COMBUSTIBLES LIQUIDOSCapitulo 2. Origen del petróleo

2.marzo.09

Se forma en las llamadas rocas madre (source) que migran durante periodos de millones de años a rocas almacén (reservoir) cubiertas por rocas impermeables (cap).

Conocer cómo se forma el petróleo serviría para encontrar las fuentes. Pero aunque sepamos donde se forma, como el petróleo migra no se puede saber dónde está.

Las rocas almacén son fácilmente detectables. La mayoría de grandes reservas ya han sido detectadas.

Hay dos teorías sobre el origen del petróleo:1.) Origen inorgánico (terrestre y extraterrestre)2.) Origen orgánico

ORIGEN INORGANICO

Tenemos teorías de autores rusos en su mayoría.

Teorías terrestres

- Dimitri Ivanovich MendeleievInventor del vodkaEn las profundidades de la tierra los metales alcalinos reaccionan con el CO2Reacción con agua y acetileno – inestable que a alta temperatura se condensa

formando metales más pesados (catalizadores).Objeciones: Según eso, deberían encontrarse en zonas muy profundas, de alta

temperatura y el petróleo no se encuentra a gran profundidad. Y en las zonas volcánicas de alta temperatura no hay petróleo.

- SavatierLos acetilenos en presencia de Ni y Fe se podrían hidrogenar (con el hidrógeno

del agua que se disocia a 1000º)Objeción: A partir de acetileno no se forman productos orgánicos que si se

encuentran en el petróleo.

- MillerEstaba buscando el origen de la vida. Cogió la atmósfera primigenia (metano,

etc). Al hacer ese experimento se produjeron proteínas, hidrocarburos, materiales orgánicos, aminoácidos y petróleo.

El petróleo es muy posterior a la vida, según las pruebas del C-14

Teorías extraterrestres

- SokolofEl petróleo viene de una lluvia de metano en la atmósfera primigenia.

Las teorías inorgánicas no justifican la presencia de materia orgánica en el petróleo.En 2007 se mandó un satélite a Titán y se descubrió que la atmósfera era de metano. Esto apoya la teoría inorgánica.

TEORIA ORGÁNICA

Compuestos ópticamente activos a un átomo de carbono y sus sustituyentes. Desvían la luz polarizada.

El ácido láctico es ópticamente activo.Los compuestos ópticamente activos no se pueden superponer. Sólo los seres

vivos pueden generar compuestos ópticamente activos, como la purina que viene de la clorofila o la hematina, pigmentos respiratorios de los animales. También hay ácido úrico en el petróleo, compuestos carotenos.

Los seres vivos dan lugar a este tipo de compuestos y el acetileno no.El petróleo se forma a partir de un depósito sedimentario en una depresión.Cerca de la costa en los sedimentos más gruesos como las arenas (0,02 a 2mm) y

en los más finos, como los barros.Al mismo tiempo se depositan sedimentos inorgánicos y orgánicos, como el

plancton que tiene dos orígenes:- FITOplancton – se produce en los mares por síntesis clorofílica.- ZOOplancton – se alimenta del Fito. Larvas, pequeños animales.

Cuando muere el plancton se deposita en los sedimentos que van acumulándose y se van incorporando a éstos.

Pero se necesitan más condiciones para la formación del petróleo:

1. Necesidad de luz

Sin luz no hay fitoplancton, sin fito no hay zoo. La luz es necesaria. El plancton es más abundante en los primeros 50-100 m de la costa.

2. Nutrientes

Nitratos y fosfatos, nutrientes aportados por los ríos y por tanto más ricos en la costa

3. No haya demasiado oxígeno y bacterias aerobias Cuando un plancton muere, cae y va a los sedimentos pero en el camino puede ser oxidado por el oxígeno (en CO2 y agua) o ser comido por las bacterias aerobias. Estas bacterias hacen que sólo una pequeña parte llegue al fondo y pueda llegar a sedimentar. En el centro del mar llega un 0,5% del plancton porque la distancia al fondo es mucho mayor.En las costas la distancia es menor y llega un 2-5%. Llega tan poco porque hay más oxígeno en la costa y por tanto más bacterias aerobias. En las costas

se deposita antes pero no se cubre y sigue siendo atacable por la enorme cantidad de bacterias aerobias.

4. Que los elementos no sean muy gruesos Si el sedimento es fino lo cubre totalmente.

Se podrá, entonces, producir petróleo a partir de los sedimentos que sean: finos, que no estén en la costa (las olas oxigenan los depósitos), ni en las profundidades marinas (gran distancia, la materia orgánica invierte demasiado tiempo en depositarse y es destruida en el camino.

El plancton contiene hidrocarburos, lípidos, grasas, hidratos de carbono, glúcidos, proteínas y ligninas.

HIDROCARBUROS.- Algún ser vivo tenga en su estructura hidrocarburos, por ejemplo el caucho natural. El butadieno (polímero) cuando se degrada se hidrocarbura.

LIPIDOS o GRASAS.- los glicéridos de ácidos grasos tienen la ventaja de que son resistentes a las bacterias aerobias y anaerobias. Además, llevan grupos COO que dan polaridad a la molécula por lo que es más fácilmente absorbida.

PROTEINAS.- cuando un ser vivo muere se incorporan a los sedimentos. Muchos aminoácidos se unen (polímeros), por ejemplo el pelo, la hematina… Son variables en forma y estado (sólido y líquido)

PROTEO.- cambia de forma. Se pueden desnaturalizar fácilmente (cambio de estado). Las proteínas de los depósitos son insolubles en agua si se han desnaturalizado. Todo lo que se disuelva en el agua, será comido. La insulina es una proteína de 54 aminoácidos

AZUCARES, GLUCOSA, SACAROSA.- (Hidratos de C) Caerán a los depósitos. Tienen la particularidad de que la mayoría son solubles en agua por lo que la mayoría no llegará a formar petróleo. Aquellos que formen parte de estructuras más complejas si que pueden llegar a ser depositadas y convertirse en petróleo.

Otros componentes del petróleo minoritarios.

Polímero ríos (Amazonas) que aportan sedimento fino (Alcaloides)Lignina partes de árboles o plantas superiores (Cutículas)Purina si en la purina se sustituyen los hidrógenos por grupos COH tendremos el ácido úrico (propio de los seres vivos)

Grupos fundamentales de componentes

48% C8%H30%O5%N

El plancton tiene una composición rica en ácidos grasos

El petróleo no tiene O, casi no tiene N.Desde el plancton que se deposita inicialmente hasta el petróleo tienen que pasar muchos cambios.

9.marzo.09

Para que el plancton se transforme en petróleo tienen que producirse una serie de procesos:

1. Eliminación de oxígeno, reacciones en condiciones reductoras2. Aumento de hidrógeno, condiciones de hidrogenación.

El plancton es sólido, el petróleo líquido3. Disminución de energía intermolecular

Condiciones de temperatura para que pase de sólido a líquido

Esto no son los factores de formación del petróleo (luz, nutrientes etc)

Una vez que se dan esas condiciones, para que el petróleo se encuentre como tal se dan otros factores.

EJ: cómo se elimina el oxígeno

La materia orgánica original (grasas, polímeros, lignina…) es atacada por bacterias aerobias, por dióxido de carbono.

La que no es atacada, se mezcla con material inorgánico en el fondo, se mezcla con el sedimento y es enterrada.

Hay otras bacterias anaerobias que no necesitan oxígeno para vivir y siguen atacando estos sedimentos, pero no es tan importante.

Hidrato de C que había en el plancton, una parte de ellos es atacada, o disuelta y quedan aquellos que han quedado disueltos en el agua.Quedan sólo las proteínas desnaturalizadas.Se forma el Quero…

La separación de la glicerina del éster.Queda el ei…

El ácido graso pierde el dióxido de carbono y sólo queda el C e hidrógeno.

Disminute el C17H34 doble enlace: insaturaday se ha transformado en un hidrocarburo

El doble enlace se hidrogena y forma el hidrocarburo saturado.Condensan también, y sobre hidrógeno

Ciclos, hidrogenan, aromatiza…

Una grasa se forma en hidrocarburo que se forma en el petróleo.

Pueden tener cuatro sustituyentes distintos.

Aminoácidos se desaminan, se descarboxidan, formando una molécula de eteno. A través de unos procesos químicos…

Hidrocarburos darán carbón o grafito.

No basta que haya petróleo con hidrocarburos. Además tienen que migrar los hidrocarburos. Todos los procesos ant de forma de los hidrocarburos se forman en roca madre.

Pero migran a las rocas almacén, cubiertas de rocas impermeables o de cobertura.

Dep planctonProc.químico(plancton–hidrocarburo–petróleo)Migra(Rmadre-almace

La roca almacén debe tener poros y además ser permeable, es decir, que los poros estén conectados entre sí.

Tienen lugar, pues, dos migraciones:1- Migración primaria: de la roca madre a la almacén2- Migración secundaria: dentro de la roca almacén

En la migración primaria, el petróleo migra por capilaridad de la roca madre a la almacén. Cuando un líquido está formado por carbono y agua, los capilares.

La altura que alcanza un líquido en un capilar viene dada por la ley de Jurin

El agua tiene 3 veces más tensión superficial por lo que ocupará más altura en el capilar.

Las aperturas grandes serán ocupadas por el petróleo.

En el dibujo el petróleo migra hacia los sedimentos más gruesos, más hacia la costa.

Si el nivel del mar sube o baja esto cambia (por eso el petróleo se encuentra en capas a veces si a veces no) pero siempre migra hacia donde está los sedimentos más gruesos, las arenas.En los poros de los gránulos se meten en el agua.

En la migración secundaria se va recubriendo el petróleo, de agua y tierra, por corrientes hidráulicas.Un petróleo que no tuviera nada encima, una capa de aire, tendría un 75% ¿gas o agua? a 35mSi está a 1500m de profundidad su espesor disminuye y la proporción de agua también.

El agua sale y arrastra al petróleo. Si en el camino, agua y petróleo no son retenidos, llegarán a la superficie y se oxidarán. Y quedarán los componentes más pesados, el betún.Es condición necesaria y suficiente que cuando el petróleo migra se encuentre con una roca impermeable para que no salga a la superficie.

El tercer movimiento: temperatura y estado físicoEl plancton es sólido y se transforma en líquido. Ese cambio de estado va acompañado de un aumento de volumen. Y ese aumento de volumen, crea unas sobrepresiones puntuales que rompen la roca y los poros donde se encuentra y así, migra hacia otras zonas.

Una vez que el petróleo se deposita, o bien se pierde o bien se encuentra con una roca impermeable

DIBUJO

Dentro de la roca, donde el petróleo se ha quedado atascado, se sedimenta por acción de la gravedad. El agua, más pesada, va hacia abajo, el petróleo encima de ésta y el gas encima del petróleo.

DIBUJO