Petrol

Dezambiguizare - Dacă sunteți în căutarea altor semnificații, consultați Petrol (dezambiguizare) .

O probă de ulei

 

O pompă de ulei extrage ulei dintr-o fântână de petrol lângă Lubbock

 

O rafinărie de petrol în guvernarea al-Ahmadi , Kuweit

Petrolul (de la termenul latin târziu petrol , compus din petra „stâncă” și oleum „ulei”, adică „ulei de stâncă” ^[1] ) este un amestec lichid de diverse hidrocarburi , în principal alcani , care se găsește în depozitele din straturile superioare a scoarței terestre și este o sursă primară de energie a modernității .

De asemenea , numit aurul negru, este un vâscos , inflamabil lichid , cu o culoare care poate varia de la negru la maro închis, trecând de la verzui la portocaliu. Se numește brut sau brut, petrolul care este extras din câmpuri, înainte de a fi supus oricărui tratament pentru a-l transforma într-un produs procesat.

Atribute istorice

Petrolul a însoțit istoria omului de secole: cuvântul grecesc νάφθας náphthas sau νάφθα náphtha a fost inițial folosit pentru a indica flăcarea tipică a emanațiilor de petrol. Popoarele din antichitate cunoșteau câmpurile petroliere superficiale și le foloseau pentru a produce medicamente (cu funcții liniștitoare și laxative ^[2] ) și bitum sau pentru alimentarea lămpilor .

De asemenea, nu au lipsit utilizările militare ale petrolului. ^[2] Deja în Iliada , Homer povestește despre un „foc peren” lansat împotriva navelor grecești. „ Focul grecesc ” al bizantinilor era o armă preparată cu petrol, un amestec de ulei , sulf , rășină și săpetru , care nu putea fi stins de apă ; acest amestec era presărat pe săgeți sau aruncat asupra navelor inamice pentru a le da foc.

Petrolul era cunoscut și în vechiul Orient Mijlociu . Marco Polo , în Il Milione , vorbește despre ulei cu următoarele cuvinte:

Petrolul a fost introdus în Occident în primul rând ca medicament , în urma expansionismului arab. Calitățile sale terapeutice s-au răspândit foarte rapid și unele surse de ulei în aer liber, precum vechiul Blufi (sanctuarul „Madonei uleiului”) și Petralia din Sicilia , au devenit spa-uri cunoscute ale antichității.

Termenul „petrol” a fost adoptat pentru prima dată în 1556 într-un tratat de mineralogul german Georg Bauer . ^[2]

În Birmania, în zona Yenangyaung , petrolul răsare la suprafață și rapoarte scrise certifică exploatarea și comerțul său la nivel industrial încă din cel puțin 1700, când a reprezentat principala sursă de venit a dinastiei Konbaung , în 1885 britanicii au invadat țara și exploatarea a trecut la Burma-Shell . ^[4]

Vignette publicat in Vanity Fair in 1861 arata balene sperma sărbătoreau apariția sondelor de țiței, producția care blochează vânătoarea lor de a obține blubber carne din care să producă ulei de balenă, înlocuită cu petrol

Industria petrolieră modernă s-a născut în anii 1850 în Statele Unite (lângă Titusville , Pennsylvania ), la inițiativa lui Edwin Drake . La 27 august 1859 , a fost deschis primul puț petrolier profitabil din lume. ^[2] Industria a crescut lent în timpul anilor 1800 și nu a devenit de interes național (SUA) decât la începutul secolului al XX-lea ; introducerea motorului cu ardere internă a asigurat cererea care a susținut în mare măsură această industrie. Primele mici câmpuri „locale” din Pennsylvania și Ontario s-au epuizat rapid, ducând la „creșteri ale petrolului” în Texas , Oklahoma și California . Alte națiuni aveau rezerve considerabile de petrol în posesiunile lor coloniale și au început să le folosească industrial.

Câmpul de extracție a petrolului din California, 1938

Deși cărbunele era încă cel mai utilizat combustibil din lume în anii 1950 , petrolul a început să-l înlocuiască. La începutul secolului al XXI-lea, aproximativ 90% din necesarul de combustibil era acoperit de petrol. Ca o consecință a crizei energetice din 1973 și a crizei energetice din 1979 , opinia publică a crescut interesul pentru nivelurile stocurilor de petrol, scoțând la iveală îngrijorarea că, din moment ce petrolul este o resursă limitată, este destinat să se epuizeze (cel puțin ca resursă). exploatabil economic).

Prețul unui baril de petrol a crescut de la 11 USD în 1998 la aproximativ 147 USD, apoi a scăzut (din cauza recesiunii globale , dar și de la „preluarea profitului” speculatorilor), la 45 USD în decembrie 2008 . Prețurile țițeiului și-au reluat creșterea pentru a se stabili solid peste 100 USD în martie 2011. Având în vedere volatilitatea ridicată a prețului barilului, OPEC a luat în considerare reducerea producției pentru a crește costurile. ca să dau un exemplu: dacă un butoi crește cu un dolar, în Emiratele Arabe Unite ajung câștiguri de peste 100 de milioane de dolari ^{[ este necesară citarea ]} ). Cu toate acestea, regele Arabiei Saudite ʿAbd Allāh a spus că este dispus să mărească extracția de petrol pentru a o readuce la un preț rezonabil ^{[ este necesară o citare ]} .

Valoarea petrolului ca sursă de energie transportabilă și ușor de utilizat, utilizată de majoritatea vehiculelor ( autoturisme , camioane , trenuri , nave , avioane ) și ca bază a multor substanțe chimice industriale, a făcut din aceasta una dintre materiile prime de la începutul secolul 20. cel mai important din lume. Accesul la petrol a fost un factor declanșator major pentru multe conflicte militare, inclusiv războiul din Golf . Majoritatea rezervelor ușor accesibile se află în Orientul Mijlociu , o regiune instabilă din punct de vedere politic.

Sursele alternative și regenerabile de energie există și sunt continuu studiate, deși măsura în care acestea pot înlocui petrolul și posibilele lor efecte negative asupra mediului sunt în prezent în dezbatere.

Proprietatea de țiței

Petrolul brut este un lichid vâscos de culoare variabilă de la galben deschis la maro închis sau verzui, iar în aproape totalitatea sa densitatea sa relativă este mai mică de 1, adică are o greutate specifică mai mică decât apa . ^[5]

Culoarea pare a fi mai închisă la brutele care conțin hidrocarburi cu o greutate moleculară medie mai mare . Densitatea și vâscozitatea acestuia sunt, de asemenea, legate de greutatea moleculară medie a componentelor, deoarece cu cât este mai mare greutatea moleculară medie, cu atât este mai dens și mai vâscos petrolul brut.

Compoziţie

Compoziția chimică a petrolului

Din punct de vedere chimic, țițeiul este o emulsie de hidrocarburi (adică compuși chimici ale căror molecule sunt formate din hidrogen și carbon ) cu apă și alte impurități.

Se compune în principal din hidrocarburi aparținând claselor de alcani ( liniari și ramificați ), cicloalcani și într-o măsură mai mică hidrocarburi aromatice . ^{[1] [6]} Procentul acestor hidrocarburi variază în funcție de câmpul petrolier din care este extras uleiul: având în vedere o medie globală, un ulei tipic conține 30% parafină, 40% naftene, 25% hidrocarburi aromatice, în timp ce restul 5% este reprezentat de alte substanțe; ^[6] în cazul uleiurilor cu un conținut ridicat de alcani vorbim de „uleiuri de parafină”, în timp ce uleiurile cu un conținut ridicat de cicloalcani se numesc „uleiuri naftenice”. ^{[1] [6]} Uleiurile parafinice sunt mai abundente în zonele mai adânci ale subsolului, în timp ce uleiurile naftenice sunt mai abundente în zonele cele mai apropiate de suprafață. ^[6]

Există, de asemenea, compuși ai sulfului ( sulfuri și disulfuri ), azot ( chinoline ) și oxigenanți ( acizi naftenici , terpene și fenoli ^[6] ), într-un procent variabil chiar dacă procentul lor în masă, în general, depășește cu greu 7%.

Având în vedere complexitatea ridicată a acestui amestec, pentru a defini compoziția unui anumit petrol, mai degrabă decât a indica substanțele care îl constituie, se preferă adesea indicarea compoziției sale elementare, care este reprezentată în principal de carbon și hidrogen , deoarece petrolul este un amestec constând în principal din hidrocarburi . ^[5]

În procente, este compus din aproximativ 85% carbon , aproximativ 13% hidrogen și restul aproximativ 2% din alte elemente.

Următorul tabel prezintă intervalele de compoziție (exprimate în procente în greutate) ale elementelor individuale care formează de obicei un anumit ulei: ^[6]

Celelalte elemente prezente în ulei sunt în principal heteroatomi , precum sulf (0,05-8% în greutate, uneori sub formă de H ₂ S ^[5] ), azot (0,02-1,3% în greutate) și oxigen (0,05-3% în greutate) . Există, de asemenea, atomi de metal în cantități modeste, ^[2] ambele combinate cu compuși organici și în săruri dizolvate în urme de apă (cum ar fi nichel , vanadiu , molibden , cobalt , crom , cadmiu , plumb , arsenic și mercur ), totuși pentru prelucrare în rafinării, prezența lor trebuie luată în considerare, deoarece multe procese folosesc catalizatori care sunt inhibați de aceste metale. În plus, produsele finale (în general tăieturile mai grele, cum ar fi motorina), rezultând „mai bogate”, produc mai multă cenușă și particule.

Caracterizarea și clasificarea petrolului

Există sute de uleiuri diferite. Ele diferă prin randamentele diferite, conținutul de sulf, în metalele grele și în funcție de aciditatea lor. Frecvent (dar aceasta nu este o regulă), semifabricatele mai grele sunt, de asemenea, cele care au un conținut mai mare de sulf. ^[5] Este, în schimb, sistematic faptul că pentru un anumit ulei fracțiunile cu fierbere ridicată au un conținut de sulf mai mare decât fracțiile cu fierbere scăzută.

Din punct de vedere general (deși există excepții) uleiurile care conțin o cantitate mai mare de fracțiuni ușoare sunt mai scumpe. Un alt parametru care afectează valoarea țițeiului este conținutul de sulf. Acesta din urmă trebuie de fapt îndepărtat în timpul operației de rafinare și această operație de purificare este cu atât mai scumpă cu cât este mai mare conținutul de sulf.

Alți parametri care influențează valoarea brutului sunt aciditatea acestuia și conținutul de metale grele, cum ar fi vanadiu . Cunoașterea acestor ultimi doi parametri are o mare importanță atunci când se planifică instalațiile pentru rafinarea țițeiului; de fapt, uleiurile acide sau uleiurile cu conținut ridicat de vanadiu necesită plante care sunt deosebit de rezistente la coroziune și, prin urmare, sunt construite cu oțeluri speciale.

De asemenea, trebuie amintit că, la nivel comercial, diferitele loturi de petrol nu au aceeași valoare comercială. Următoarele criterii oferă o orientare cu privire la modul de a distinge un ulei fin de unul slab:

• conținut de sulf: cu cât prezența sulfului sau a altor substanțe heteroatomice este mai mare, cu atât va fi mai mare prelucrarea relativă cu costuri mai mari de funcționare a instalației. De fapt, prezența sulfului trebuie limitată atât din motive de mediu, cât și pentru protecția celor mai delicate părți ale plantei;
• procentul de benzină: la nivel comercial, benzina este cea mai scumpă și, prin urmare, cea mai profitabilă tăiere pentru o companie petrolieră; nu este o coincidență faptul că multe procese de fabricație vizează creșterea cantității și calității benzinei, ușurarea tăieturilor grele (crăparea) sau a cântăririi celor ușoare; din acest punct de vedere un petrol bogat în benzină are o valoare comercială mai mare;
• densitate: un ulei mai dens conține un număr mai mare de molecule condensate, adică constituenții reziduului coloanei de topping; prin urmare, sunt necesare procese mai grele din punct de vedere al temperaturii (cum ar fi spargerea visului ), pentru a încerca să rupă moleculele condensate și să le transforme în tăieturi ușoare.

Grad API

Același subiect în detaliu: notele API .

În sectorul petrolier, o expresie specială este utilizată pentru a exprima densitatea: gradul API .

Densitatea și gradul API sunt legate de relație:

° API = 141,5 / ρ ^* - 131,3

unde ρ ^* este densitatea relativă față de apă. Din această relație rezultă că un ulei cu aceeași densitate ca apa are 10 ° API, dacă este mai greu are o valoare mai mică de 10 ° API, în timp ce dacă este mai ușor are o valoare a gradului API mai mare de 10 ° API. Prin urmare, un ulei fin va avea o valoare API ridicată, mai mare de 10 ° API. ^[5]

De exemplu, printre uleiurile prețioase se numără cel din Brega (Libia) care are 42 ° API cu un conținut de sulf egal cu 0,2%.

Distilarea fracționată TBP

Nu există două uleiuri identice și uneori în același rezervor compoziția tinde să varieze în timp sau în funcție de locația punctului de extracție. Din acest motiv, pentru a caracteriza fiecare tip de ulei, se folosește operația numită distilare fracționată TBP ( True Boiling Point ). Această metodologie este descrisă în standardele ASTM D86 și D2892, care definesc condițiile normalizate pentru efectuarea operațiunii. Operațiunea se efectuează prin preluarea unei cantități predefinite de țiței și supunerea acestuia la încălzire la presiunea atmosferică.

Sub efectul încălzirii, proba de ulei începe să se evapore și mai întâi fracțiunile mai ușoare. Vaporii de petrol care se evaporă treptat sunt răcite, condensate și colectate într-un recipient gradat. Fracțiile mai volatile (numite fierbere scăzută) sunt primele care se evaporă și apoi cele mai puțin volatile (numite fierbere ridicată) se evaporă. În timpul acestei operații de distilare, proba de petrol devine din ce în ce mai puțin volatilă și, prin urmare, este necesar să se încălzească proba la temperaturi din ce în ce mai mari pentru a o distila. Obiectivul testului este de a măsura randamentul procentual al fracției evaporate corespunzătoare în funcție de intervalele de temperatură la care este supusă proba. Testul este întrerupt când proba atinge temperatura de 550 ° C, deoarece la această temperatură au loc reacții de fisurare care modifică natura chimică a moleculelor. Volumul care rămâne la 550 ° C se numește reziduu.

Rezultatele testului TBP prezintă un interes considerabil deoarece permit caracterizarea diferitelor tipuri de ulei. Acest lucru este esențial pentru a-și putea defini valoarea de piață și pentru a putea prezice care vor fi rentabilitățile când petrolul brut ajunge la rafinărie pentru a fi rafinat.

Tabelul următor prezintă compozițiile a două uleiuri (petrolul Souedia, originar din Siria și petrolul Zarzaitinei, originar din Algeria ) obținute prin distilare TBP în intervalul de temperatură 15-550 ° C.

Este important să rețineți că aceste tăieri de ulei sunt rezultatul exclusiv al operației de distilare și că în rafinărie se efectuează alte operații multiple pentru a produce produse de uz final. De fapt, fracțiile rezultate din operația de distilare nu sunt gata de utilizare și necesită etape de prelucrare ulterioare.

Instruire și prezență în natură

Teoria biogenă a petrolului

Comparând molecula metaloporfirină extrasă din petrol de Alfred E. Treibs (stânga) și molecula clorofilei (dreapta).

Conform teoriilor acceptate în mod obișnuit de comunitatea științifică, petrolul derivă din transformarea materialului biologic în descompunere ^[7] . Primul care a susținut această teorie a fost omul de știință rus Lomonosov din secolul al XVIII-lea . Teoria sa a fost confirmată în 1877 de Mendeleev . O confirmare suplimentară a acestei ipoteze a fost oferită de Alfred E. Treibs , care a evidențiat analogia structurală dintre o moleculă de metaloporfirină pe care o găsise în ulei în 1930 ^[8] și molecula de clorofilă (care este în schimb asociată cu procesele biologice).

Conform acestei teorii, materialul biologic din care derivă petrolul este format din organisme animale unicelulare de plante și animale marine ( fitoplancton și zooplancton ) ^{[2] care} au fost îngropate sub pământ cu sute de milioane de ani în urmă, în special în timpul paleozoicului , când materie organică era abundentă în mări. ^[2]

Într-o primă etapă, această materie organică este transformată în kerogen printr-o serie de procese biologice și chimice; ^[2] în special, descompunerea materiei organice de către bacteriile anaerobe (adică care funcționează în absența oxigenului ) duce la producerea unor cantități mari de metan. ^[2]

Ulterior, datorită creșterii continue a sedimentelor , are loc o creștere a temperaturii (până la 65-150 ° C ) care duce la dezvoltarea proceselor chimice de degradare termică și fisurare , care transformă kerogenul în ulei. ^[2] Acest proces de transformare a kerogenului în ulei are loc la viteza maximă când depozitul a atins adâncimi de aproximativ 2.000-2.900 de metri. ^[2]

Reprezentarea schematică a unui rezervor de petrol.

Odată generate, hidrocarburile migrează în sus prin porii rocii, datorită densității lor scăzute. Dacă nimic nu blochează migrația, aceste hidrocarburi se ridică la suprafață. În acest moment, fracțiile mai volatile se evaporă și rămâne o acumulare de bitum , care este practic solidă la presiunea și temperatura atmosferică. Din punct de vedere istoric, acumulările naturale de bitum sunt utilizate în scopuri civile (impermeabilizarea lemnului) sau militare (cum ar fi focul grecesc ). Cu toate acestea, pe calea migrației, hidrocarburile se pot acumula în roci poroase (numite „roci de rezervor” sau „rezervoare”) și pot fi blocate de un strat impermeabil de rocă. În acest caz, se poate crea o zonă de acumulare, numită „capcană de petrol”. Pentru ca rocile poroase să fie un rezervor , aceste roci trebuie să fie sub roci mai puțin permeabile (în mod normal argile sau evaporite ), astfel încât hidrocarburile să nu aibă posibilitatea de a urca la suprafața pământului.

O conformație geologică care constituie un caz tipic al unei capcane de ulei este anticlinalul . Acest tip de configurație este de departe cel mai frecvent caz de „capcană de petrol”, deși se poate întâmpla ca petrolul să se acumuleze la fracturi tectonice sau în jurul câmpurilor de sare. Prin urmare, în rezervor se găsește un amestec de hidrocarburi lichide și gazoase (în proporții variabile). Hidrocarburile gazoase constituie gaz natural ( metan și etan ) și umple porozitățile superioare. Cele lichide (în condițiile de presiune existente în rezervor, adică câteva sute de atmosfere) ocupă zonele inferioare ale rezervorului . Datorită originii marine a materiei organice la originea petrolului, hidrocarburile sunt aproape inevitabil asociate cu apa; Este obișnuit să se găsească trei straturi în roca sursă: un strat superior de gaz natural , un strat intermediar format din hidrocarburi lichide și un strat inferior de apă sărată. În operațiunile de punere în producție a unui rezervor, se acordă o atenție considerabilă adâncimii la care se află stratul de apă, deoarece aceste informații sunt necesare pentru a calcula randamentul teoretic al rezervorului.

Este frecventă situația în care câmpul de hidrocarburi conține doar metan și etan . În acest caz vom vorbi despre un câmp de gaze naturale . Dacă hidrocarburile lichide mai grele prezente în rezervor nu depășesc doisprezece până la cincisprezece atomi de carbon (C ₁₂ - C ₁₅ ), vom vorbi despre un rezervor de condens, adesea asociat cu gazul natural. Dacă moleculele mai lungi sunt reprezentate în hidrocarburile lichide prezente, aceasta este în prezența unui câmp petrolier propriu-zis.

Teorii abiogene

Același subiect în detaliu: Originea abiotică a petrolului .

Deși teoriile acceptate în mod obișnuit prezic că petrolul derivă din substanțe organice ^[7] , teoriile au fost formulate, numite abiogenice sau abiotice, conform cărora s-ar forma prin procese non-biologice.

Printre teoreticienii de origine abiogenă se află profesorul Thomas Gold care în 1992 a publicat teoria biosferei fierbinți adânci, pentru a explica mecanismul acumulării de hidrocarburi în rezervoarele adânci.

În 2001 J. Kenney a demonstrat că, conform legilor termodinamicii , nu ar fi posibil să se transforme carbohidrații sau alt material biologic în lanțuri de hidrocarburi la presiuni mici. De fapt, potențialul chimic al carbohidraților variază de la -380 la -200 kcal / mol , în timp ce potențialul chimic al hidrocarburilor este mai mare de 0 kcal / mol. Deoarece transformările termodinamice evoluează către condiții cu un potențial chimic mai mic, transformarea menționată nu poate avea loc. Metanul nu polimerizează la presiuni mici la orice temperatură.

Uneori, gazele naturale și câmpurile petroliere despre care se crede că sunt epuizate se umple din nou; acest proces poate fi alimentat doar prin depuneri profunde, urmând succesiunea fenomenelor care au dus la formarea inițială. Teoria abiotică susține că toate hidrocarburile naturale sunt de origine abiotică, cu excepția metanului biogen (adesea numit gaz de mlaștină ), care este produs în apropierea suprafeței terestre prin degradarea bacteriană a materiei organice sedimentate.

O teorie a originii abiotice a petrolului consideră că s-au format depozite semnificative de carbon în momentul formării Pământului , acum păstrate doar în mantaua superioară . Aceste depozite, fiind în condiții de temperatură și presiune ridicate , ar cataliza polimerizarea moleculelor de metan , pentru a forma lanțuri lungi de hidrocarburi. ^[9]

O variantă a acestei teorii prevede hidroliza peridotitelor mantalei, cu formarea consecventă a unui fluid bogat în hidrogen și cu catalizatori metalici (precum nichel , crom , cobalt sau vanadiu ) care, în sus, ar spăla partea superioară roci carbonatate , generatoare de hidrocarburi. Această reacție chimică ipotezată este aceeași cu cea care ar avea loc în procesul industrial de sinteză Fischer-Tropsch .

Studii privind rezervele de petrol

Grafic reprezentativ al producției de petrol, care arată vârful lui Hubbert .

Această intrare sau secțiune privind combustibilii și societatea nu menționează sursele necesare sau cei prezenți sunt insuficienți . Putețiîmbunătăți această intrare adăugând citate din surse de încredere în conformitate cu liniile directoare privind utilizarea surselor .

Prin rezerve de petrol se înțelege cantitatea de hidrocarburi lichide despre care se estimează că va putea fi extrasă în viitor din câmpurile deja descoperite.

În general, volumele care pot fi extrase din câmpuri neexploatate încă se numesc rezerve .

Determinarea rezervelor este condiționată de incertitudini tehnice și economice. Incertitudinile tehnice derivă din faptul că volumele de hidrocarburi conținute în rezervor sunt estimate aproape exclusiv prin date obținute cu metode indirecte (cele mai frecvente sunt prospecția seismică și măsurarea proprietăților fizice ale rocilor din puțuri). Informațiile directe sunt în mod necesar rare în comparație cu eterogenitatea rocilor din rezervor , deoarece provine din forarea puțurilor, care este foarte costisitoare.

Incertitudinile economice includ dificultatea de a prezice tendința viitoare a costurilor de extracție a hidrocarburilor și a prețurilor de vânzare (în medie, durata de viață productivă a unui câmp este de 10-20 de ani). Disponibilitatea comercială a noilor tehnologii de extracție este, de asemenea, dificil de prezis cu certitudine totală. Nivelul de incertitudine asupra rezervelor este, așadar, maxim atunci când sunt estimate câmpuri noi potențiale, scade în momentul descoperirii lor prin forarea puțurilor și în timpul perioadei productive și devine zero atunci când rezervele care pot fi produse de câmp sunt reduse la zero hidrocarburile extractibile sunt de fapt produse.

Gradul de incertitudine al rezervelor este exprimat prin clasificarea acestora în funcție de categoriile definite. Există diferite scheme de clasificare, cea a Societății Inginerilor Petrolieri (SPE) este larg răspândită la nivel internațional și face distincție între Resurse (hidrocarburi care nu au fost încă descoperite sau necomerciale) și Rezerve (hidrocarburi descoperite și comerciale). În cele din urmă, rezervele sunt clasificate ca fiind sigure , probabile și posibile în funcție de un grad tot mai mare de incertitudine. Aceeași schemă a fost inclusă în sistemul de clasificare a resurselor naturale, cu excepția apei, publicat de Națiunile Unite în 2004 sub denumirea de Clasificare-cadru a Națiunilor Unite (UNFC).

Imposibilitatea de a calcula exact cantitatea de rezerve și resurse, face loc diferitelor prognoze mai mult sau mai puțin optimiste.

Nel 1972 uno studio autorevole, commissionato alMIT dal Club di Roma (il famoso Rapporto sui limiti dello sviluppo ), affermò che nel 2000 sarebbero state esaurite circa il 25% delle riserve mondiali di oro nero. Il rapporto, però, fu frainteso, ei più pensarono che predicesse la fine del petrolio entro il 2000 .

La situazione dei primi anni 2000 apparve più grave di quanto il MIT avesse predetto. Dai dati pubblicati annualmente dalla BP si rilevava che la quantità di petrolio utilizzata dal 1965 al 2004 fosse di 116 miliardi di tonnellate, le riserve ancora disponibili nel 2004 furono valutate in 162 miliardi di tonnellate.

Con questi valori si può facilmente calcolare che, escludendo i nuovi giacimenti che saranno scoperti nei prossimi anni, è già stato consumato il 42% delle riserve inizialmente disponibili, in altre parole si avvicina il momento del raggiungimento del " picco " dell'estrazione. Secondo la BP, il petrolio disponibile è sufficiente per circa 40 anni a partire dal 2000, supponendo di continuarne l'estrazione al ritmo attuale, quindi senza tenere conto della continua crescita della domanda mondiale, che si colloca intorno al 2% annuo. Ma al momento dell'estrazione dell'ultima goccia di petrolio, l'umanità dovrà già da tempo aver smesso di contare su questa risorsa, in quanto man mano che i pozzi si vanno esaurendo la velocità con cui si può continuare ad estrarre decresce, costringendo a ridurre i consumi o utilizzare altre fonti energetiche.

Diversi altri studi hanno in tutto o in parte confermato queste conclusioni; in particolare sono da menzionare quelli del geologo statunitense Marion King Hubbert (vedi anche picco di Hubbert ) e in seguito, a partire da questi, quelli di Colin Campbell e Jean Laherrère .

Secondo questi studi la quantità di petrolio estratto da una nazione segue una curva a campana e la massima estrazione di greggio per unità di tempo la si ha quando si è prelevato metà di tutto il petrolio estraibile. Questo è quanto si è verificato negli USA (i 48 stati continentali - lower 48 - esclusa l' Alaska ) in cui l'estrazione di petrolio ha avuto un massimo nel 1971 (circa 9 milioni di barili al giorno) e poi è declinata come in una curva a campana secondo quanto previsto da Hubbert.

Altri studi di diversa matrice (in gran parte di economisti) sostengono che la tecnologia continuerà a rendere disponibili per l'industria idrocarburi a basso costo e che sulla Terra esistono vaste riserve di petrolio "non convenzionale", quali le sabbie bituminose o gli scisti bituminosi , le quali consentiranno l'uso del petrolio per un periodo di tempo ancora molto lungo.

L' Agenzia internazionale dell'energia nel 2008 ha stimato che la produzione di petrolio sia destinata a calare del 9,1% annuo, o almeno il 6,4% se aumentassero gli investimenti; le stime corrette dell'agenzia abbassano tale dato al 5% ^[10] e considerano più probabile il 6,7%. ^[11]

Paesi con le maggiori riserve di petrolio

Riserve di petrolio a livello mondiale (dati relativi al 2009).

Qui di seguito sono elencati i primi 20 paesi per riserve certe di petrolio dell'ottobre 2013 .
Per vita media residua si intende la stima della durata delle riserve ai ritmi di estrazione dell'anno 2013 . ^[12]

N°	Paese	Milioni di barili (bbl)	% sul totale	Vita media residua (Anni)
1	Venezuela	296.500	17,9%	ND
2	Arabia Saudita	265.500	16,1%	61,8
3	Canada	175.200	10,6%	ND
4	Iran	151.200	9,1%	93,1
5	Iraq	143.100	9,1%	ND
6	Kuwait	101.500	6,1%	94,6
7	Emirati Arabi Uniti	97.800	5,9%	78,7
8	Russia	88.200	5,3%	21,5
9	Libia	47.100	2,9%	ND
10	Nigeria	37.200	2,3%	39,0
11	Stati Uniti	30.900	1,9%	9,5
12	Kazakistan	30.000	1,8%	42,2
13	Qatar	24.700	1,5%	34,8
14	Brasile	15.100	0,9%	14,6
15	Cina	14.700	0,9%	7,5
16	Angola	13.500	0,8%	18,6
17	Algeria	12.200	0,7%	16,7
18	Messico	11.400	0,7%	8,1
19	Azerbaigian	7.000	0,4%	18,9
20	Norvegia	6.900	0,4%	6,4
	Resto del mondo	81.200	6,1%	*
	Totale	1.652.600	100%	51,8
46	Italia	1.400	0,1%	31,9

I volumi si riferiscono alle riserve certe. Sono escluse le stime ufficiali delle sabbie bituminose canadesi (pari a circa 143.300 milioni di barili) relative ai progetti oggetto di sviluppo attivo, ai liquidi separati dal gas naturale (detti NGL, dall'inglese "Natural Gas Liquids" ) e ai liquidi condensati dai gas naturali (in inglese "gas condensate" ).

Produzione del petrolio

Suddivisione principale dell'industria petrolifera, del gas naturale e dei prodotti derivati dal petrolio.

Il ciclo produttivo del petrolio e dei prodotti derivati dal petrolio attraversa differenti fasi produttive, raggruppate tradizionalmente in tre insiemi di processi:

• upstream : comprende l'insieme delle procedure da svolgere allo scopo di ricavare il petrolio greggio dal sottosuolo; le principali procedure di upstream sono: la ricerca del giacimento (esplorazione), la predisposizione di pozzi per il sollevamento del petrolio (perforazione) e il processo di sollevamento del petrolio dal sottosuolo (estrazione);
• midstream : comprende le procedure relative al trasporto del petrolio dal sito di estrazione al sito di raffinazione e lo stoccaggio del petrolio;
• downstream : comprende i processi di trasformazione del petrolio (raffinazione) allo scopo di ottenere i prodotti derivati destinati al commercio e la loro distribuzione e vendita.

Siccome assieme al petrolio dai giacimenti viene prelevato anche gas naturale, le tre fasi sono riferite al ciclo produttivo del gas naturale. In particolare i processi di upstream sono finalizzati all'ottenimento di entrambe le materie prime (petrolio e gas naturale), mentre i processi di midstream e downstream sono diversificati a seconda che siano riferiti al petrolio o al gas naturale.

Esplorazione

Mappa delle spedizioni inviate tra il 1947 e il 1950 dalla Iraq Petroleum Company per la ricerca del petrolio nell'Arabia meridionale.

La fase di esplorazione rappresenta la fase di ricerca dei giacimenti di petrolio, finalizzata alla sua estrazione. Tale ricerca viene svolta in genere attraverso prospezione geofisica , che consiste in un'indagine delle proprietà fisiche del sottosuolo da cui è possibile determinare la presenza di particolari disomogeneità delle proprietà del terreno, associate alla presenza di trappole strutturali o altre strutture di accumulo di idrocarburi .

Estrazione

Lo stesso argomento in dettaglio: Estrazione del petrolio .

Alla fase di esplorazione segue la fase di estrazione del petrolio. L'estrazione avviene attraverso la costruzione di apposite torri di perforazione o trivellazione (dette derrick ), che nel caso di impianti off-shore (cioè in corrispondenza delle aree marine ^[1] ) sono posizionate su una piattaforma petrolifera .

In genere il deposito di petrolio che impregna le rocce porose si trova ad elevata pressione , per cui risale spontaneamente attraverso il pozzo petrolifero , mentre negli altri casi è necessario utilizzare delle pompe petrolifere per sollevarlo; ^[1] tali pompe possono essere utilizzate anche quando il petrolio risale spontaneamente, in modo da velocizzarne ulteriormente la risalita. ^[1]

Quando il pompaggio del petrolio in superficie risulta più gravoso, è possibile aumentare la pressione all'interno del giacimento iniettando negli strati del giacimento gas o acqua. ^[13]

• 

  La piattaforma petrolifera P-51, situata in Brasile

• 

  Una vecchia torre di perforazione utilizzata tra il 1946 e il 1947

• 

  Pompa petrolifera di Sarnia, Ontario (Canada), 2001

Trattamento preliminare

Abitualmente il greggio viene sottoposto ad un primo trattamento direttamente sul posto in cui viene estratto dal sottosuolo. L'acqua e le componenti minerali sono le prime ad essere separate, prima di inviare il petrolio alla raffinazione , principalmente tramite distillazione o metodi gravitativi, cicloni, ecc. L'acqua separata solitamente ha un certo contenuto di sali disciolti (principalmente cloruro di sodio ) e non è utilizzabile per scopi agricoli, industriali o civili, quindi quasi sempre viene reiniettata nel sottosuolo entro l'acquifero del giacimento, per mantenerne la pressione e quindi tenere stabile la produzione petrolifera, oppure in livelli rocciosi permeabili , che quindi l'assorbono facilmente, individuati nel sistema geologico in cui si trova il giacimento.

Trasporto

Rete di oleodotti e gasdotti per il trasporto di petrolio e gas naturale dalla Russia all'Europa (al 2009).

Successivamente all'estrazione, il petrolio viene trasportato per mezzo di oleodotti o petroliere fino al sito in cui verrà svolta la raffinazione . ^[1] Ciascuna petroliera può trasportare una quantità di petrolio che varia in genere da 100.000 a 3 milioni di barili. ^[5] Nel caso di trasporto via terra, si può pompare il petrolio attraverso gli oleodotti oppure è possibile utilizzare dei vagoni ferroviari progettati appositamente per tale uso. ^[5]

Trasformazione

Lo stesso argomento in dettaglio: Raffineria di petrolio .

Raffineria di petrolio di Baton Rouge

Dopo il processo di estrazione, il petrolio viene trasportato verso stabilimenti ( raffinerie di petrolio ), dove avvengono le operazioni di trasformazione che permettono di produrre a partire dal grezzo petrolifero una serie di prodotti di uso comune. Le operazioni attraverso le quali il grezzo petrolifero viene trasformato sono molteplici e di diversa natura.

A grandi linee, il processo di raffinazione può essere suddiviso in tre fasi principali: ^[5]

• separazione fisica dei componenti che costituiscono il petrolio ottenendo più tagli;
• processi chimici per il miglioramento qualitativo dei tagli ottenuti;
• purificazione dei prodotti finali.

Scendendo più nel particolare, le principali lavorazioni sono:

• decantazione , e separazione dell'acqua;
• dissalazione;
• distillazione atmosferica (detta anche topping );
• distillazione sotto vuoto (detta anche vacuum );
• reforming ;
• desolforazione (per eliminare lo zolfo, che altrimenti sarebbe rilasciato sotto forma di SO _x , particolarmente inquinanti); ^[5]
• cracking, alchilazione, isomerizzazione.

La tabella seguente indica, orientativamente, gli intervalli di temperature di ebollizione delle frazioni di distillazione del petrolio (a pressione atmosferica, in gradi Celsius ), detti anche tagli petroliferi: ^[14]

Ogni taglio petrolifero è costituito da molecole di lunghezza comparabile. Poiché l'operazione di distillazione non può essere perfetta, ogni taglio petrolifero contiene un po' del taglio più leggero ed un po' del taglio più pesante. Per questo motivo gli intervalli di ebollizione di un taglio "ricoprono" parzialmente quelli del taglio immediatamente più leggero ed immediatamente più pesante.

I gas che si formano nelle varie parti di impianto (metano, etano, propano e butano) vengono raccolti ed usati per produrre energia per il funzionamento della raffineria o valorizzati come prodotti finiti.

Il taglio che costituisce la benzina dovrà subire varie lavorazioni, in quanto la benzina da topping presenta uno scarso numero di ottano , pertanto si ricorre ai processi di isomerizzazione , reforming .

La parte pesante viene inviata al vacuum per recuperare i combustibili liquidi rimasti nel fondo della colonna da topping:

• cracking catalitico, hydrocracking e visbreaking per aumentare ulteriormente la resa in combustibili liquidi;
• alchilazione (per convertire parte dei gas in benzina);
• delayed coking (produzione di coke).

Vi sono poi altre lavorazioni per recuperare le paraffine e le cere ( vaselina ), usate anche nella cosmetica. Lo scarto finale costituisce il bitume che, opportunamente miscelato con pietrisco fine e sabbia, è utilizzato per la pavimentazione stradale. Nel novero dei prodotti di raffineria rientra anche lo zolfo ottenuto dal processo di desolforazione. Va infine ricordato che il petrolio (nel taglio della virgin nafta) è anche materia prima per l'industria petrolchimica per la produzione di plastiche.

I prodotti finali del processo di trasformazione includono dunque: GPL , benzina , cherosene , gasolio , oli lubrificanti , bitumi , cere e paraffine .

Prodotti derivati dal petrolio

Lo stesso argomento in dettaglio: Prodotti derivati dal petrolio .

Le catene molecolari nell'intervallo di C _5-7 sono nafte leggere ed evaporano facilmente. Vengono usate come solventi , fluidi per pulizia a secco e altri prodotti ad asciugatura veloce.

Le benzine sono composte da catene ramificate nell'intervallo da C ₆ a C _9.

Il cherosene è composto da catene nell'intervallo da C ₁₀ a C ₁₅ , seguito dal combustibile per i motori diesel e per riscaldamento (da C ₁₀ a C ₂₀ ) e da combustibili più pesanti, come quelli usati nei motori delle navi. Questi prodotti derivati del petrolio sono liquidi a temperatura ambiente .

Gli olii lubrificanti ei grassi semi-solidi (come la vaselina ) sono posizionati nell'intervallo da C ₁₆ fino a C ₂₀ .

Le catene da C ₂₀ in avanti sono solidi a temperatura ambiente e comprendono la paraffina , poi il catrame e il bitume per asfalto .

Anche i prodotti petrolchimici costituiscono un importante gruppo di prodotti: gli idrocarburi vengono convertiti in prodotti chimici quali etilene , propilene e metanolo . Questi prodotti chimici della piattaforma vengono ulteriormente convertiti in buteni ^[15] , acetaldeide, acido acrilico ^[16] e composti aromatici ^[17] , che a loro volta vengono utilizzati per la produzione di polimeri .

Mercato del petrolio

Lo stesso argomento in dettaglio: Mercato del petrolio .

Questa sezione sugli argomenti economia e tecnologia è ancora vuota .Aiutaci a scriverla!

Impatti ambientali

Lo stesso argomento in dettaglio: Disastro petrolifero .

Effetti sull'ambiente di un incidente ad una nave petroliera

Subsidenza dovuta alla produzione di idrocarburi dal sottosuolo. Nello schema è indicato, a titolo esemplificativo, un accumulo di gas naturale entro una struttura tettonica ad anticlinale ; nell'esempio, la roccia serbatoio è una sabbia. a) Prima dell'inizio della produzione, nella roccia serbatoio i granuli del sedimento sono sostenuti dalla pressione del fluido di giacimento ( gas ). b) Con il progredire della produzione di gas (qui è rappresentata per semplicità solo la fase finale in cui tutto il gas è stato prodotto), la pressione diminuisce drasticamente ei granuli, non più sostenuti dalla pressione di giacimento e sotto la spinta dei sedimenti soprastanti, si dispongono secondo una nuova configurazione più compatta. Questo ha come effetto la diminuzione del volume occupato dai sedimenti della roccia serbatoio e l'aumento locale della subsidenza, che si propaga ai livelli soprastanti il giacimento.

La presenza dell'industria petrolifera ha significativi impatti sociali e ambientali derivati da incidenti e da attività di routine come l'esplorazione sismica, perforazioni e scarti inquinanti.

L'estrazione petrolifera è costosa e spesso danneggia l'ambiente. La ricerca e l'estrazione di petrolio offshore disturbano l'ambiente marino circostante. L'estrazione può essere preceduta dal dragaggio, che danneggia il fondo marino e le alghe, fondamentali nella catena alimentare marina. Il greggio e il petrolio raffinato che fuoriescono da navi petroliere incidentate, hanno danneggiato fragili ecosistemi in Alaska , nelle Isole Galapagos , in Spagna e in molti altri luoghi.

Inoltre, l'attività di estrazione e degli accumuli di idrocarburi può causare un aumento locale della subsidenza , con ripercussioni dirette sulla stabilità di edifici e impianti, e facilitando il ristagno delle acque superficiali. Se l'area di produzione è prossima alla costa, la subsidenza può avere come effetto l'invasione da parte delle acque marine di aree prima emerse. L'entità della subsidenza è tanto maggiore quanto la roccia serbatoio ('reservoir') da cui avviene la produzione di fluidi (gas naturale od olio) è superficiale. Questa problematica è diffusa anche in Italia , soprattutto nelle pianure costiere e in particolare nel Delta del Po e sulla costa adriatica in seguito all'estrazione di gas naturale e acque di giacimento da bassa profondità.

Infine, la combustione , su tutto il pianeta, di enormi quantità di petrolio ( centrali elettriche , mezzi di trasporto ) risulta essere tra i maggiori responsabili dell'incremento riscontrato delle percentuali di anidride carbonica e di altri gas nell'atmosfera, incidendo sull'aumento dell' effetto serra . ^{[18] [19] [20]}

Note

Bibliografia

• ( EN ) McGraw-Hill Concise Encyclopedia of Science and Technology - "Petroleum processing and refining" , New York, McGraw-Hill, 2006.
• ( EN ) Fritz Ullmann, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, "Oil and Gas" , 6ª ed., Wiley-VCH, 2002, ISBN 3-527-30385-5 .

Voci correlate

Altri progetti

• Wikiquote contiene citazioni sul petrolio
• Wikizionario contiene il lemma di dizionario « petrolio »
• Wikinotizie contiene notizie di attualità sul petrolio
• Wikimedia Commons contiene immagini o altri file sul petrolio

Collegamenti esterni

• Petrolio , su Treccani.it – Enciclopedie on line , Istituto dell'Enciclopedia Italiana .
• ( IT , DE , FR ) Petrolio , su hls-dhs-dss.ch , Dizionario storico della Svizzera .
• ( EN ) Petrolio , su Enciclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
• Assomineraria: industria minerale e petrolifera in Italia , su assomineraria.org .
• WTRG Economics - quotazioni del petrolio e serie storiche , su wtrg.com .
• Anche gli USA si preoccupano del picco Archiviato il 17 aprile 2009 in Internet Archive .: articolo su un documento dell'equivalente statunitense della Corte dei conti sul picco del petrolio
• geologia.com . URL consultato il 6 settembre 2008 (archiviato dall' url originale il 14 settembre 2008) .
• Analisi storica del prezzo del petrolio in dollari ed euro al cambio storico ^{[ collegamento interrotto ]} , su web.oilpriceineuro.com .
• Picco Energetico Un esame visivo dei conti nazionali e regionali di produzione e di consumo di energia; dati della BP Statistical Review.
• Petrolio , in Treccani.it – Enciclopedie on line , Istituto dell'Enciclopedia Italiana.
• Esportazione petrolio , su indexmundi.com .
• Petrolio e gas: Il portale per conoscere il petrolio, il gas e le attività di esplorazione e produzione degli idrocarburi in Italia , su petrolioegas.it . URL consultato il 26 agosto 2013 (archiviato dall' url originale il 30 luglio 2013) .

Portale Chimica

Portale Economia

Portale Ingegneria