DISTILLAZIONE DEL PETROLIO = GUERRA E INQUINAMENTO Il petrolio, anche detto oro nero, è un liquido infiammabile, denso di colore marrone scuro o verdognolo, che si trova in alcuni punti negli strati superiori della crosta terrestre. È composto da una mistura di vari idrocarburi, in prevalenza alcani, ma con variazioni nell'aspetto, nella composizione e nelle proprietà. Come si è formato ? Il Petrolio deriva da materia organica rimasta sepolta,e quindi in assoluta assenza di ossigeno,che si scompone in un materiale ceroso noto come pirobitume o cherogene, che sotto l'influenza di elevato calore e pressione si trasforma in idrocarburi. Di che cosa è formato Il Petrolio ? Il petrolio deriva da depositi di carbonio ed idrogeno esposti ad elevate pressioni e ad elevato calore. Dopo il processo di estrazione, il petrolio greggio viene raffinato attraverso la distillazione. Il prodotto finale include cherosene, benzene, benzina, paraffina, asfalto, bitumi, ecc... I suoi sotto prodotti : Scuola secondaria di secondo grado Chimica
Il cherosene è composto da catene nel range da C10 a C15, seguito dal combustibile diesel e per riscaldamento (da C10 a C20) e combustibili più pesanti come quelli usati nei motori delle navi. Questi derivati del petrolio sono liquidi a temperatura ambiente. Gli oli lubrificanti e grassi semi solidi (come la vaselina) sono nel range da C16 fino a C20. Le catene da C20 in avanti sono solidi, cominciando dalla "paraffina", poi catrame e bitume per asfalto. Intervalli di temperature di ebollizione delle frazioni di distillazione del petrolio a pressione atmosferica in gradi Celsius: • • • •
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etere di petrolio: 40 - 70 (usato come solvente) benzina leggera: 60 - 100 (combustibile per automobili) benzina pesante: 100 - 150 (combustibile per automobili) cherosene leggero: 120 - 150 (solvente casalingo e carburante) cherosene: 150 - 300 (carburante per motori jet) gasolio: 250 - 350 (carburante per motori Diesel / riscaldamento) olio lubrificante: > 300 (olio per motori) frazioni rimanenti: bitume , asfalto, residual fuel
Lo stabilimento dove si trasforma il petrolio greggio in prodotti finiti è detto raffineria. Una volta estratto, il petrolio viene trattato con sostanze chimiche e calore, per eliminare l'acqua e le particelle solide in esso contenute, e per separare il gas naturale residuo; in seguito all’immagazzinato in serbatoi di smistamento, da dove viene trasportato alle raffinerie mediante tubazioni continue Scuola secondaria di secondo grado Chimica
(oleodotti), o con navi opportunamente attrezzate (navi cisterna, o petroliere), o con speciali autoveicoli (autocisterne) e carri ferroviari (carri cisterna). La distillazione rappresenta la prima fase della raffinazione del greggio. Il petrolio inizia a vaporizzare a una temperatura leggermente inferiore ai 100 ° C : prima si separano gli idrocarburi, mentre per distillare quelli a molecole più grandi sono necessarie temperature via crescenti. Il primo materiale che si estrae dal petrolio greggio alla frazione destinata a diventare benzina, seguita dal gasolio e dal cherosene. Nelle vecchie raffinerie, il rimanente veniva trattato con soda o acido solforico, e quindi distillato, ottenendo oli combustibili e oli lubrificanti dalla parte superiore della colonna di distillazione, e paraffina solida e asfalto da quella inferiore. Reforming è il processo, costituito da una serie di complesse 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 frazioni più leggere. Il passaggio principale del processo di reforming è il cracking, ovvero la rottura dei legami fra atomi di carbonio, con la generazione di radicali alchilici (alchilazione), che a loro volta si ricombinano per isomerizzazione, polimerizzazione e deidrogenazione. Nel 1920 i prodotti ricavati dal petrolio greggio erano: benzina (26%), cherosene (13%), gasolio e oli combustibili leggeri (48%), oli combustibili pesanti (13%). Negli anni più recenti, la resa del petrolio si è modificata in: minimo 50% benzina, 7% cherosene, Scuola secondaria di secondo grado Chimica
21% gasolio e oli combustibili, poco meno del 10% oli lubrificanti e circa il 12% residui pesanti. Il petrolio greggio è forse la materia prima più versatile in assoluto. Alla fine degli anni Novanta nel mondo si producevano circa 9 milioni di tonnellate di petrolio al giorno; l'Arabia Saudita, con il 13,4% del totale, è il maggiore produttore mondiale, seguita dalla Russia, dagli Stati Uniti, dall'Iran, dalla Cina, dal Messico, dal Venezuela, dalla Norvegia, dal Regno Unito e dagli Emirati Arabi Uniti. I principali consumatori di petrolio sono di gran lunga gli Stati Uniti, che consumano quasi il quadruplo del secondo paese in classifica, il Giappone; fanno seguito la Cina, la Germania, la Russia, la Corea del Sud, la Francia, l’ Italia, il Messico e il Brasile. Undici paesi produttori di petrolio sono raggruppati nella OPEC (Organization of Petroleum Exporting Countries). Le riserve mondiali di greggio, ovvero la quantità di petrolio che gli esperti sono certi di potere estrarre dal sottosuolo con tecniche redditizie, ammontano a circa 700 miliardi di barili, di cui 360 miliardi sono situati nel sottosuolo del Medio Oriente. Lo sfruttamento di nuovi giacimenti, che saranno presumibilmente scoperti nei prossimi anni, e l’incremento della percentuale di petrolio estratto dalle riserve già note, che verrà reso possibile dal miglioramento delle tecnologie, fanno ritenere che il petrolio estratto sarà sufficiente a soddisfare i fabbisogni energetici dell'umanità fino al 2030-2040. Gli esperti sono però scettici riguardo al fatto che l’entità dei nuovi giacimenti, o l'invenzione di tecnologie particolarmente innovative per il loro sfruttamento, possano consentire di superare considerevolmente tale data. Scuola secondaria di secondo grado Chimica
Le riserve disponibili e le previsioni del fabbisogno petrolifero mondiale futuro suggeriscono che l'umanità abbia urgentemente bisogno di trovare fonti alternative di energia. Le opportunità a disposizione sono relativamente limitate, confrontate all'ingente fabbisogno energetico che caratterizza le società industrializzate. Gli esperimenti relativi alla raffinazione dell'argillite petrolifera e alla produzione di petrolio sintetico non hanno dato i risultati sperati, e rimangono seri dubbi riguardo alla competitività dei costi e ai volumi di produzione che si potrebbero ottenere con queste 'nuove' fonti energetiche. Tenendo conto dei problemi sollevati dall'impiego di fonti energetiche alternative, quali l'energia solare e l'energia nucleare, allo stato attuale l'unico combustibile alternativo al petrolio, capace di soddisfare l'enorme fabbisogno energetico della società moderna, resta il carbon fossile, disponibile in tutto il mondo in quantità relativamente abbondanti.
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