se espressa con le percentuali degli elementi che lo costituiscono quale che sia la sua origine geografica e geologica: Il contenuto medio del carbonio oscilla tra l'83% e 87%, dell' idrogeno tra l'11 e il 14%, dello zolfo tra lo 0.05 e il 4.3%, dell'ossigeno tra lo 0.05 e il 3.6% e dell'azoto tra lo 0.05 e lo 0.8%. I costituenti del petrolio possono essere solidi o liquidi, la consistenza dei derivati è molto variabile, per esempio la benzina è un liquido fluido mentre il bitume è un liquido denso. Le caratteristiche fisiche la viscosità e il colore sono ampiamente variabile: si va da petroli greggi quasi incolori e a viscosità molto basse, a petroli neri, fortemente viscosi al punto da non riuscire a defluire liberamente; la viscosità risulta maggiore nei petroli più densi.
Si dinguono tre tipi di petroli a seconda dell’ idrocarburo che lo compone:
1. a base paraffinica costituiti prevalentemente da paraffine (idrocarburi a catena aperta detti anke alcani).
2. a base naftenica, costituiti da nafteni (idrocarburi a catena chiusa saturi, detti anke cicloalcani)
3. a base mista, dove la percentuale di nafteni e paraffine è più o meno uguale.
4. a base atomica che sono rari e pregiati e composti prevalentemente da idrocarburi aromatici (formati da uno o più anelli benzenici, gli areni)

Formazione: Il petrolio si forma sotto la superficie terrestre per decomposizione di organismi marini e di piante che crescono sui fondali oceanici, oppure in misura minore, di organismi terrestri, poi trasportati in mare dai corsi d acqua. I resti della decomposizione si mescolano con le sabbie finissime e con il limo del fondo del mare, in zone non caratterizzate da forti correnti, formando sedimenti ricchi di materia organica. La formazione del petrolio è un fenomeno iniziato molti milioni di anni fa, quando esisteva un abbondante fauna marina, e che continua ancora oggi. I sedimenti depositati sul fondo degli oceani, accrescono il loro spessore e quindi il loro peso, sprofondano nel fondale marino; a mano a mano che gli altri sedimenti si accumulano, la pressione su quelli sottostanti aumenta e la temperatura si alza di centinaia di gradi. Il fango e la sabbia si induriscono trasformandosi in argillite e arenaria, il carbonio precipita, le conchiglie si induriscono e si trasformano in calcare , mentre i resti del organismi morti si trasformano in sostanze più semplici composte da carbonio e idrogeno gli idrocarburi, per dare origine al petrolio greggio e al gas naturale. il petrolio ha densità minore rispetto all’acqua salmastra e quindi tende a risalire verso la superficie, passando da microscopici pori dei più grossi sedimenti sovrastanti. Frequentemente il petrolio e il gas naturale incontrano uno strato di argillite più compatta che impedisce la salita che viene detto “reservoir, trappola”. La maggior parte del petrolio che si forma non incontra impedimenti e risale lentamente verso la superficie terrestre o il fondale marino, creando giacimenti superficiali. generalmente comunque viene estratto dal sottosuolo tramite pozzi ottenuti con trivellazioni che si sono spinte oltre gli 8000 m di profondità.

il primo a sostenere la teoria biologica ovvero che il petrolio derivi da trasformazioni di materiale biologico in decomposizione in molecole di idrocarburi fu lo scienziato russo Lomonosov nel XVII sec, la teoria fu poi composta da Mendeleev nel 1877.
Le teorie abiologene sono sostenute da pochi ricercatori prevalentemente di scuola russa che sostengono che tutti gli idrocarburi siano di origine non biologica ad eccezione del metano biologico. fra i ricercatori che non condividono queste teorie c’è un generale consenso che anche se dovessero esistere realmente dei giacimenti di idrocarburi di origine non biologica sarebbero sicuramente in numero inferiore dei giacimenti di idrocarburi di origine biologica. Nel 2001 J. Kennedy dimostrò che secondo le leggi della termodinamica non sarebbero possibili le trasformazioni a basse pressioni di carboidrati o altro materiale biologico in catene di idrocarburi. (il potenziale chimico dei carboidrati varia da meno 380 a meno 200 kcal/mole mentre quello degli idrocarburi è positivo: la reazione ha un + delta G e quindi non può avvenire: x polimerizzarere x esempio il metano è indispensabile quindi una forte pressione indipendentemente dalla temperatura).

Raffinazione: Una raffineria di petrolio è uno stabilimento dove si separa il petrolio greggio, che è una miscela di idrocarburi, soprattutto idrocarburi paraffinici a diverso peso molecolare, nei suoi componenti, e dove questi ultimi vengono trattati per ottenerne altri, che vanno da composti organici leggeri, quali il GPL (miscela di propano e butano con tracce di etano e pentano) a composti pesanti quali asfalti e simili. Dopo che il petrolio viene estratto viene, infatti, trattato con delle sostanze chimiche e calore per eliminare l acqua e le particelle in esso contenute, e per separare il gas naturale residuo; in seguito viene immagazzinato in serbatoi di smistamento, da dove viene trasportato alle raffinerie mediante tubazioni continue che sono gli oleodotti; con navi cisterna; con degli speciali autoveicoli, le autocisterne o con carri ferroviari, che vengono chiamati carri cisterne.
La distillazione rappresenta la prima fase della raffinazione del petrolio dove il petrolio, esposto ad una temperatura poco inferiore ai 100°C inizia a vaporizzare. Inizialmente si separano gli idrocarburi a più basso peso molecolare, poi per separare gli idrocarburi con peso molecolare più elevato bisogna aumentare sempre più la temperatura.
Il primo materiale che si estrae dal petrolio greggio è la parte che viene destinata alla benzina, seguita dal gasolio e dal cherosene. Nelle vecchie raffinerie ciò che rimaneva veniva poi trattato con delle sostanze quali per esempio la soda o potassa o acido solforico ottenendo combustibili, oli lubrificanti, paraffina solida e asfalto. Ai giorni d’oggi va ricordato il vasto impiego dei derivati del gas petroliferi, fra cui l'etilene e l'acetilene. Successivamente alla distillazione avviene un processo costituito da una serie di reazioni chimiche che ha per scopo l’aumento della resa in benzina della distillazione mediante la scissione delle molecole di frazioni pesanti del petrolio greggio e la loro successiva ricombinazione in molecole di frazione più leggere. Questo processo viene chiamato reforming. Un altro importante processo è Il cracking le lunghe catene molecolari del distillato vengono spezzate in catene molecolari più corte mediante vapore d’acqua a fortissima pressione e, si ottiene così la benzina. Le varie frazioni ottenute con la distillazione, prima di essere vendute, sono raffinate ulteriormente in piccole colonne per avere prodotti a un più alto grado di purezza. Le benzine, ad esempio, vengono “lavate” per eliminare le tracce di zolfo maleodorante e altre impurità, vengono mescolate con sostanze che ne migliorano il rendimento nei motori dell’automobile (ottani) e vengono colorate.

il reforming e il cracking hanno bisogno di catalizzatori per poter funzionare.
In ogni caso grazie a questi processi la resa in benzina della distillazione è aumentato notevolmente infatti da una raffinazione di petrolio greggio nel 1920 si otteneva circa :
• il 26% di benzine
• il 13% di cherosene
• il 48% di gasolio e oli combustibili leggeri
• il 13% di oli combustibili pesanti

negli anni più recenti invece si ottiene:
• minimo il 50% di benzine
• il 7% di cherosene
• il 21% di gasolio e oli combustibili leggeri
• poco meno del 10% di oli lubrificanti
• il 12% circa di residui pesanti

le riserve del petrolio: si intende la quantità di idrocarburi liquidi che si stima potranno essere estratti in futuro dai giacimenti già scoperti.
La determinazione delle riserve è condizionata dalle incertezza tecniche ed economiche.
o Le incertezze tecniche derivano dal fatto che i volumi di idrocarburo contenuti nel giacimento sono stimati quasi esclusivamente attraverso dati ottenuti con metodi indiretti quali per esempio le proprietà fisiche delle rocce nei pozzi. Le informazioni dirette invece sono tendenzialmente molto poche in quanto provengono dalla perforazione dei pozzi che è un processo molto costoso.
o Le incertezze di tipo economico includono la grande difficoltà di poter prevedere l’andamento futuro dei costi di estrazione del petrolio greggio e dei prezzi futuri di vendita dell’idrocarburo. Anche la disponibilità in futuro di nuove tecnologie di estrazione è difficilmente prevedibile e sicuramente poco sicura.
Possiamo quindi dire che il livello di incertezza sulle riserve è quindi massimo. L’ impossibilità di calcolare con esattezza la quantità di riserve e di risorse, dà spazio a diverse previsioni più o meno ottimistiche.
La situazione appare molto grave in quanto dal 1965 al 2004 si sono consumati circa 116 miliardi di tonnellate e le riserve ancora disponibili dal 2004 sono state valutate di 162 miliardi di tonnellate. Se si suppone un estrazione a ritmo attuale quindi senza tenere conto di un possibile aumento della domanda mondiale che è del 2% annuo il petrolio è disponibile secondo BP fino al 2040.
Supponendo lo sfruttamento di nuovi giacimenti che saranno presumibilmente scoperti nei prossimi anni, l’incremento delle estrazioni nelle riserve già note che verrà reso grazie all’inserimento di nuove tecnologie alcuni esperti sono scettici e sono convinti che non si potrà comunque superare tale data.

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