Petroleo, Carbón y Gas Natural

¿Qué es el petróleo y que usos tiene?

El petróleo es un aceite mineral de color muy oscuro o negro, menos denso que el agua y de un olor acre característico.  Está formado por una mezcla de hidrocarburos acompañados de azufre, oxígeno y nitrógeno en cantidades variables.  El petróleo se encuentra sólo en las rocas sedimentarlas.

El petróleo se origina a partir de una materia prima formada fundamentalmente por restos de organismos vivos acuáticos, vegetales y animales que vivían en los mares, las lagunas, las desembocaduras de los ríos y en las cercanías del mar.  Estos restos fueron atacados en los fondos fangosos por bacterias anaerobias que consumieron su oxígeno dejando únicamente moléculas de carbono e hidrógeno llamadas hidrocarburos.

La presión ejercida por la enorme masa de sedimentos provoca la expulsión del líquido que se encuentra entre las capas de la roca sedimentaría.  Este líquido, el petróleo, migra siguiendo la pendiente a decenas de kilómetros hasta que encuentre una roca porosa e incompresible cuyos huecos rellena.  Esta roca es la llamada roca almacén.

Los campos petrolíferos se encuentran normalmente muy lejos de los lugares de consumo. El transporte terrestre de los crudos se realiza, normalmente, a través de oleoductos que van del pozo a la refinería o al puerto de expedición más próximo.  El transporte marítimo a larga distancia lo cubren los buques cisternas o petroleros.

Los principales usos del petróleo son:

• Como combustible doméstico e industrial.
• Como carburante y lubricante.
• Para la obtención de materias primas básicas en la industria petroquímica.

El crudo del petróleo es una mezcla de hidrocarburos desde el más sencillo (CH4 metano) hasta especies complejas con 40 átomos de carbono.  El petróleo, tal como mana del pozo, tiene muy pocas aplicaciones.  Para obtener los diversos derivados es necesario someterlo a un proceso de refino.  La operación principal de éste es la destilación fraccionada.  En ella obtenemos, a distintas temperaturas, toda una gama de productos comerciales a partir del petróleo bruto.  Sustancias gaseosas tales como metano, etano, propano y butano; líquidas como las gasolinas, el queroseno y el fuel; sólidas como las parafinas y los alquitranes, se obtienen a distintas temperaturas en este proceso.

Para satisfacer las necesidades del mercado ha sido necesario desarrollar técnicas de transformación que, modificando la estructura de los productos obtenidos en la destilación fraccionada, permitan obtener las sustancias que la sociedad demanda.  Entre esas técnicas la más importante son el craqueo y la polimerización.

En la operación de craqueo lo que se logra es la ruptura de una molécula pesada con muchos átomos de C (fuel por ejemplo), originando varias moléculas ligeras (gasolinas y gases, por ejemplo).

La polimerización es la unión de varias moléculas de un compuesto llamado monómero (p. ej. Etileno), para formar una molécula llamada polímero (p. ej. polietileno).  Este proceso es de gran importancia en la industria petroquímica.

Una de las aplicaciones más importantes del petróleo es su utilización como materia prima en toda la industria petroquímica.  El 60% de los productos químicos que se encuentran en el mercado y el 80% del sector orgánico proceden de la petroquímica.  Abonos, plásticos, anticongelantes, detergentes, cauchos sintéticos, colorantes, explosivos, fibras plastificantes, disolventes… son productos obtenidos a partir del petróleo.

Por todo ello, podemos afirmar que el petróleo juega un importante papel, no sólo en el campo de los suministros energéticos, sino también en el de la industria química.

¿Qué es el carbón y qué usos tiene?

El carbón es un combustible fósil, resultado final de una serie de transformaciones sobre restos vegetales acumulados en lugares pantanosos, lagunas y deltas fluviales principalmente, durante el período carbonífero de la Era primaria.

Por acciones químicas diversas y variaciones de presión y temperatura a lo largo de grandes intervalos de tiempo estos vegetales se transforman en carbón en un proceso llamado carbonización.  De forma resumida se puede decir que tras la fase de depósito de los vegetales comienza la acción de las bacterias anaerobias (sobre la celulosa y la lignina fundamentalmente).  Los cambios que dan lugar a la transformación de madera en carbón son de dos tipos: químicos y estructurales.  En los químicos se va desprendiendo hidrógeno y oxígeno a medida que la proporción de carbono aumenta.  En algunos casos (como en la antracita) llega a constituir casi la totalidad del. producto resultante.

Existen también cambios estructurales.  La estructura fibrosa de la madera se transforma en estructura microcristalina distinta para cada variedad de carbón, y su color cambia de pardo a negro.

Existen cuatro tipos de carbones diferentes, debido a las distintas clases de vegetal del que proceden y sobre todo a la duración y condiciones (presión y temperatura del proceso de carbonización. Estos son:

• Antracita: Es un carbón duro, totalmente carbonizado.  Muy compacto y brillante.  Con brillo nacarado y color negro.
• Hulla: Es un carbón duro, totalmente carbonizado.  Color negro lustroso.  Brillo nacarado a bandas brillantes y mates.
• Lignito: Negruzco: Es un carbón blando perteneciente (como la turba) a épocas posteriores al carbonífero, por lo que no ha sufrido el proceso de carbonización completo.  Tiene aspecto de madera quemada y brillo a trozos.
• Turba: Es el más reciente de los carbones.  Es blando, de color marrón, mate, ligero de peso y en él se observan todavía restos de plantas.

La potencia calorífica de estos carbones varía de 7.000 a 2.000 kcal/kg, desde la antracita y hulla hasta lignito y turba.  Asimismo, su humedad oscila de el 3% hasta el 40% y las sustancias volátiles pueden ir desde el 8% hasta el 50%.  Como principal impureza tenemos el azufre (S) y el nitrógeno (N), que al quemarse el carbón se liberan en forma de SO2 y NOx para unirse posteriormente al vapor de H2O y producir las lluvias ácidas.

Las aplicaciones más importantes del carbón son:

• Como combustible doméstico e industrial.
• Como reductor en la siderurgia.
• Como materia prima en la fabricación de gas del alumbrado.
• Como combustible en las centrales térmicas.

La antracita se utiliza fundamentalmente como combustible doméstico e industrial, fundamentalmente para la producción de energía eléctrica.  La destilación seca de la hulla da lugar a cuatro fracciones: amoníaco, alquitrán, gas natural y coque.  Este último (duro, resistente y poroso) se utiliza en la metalurgia del hierro y del acero (siderurgia).  El lignito se emplea fundamentalmente en las centrales térmicas para obtener de él energía eléctrica.  La turba se utiliza como combustible doméstico.

¿Qué es el gas natural y que usos tiene?

El gas natural es una mezcla de gases entre los que se encuentra en mayor proporción el metano, CH4.  La proporción en la que se encuentra este compuesto es del 75 al 95% del volumen total de la mezcla. (Por esto, se suele llamar metano al gas natural).  El resto de los componentes son etano, propano, butano, nitrógeno, dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno, helio y argón.

El desarrollo del empleo del gas natural se ha realizado con posterioridad al uso del petróleo.  El gas natural que aparecía en casi todos los yacimientos petrolíferos se quemaba como un residuo más.  A pesar de su enorme poder calorífico no se podía aprovechar, por los grandes problemas que planteaban su almacenamiento y transporte.

La necesidad de encontrar nuevas fuentes de energía, la puesta a punto de las técnicas de licuefacción de gas y procedimientos de soldadura de tuberías para resistir grandes presiones, han hecho posible la utilización de todos estos recursos energéticos.

El gas natural se utiliza:

• Como combustible doméstico e industrial. Tiene un gran poder calorífico.  Su combustión es regulable y produce escasa contaminación.
• Como materia prima en la industria petroquímica para la obtención de amoníaco, metanol, etileno, butadieno y propileno.

Fuente: Sortronic