Menu

Combustibles fòssils.
Extracció de petroli

Formació de l'petroli

Formació de l'petroli

El petroli és un combustible fòssil utilitzat en moltes aplicacions a causa del seu poder calorífic. A l'tractar-se d'un recurs limitat es considera una font d'energia no renovable.

El petroli és un derivat d'antics materials orgànics fossilitzats, com el zooplàncton i les algues. Grans quantitats d'aquestes restes es van dipositar al fons de la mar o de l'estany on estaven coberts d'aigua estancada (aigua sense oxigen dissolt) o sediments com fang i llim més ràpid del que podrien descompondre aeròbicament. Aproximadament 1 m per sota d'aquest sediment o la concentració d'oxigen a l'aigua va ser baixa, per sota de 0.1 mg / li van existir condicions anòxiques. Les temperatures també es van mantenir constants.

A mesura que altres capes es van assentar en el llit marí o lacustre, es va acumular una intensa calor i pressió en les regions baixes. Aquest procés va fer canviar la matèria orgànica generada a través de processos com la fotosíntesi i l'energia solar. Inicialment es va transformar en un material cerós conegut com querógeno. El querógeno es troba en diverses lutites petrolíferes de tot el món. Posteriorment es va transformar, amb més calor, en hidrocarburs líquids i gasosos a través d'un procés conegut com la catagénesis.

La formació de petroli passa a partir de la piròlisi d'hidrocarburs en una varietat de reaccions termodinàmiques, principalment endotèrmiques, a alta temperatura o pressió, o ambdues. Aquestes fases de formació de l'petroli es descriuen en detall a continuació.

Primera fase de la diagènesi: descomposició anaeròbica

En absència d'oxigen abundant, es va impedir que els bacteris aeròbiques podrissin la matèria orgànica després de ser enterrada sota una capa de sediment o aigua. No obstant això, alguns bacteris anaeròbiques van ser capaços de reduir sulfats i nitrats entre l'assumpte a H 2 S i N 2, respectivament, per l'ús de la matèria com una font per a altres reactius.

A causa de tals bacteris anaerobis, a el principi aquest assumpte va començar a separar-se principalment per hidròlisi: els polisacàrids i les proteïnes es hidrolizaron en sucres i aminoàcids simples respectivament. Aquests van ser oxidats anaeróbicamente a un ritme accelerat pels enzims dels bacteris: per exemple, els aminoàcids van passar per desaminació oxidativa ai mino àcids, que al seu torn van reaccionar encara més a l'amoníac i als cetoácidos.

Els monosacàrids al seu torn finalment es descomponen en CO 2 i metà. Els productes de descomposició anaeròbica d'aminoàcids, monosacàrids, fenols i aldehids combinats amb àcids fúlvics. Greixos i ceres no hidrolizaron àmpliament en aquestes condicions suaus.

Segona fase de la diagènesi: formació de querógeno

Alguns compostos fenòlics produïts a partir de reaccions anteriors van funcionar com bactericides i l'ordre de bacteris actinomicetals va produir compostos antibiòtics (per exemple, estreptomicina). Així, l'acció dels bacteris anaeròbies va cessar a uns 10 m per sota de l'aigua o el sediment. La barreja a aquesta profunditat contenia àcids fúlvics, greixos i ceres sense reaccionar i parcialment reaccionadas, lignina lleugerament modificada, resines i altres hidrocarburs. A mesura que més capes de matèria orgànica es van assentar en el llit marí o lacustre, es va acumular una intensa calor i pressió en les regions baixes.

Com a conseqüència, els compostos d'aquesta barreja van començar a combinar-se de manera poc coneguda per formar querógeno. La combinació va ocórrer de manera similar a com les molècules de fenol i formaldehid reaccionen a les resines d'urea-formaldehid, però la formació de querógeno es va produir d'una manera anaeròbiques més complexa a causa d'una major varietat de reactius. El procés total de formació de querógeno des del començament de la descomposició anaeròbica es diu diagènesi, una paraula que significa una transformació de materials per dissolució i recombinació dels seus constituents.

Catagénesis: transformació de l'querógeno en combustibles fòssils

Formació querógeno va continuar fins a la profunditat d'aproximadament 1 quilòmetre de la superfície de la Terra, on les temperatures poden arribar al voltant de 50 graus Celsius. La formació d'querógeno representa un punt intermedi entre la matèria orgànica i els combustibles fòssils: el querógeno pot exposar-se a l'oxigen, oxidar i per tant perdre o podria enterrar-més profundament dins de l'escorça terrestre i sotmetre a condicions que li permetin transformar lentament en combustibles fòssils com petroli.

Això últim va passar a través de la catagénesis en què les reaccions van ser majoritàriament reordenaments radicals de querógeno. Aquestes reaccions van prendre de milers a milions d'anys i no hi va haver reactius externs involucrats. A causa de la naturalesa radical d'aquestes reaccions, el querógeno va reaccionar cap a dues classes de productes: aquells amb una baixa relació H / C (antracè o productes similars) i aquells amb una alta relació H / C (metà o productes similars); és a dir, productes rics en carboni o hidrogen.

A causa de que la catagénesis es va tancar a partir de reactius externs, la composició resultant de la barreja de combustible depenia de la composició de l'querógeno a través de l'estequiometria de reacció. Existeixen 3 tipus principals de querógeno: tipus I (alga), II (lipídic) i III (húmic), que es van formar principalment a partir d'algues, plàncton i plantes llenyoses. (Aquest terme inclou arbres, arbusts i lianes) respectivament.

La catagénesis va ser pirolítica tot i el fet que va ocórrer a temperatures relativament baixes (en comparació amb les plantes comercials de piròlisi) de 60 a diversos centenars de graus kelvin. La piròlisi va ser possible a causa dels llargs temps de reacció involucrats. La calor per a la catagénesis vi de la descomposició de radioactius materials de l'escorça, especialment 40 K, 232 Th, 235 U i 238 O. La calor variava amb el gradient geotèrmic i típicament era de 10-30 ° C per km de profunditat des la superfície de la Terra. No obstant això, les intrusions inusuals de magma podrien haver creat un major escalfament localitzat.

Els geòlegs sovint es refereixen a la franja de temperatura en el qual el petroli es forma com una "finestra de petroli". Per sota de la temperatura mínima, l'oli roman atrapat en forma de querógeno. Per sobre de la temperatura màxima, l'oli es converteix en gas natural a través de el procés de craqueig tèrmic. De vegades, el petroli format a profunditats extremes pot migrar i quedar atrapat a un nivell molt més superficial. Les arenes petrolíferes d'Athabasca són un exemple d'això.

petroli abiogénico

Els científics russos van proposar un mecanisme alternatiu a l'descrit anteriorment a mitjans de la dècada de 1850, la hipòtesi de l'origen abiogénico de l'petroli (petroli format per mitjans inorgànics), però això està en contradicció amb l'evidència geològica i geoquímica. S'han trobat fonts abiogénicas de petroli, però mai en quantitats comercialment rendibles. "La controvèrsia no està sobre si hi ha reserves de petroli abiogénicas", va dir Larry Nation, de l'Associació Nord-americana de Geòlegs de Petroli. "La controvèrsia és sobre quant contribueixen a les reserves generals de la Terra i quant de temps i esforç haurien de dedicar els geòlegs a buscar-les".

Què és el querógeno?

El querógeno és una barreja de compostos químics orgànics que constitueixen una part de la matèria orgànica en roques sedimentàries. És insoluble en solvents orgànics normals a causa de l'enorme pes molecular (més de 1,000 daltons) dels compostos constituents. La porció soluble es coneix com betum. Quan s'escalfa a les temperatures correctes en l'escorça terrestre, alguns tipus de querógenos alliberen petroli o gas natural, que són combustibles fòssils particulars utilitzats, entre altres coses, en la generació d' energia no renovable. Quan aquestes querógenos estan presents en alta concentració en roques com les lutites, formen possibles roques mare. Les lutites riques en querógeno que no s'han escalfat a altes temperatures per alliberar els seus hidrocarburs poden formar dipòsits bituminosos de lutita.

El nom "kerógeno" va ser introduït pel químic orgànic escocès Alexander Crum Brown en 1912.

Autor:

Data de publicació: 14 de gener de 2020
Última revisió: 14 de gener de 2020