Processamento Químico

Processamento Químico e Petroquímico

Viagem ao centro da Terra

“O centro do planeta está acerca de 6.371km. Até hoje a maior perfuração atingiu no máximo 12km”.

Relativamente nova, a geofísica está conquistando cada vez mais espaços. Com menos de dez cursos superiores em todo o Brasil, esta ciência recente tem se destacado porque descobriu o que até então só estava nas páginas dos livros de ficção

Em 1864, o escritor francês Júlio Verne escreveu um dos seus mais famosos romances, Viagem ao Centro da Terra, onde idealizava uma missão especial: desbravar a crosta terrestre e ir até o núcleo do planeta. A aventura descrita por Verne ainda não é possível de ser realizada e talvez nem seja, entretanto, muito do que foi descrito pelo escritor há quase 140 anos – como estruturas, materiais e riquezas minerais – tem sido descoberto nos dias atuais graças à ajuda da geofísica.

O centro do planeta, que Júlio Verne tanto idealizou, localiza-se a cerca de 6.371 quilômetros da superfície terrestre, e, até hoje, a maior perfuração já executada no planeta atingiu, no máximo, 12 quilômetros. É nesse contexto que surgiu a geofísica, ciência que utiliza como ferramentas básicas os conhecimentos de outras ciências (como física, matemática, química, geologia e computação) para o estudo das partes profundas da Terra que não podem ser vistas por meio de observações diretas (como a descrita no livro de Verne, no qual se faz, literalmente, um “passeio” de exploração até o núcleo do planeta). Ao contrário da geologia, que analisa basicamente as informações do que consegue “ver” na superfície (por exemplo, as rochas), a geofísica mapeia e analisa uma grande diversidade de fenômenos, tais como terremotos, erupções vulcânicas, concentração de jazidas minerais, de hidrocarbonetos, de águas subterrâneas e a estrutura da crosta terrestre e das camadas subjacentes. O primeiro bacharelado em Geofísica foi implantado no Brasil, em 1984, na Universidade de São Paulo (USP).

Segundo Eder Cassola Molina, professor de Geofísica do IAG (Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da USP), a possibilidade de se perfurar ainda mais a crosta terrestre é muito remota. “Não se pode sair furando qualquer lugar a esmo, e nem atingir grandes profundidades, por isso mesmo é necessário o método não-invasivo para descobrir como estão as coisas lá embaixo”, explica Molina. De forma genérica, o campo de trabalho da geofísica é tão inviolável quanto a barriga de uma gestante. “Para saber como está a criança, você não abre a barriga, olha e depois fecha. Com a Terra, ocorre algo similar, ou seja, precisamos saber o que está lá dentro, mas não temos como furar diretamente para investigar”, explica. Nos dois casos, são usados os recursos da propagação de ondas (como a ultra-sonografia, por exemplo). “O mesmo método utilizado para a barriga da mãe é o que nós utilizamos para a Terra, mas com freqüências diferentes e, é claro, muitíssimo mais energia envolvida”, compara. “Como o interior da Terra é inacessível à observação direta, são necessários métodos indiretos de investigação”, completa Molina.

Cientificamente falando, a geofísica estuda a estrutura, a composição e os processos atuantes no interior da Terra, assim como as propriedades físicas dos materiais que a compõem. Os resultados dessas pesquisas são gerados de estudos geofísicos a partir de dados coletados por instrumentos adequados, que utilizam diversos métodos físicos para obtenção das informações a serem analisadas. Em resumo, a geofísica é uma ciência multidisciplinar, pois investiga a Terra tanto em estudos básicos para determinação de sua estrutura e composição de maneira global quanto aplicado, auxiliando na busca de recursos minerais, petróleo, água, na avaliação dos melhores locais para a construção de grandes obras – como barragens e usinas – e monitorando seus efeitos sobre o ambiente.

Brasil

No Brasil, diversos depósitos de hidrocarbonetos, kimberlitos (rochas que contêm diamantes) e depósitos minerais foram mapeados pela geofísica, que também atua em conjunto com a geologia nesses casos. Carajás é um exemplo, pois foi detectada por aeromagnetometria que, de acordo com o geofísico da USP, é uma técnica que utiliza um sensor magnético a bordo de uma aeronave, que sobrevoa grandes áreas a uma altura média de 150 metros, conseguindo adquirir uma grande quantidade de dados.

Todas essas descobertas proporcionadas pela geofísica já mostraram um panorama: os abalos sísmicos existem no país e são mais freqüentes nas regiões Sudeste e Nordeste, e as riquezas minerais são muito variadas e dispersas. “Temos muitos minérios em Minas Gerais, Rondônia e com certeza na Amazônia, onde o pouco que já foi mapeado mostra um enorme potencial”, esclarece Molina, que é mestre e doutor em Geofísica.

Apesar de serem geralmente financiadas por empresas privadas, as descobertas na área de exploração mineral e no petróleo são intensamente amparadas pelas pesquisas do meio acadêmico. “A universidade contribui desenvolvendo a metodologia e dando o embasamento teórico para os profissionais, e neste campo existe uma colaboração muito grande entre os setores empresa e universidade”, completa Molina.

Gravimetria

Um dos métodos que mais vêm se destacando atualmente dentro da geofísica é a gravimetria (mas existem outros, como as sísmicas, GPR – radar de penetração profunda, e a magnetometria), que estuda as variações da aceleração de gravidade sobre toda a superfície da Terra. De acordo com o professor Molina, o método tem mostrado destaque por ser relativamente barato para a exploração de hidrocarbonetos, sendo um dos primeiros a serem utilizados para definir as melhores áreas para se entrar com métodos específicos, normalmente de custo bem mais elevado. “Ela pode indicar bem quais são as regiões mais promissoras para que se utilizem sistemas de maior resolução, dependendo do problema”, diz o professor.

Através do estudo global do campo de gravidade, consegue-se a informação sobre as dimensões, a forma e a massa da Terra. Esta análise é o fundamento da gravimetria, que combinada com informações geológicas pode ajudar a localizar, identificar e avaliar o potencial econômico de jazidas de diversos minérios, carvão, petróleo, sal, matéria-prima para a indústria cerâmica e para a construção, entre outros.

De acordo com Naomi Ussami, Ph.D em Geofísica pela Universidade de Durham, na Inglaterra, e docente do IAG da USP, o avanço na área se dá principalmente pela areogravimetria. “Até o início da década de 80, as medições da aceleração de gravidade eram efetuadas transportando o gravímetro através de carros (gravimetria terrestre), barcos e navios (gravimetria marinha ou fluvial). Hoje em dia, técnicas modernas incluem a aerogravimetria por avião ou helicóptero e a gravimetria por satélite”, afirma a professora que atua junto ao grupo de Geodésia e Gravimetria do IAG.

Crosta terrestre

A estrutura da crosta terrestre e as suas características de espessura e propriedades físicas puderam, com maior precisão, ser determinadas através de dados geofísicos. Em geral, esses dados relacionados à crosta terrestre trazem informações sobre várias propriedades físicas das rochas.

A crosta da Terra pode ser dividida em duas estruturas distintas: crosta continental (subdividida em crosta continental superior – com espessuras entre 10 e 30 km e composição química bastante variada – e crosta continental inferior – composta por rochas metamórficas e atingindo a profundidade média de 35 km) e crosta oceânica, relativamente mais delgada que a crosta continental e de composição média basáltica. Os limites entre a crosta continental e a crosta oceânica não são bem definidos. Em algumas áreas, a transição é abrupta (Andes), e em outras, a transição é gradual.

Nos últimos anos, com o desenvolvimento de metodologia de aerolevantamentos e levantamentos por satélite e a melhoria acentuada na qualidade e quantidade de dados disponíveis, a gravimetria e a geofísica em geral avançaram muito, mas para Eder Molina os problemas associados ao processamento dos dados também. “Desta forma, o geofísico tem sempre novos desafios a vencer, o que torna a nossa área interessante e atraente”, finaliza.

Terremotos no Brasil

Muitos não se dão conta de que existem abalos sísmicos no Brasil. Apesar de nosso país se encontrar no meio da “placa litosférica sul-americana”*, os sismos ocorrem com certa freqüência. Não são tremores com magnitude tão elevada quanto os que ocorrem, por exemplo, no Japão ou na Califórnia, que normalmente atingem 7 a 8 graus de magnitude na escala Richter, mas alguns sismos tupiniquins podem atingir magnitude 3 ou 4, o que já significa uma quantidade de energia “respeitável”. O maior sismo ocorrido no Brasil teve magnitude 6,6 e aconteceu em 1955, em uma região desabitada do Mato Grosso. Para se ter uma idéia da quantidade de energia liberada em um terremoto, um sismo de magnitude 1,0 equivale a uma explosão de 2 toneladas de dinamite em uma pedreira e normalmente não é sentido pelas pessoas a uma distância maior do que 1 km. Já um sismo com magnitude 8,0 libera uma quantidade de energia equivalente à produzida pela usina de Itaipu (12 mil MW) durante o período ininterrupto de dois meses. Essa escala de magnitudes é logarítmica, ou seja, um terremoto de 5,0 produz vibrações com amplitudes 10 vezes menores do que um sismo de magnitude 6,0.

* É a placa da qual o Brasil faz parte. A litosfera (que é a crosta mais um pedaço do manto que está por baixo) está rachada, dividida em placas. Os terremotos ocorrem nas bordas destas placas, e como o Brasil está no meio, fica livre dos grandes abalos (costuma-se chamar de terremoto quando é maior do que 5,0 na escala Richter, e quando é menor, chama-se apenas de abalo sísmico, que é um termo genérico).

Sismicidade no território brasileiro - Os círculos indicam os epicentros dos sismos ocorridos de 1900 a 1995. O tamanho do círculo é proporcional à magnitude do sismo. Fonte: catálogo de sismos do IAG-USP - Fundo: topografia em cores

Por Ellen Sezerino

Eder Cassola Molina

Confea - Conselho Federal de Engenharia, Arquitetura e Agronomia 

Disponível em: www.confea.org.br/

Um pouco sobre a Octanagem.

                Octanagem é o índice de resistência a detonação dos combustíveis. O índice faz relação de equivalência à porcentagem de mistura em um isoctano (o 2,2,4 trimetilpentano) e o n-heptano. Por exemplo, uma octanagem de 87 equivale a uma mistura de 87% de isoctano e 13% de n-heptano.   

                Ao contrário do que muitos pensam, a octanagem não tem correspondência com a qualidade do combustível. Normalmente motores mais potentes exigem maiores compressões e, por consequência, combustíveis mais resistentes à ignição espontânea. Mas a maior potência e rendimento é sempre obtido a partir de combustíveis de octanagem compatível com o projeto do motor.            Para a regulagem do índice de octana, podem ser utilizados aditivos, tais como o chumbo tetraetila Pb (C2H5)4 e o chumbo tetrametila Pb(CH3)4, adicionados em quantidades de 0,08 à 0,09 cm3 por litro.            Atualmente, no Brasil, estes aditivos são proibidos devido a sua alta toxidade. Ao invés disso, utiliza-se o álcool etílico (C2H5OH), cujo teor varia, historicamente, entre 13 e 25% em volume. Assim, não se comercializa gasolina sem álcool (gasolina A), mas somente aquela com adição de álcool etílico anidro (gasolina C).

Valores típicos de octanagem no combustível brasileiro:      
        Normalmente motores mais potentes exigem maiores compressões e, por consequência, combustíveis mais resistentes à ignição espontânea. Mas a maior potência e rendimento é sempre obtido a partir de combustíveis de octanagem compatível com o projeto do motor.       Para a regulagem do índice de octana, podem ser utilizados aditivos, tais como o chumbo tetraetila Pb (C2H5)4 e o chumbo tetrametila Pb(CH3)4, adicionados em quantidades de 0,08 à 0,09 cm3 por litro.      Atualmente, no Brasil, estes aditivos são proibidos devido a sua alta toxidade. Ao invés disso, utiliza-se o álcool etílico (C2H5OH), cujo teor varia, historicamente, entre 13 e 25% em volume. Assim, não se comercializa gasolina sem álcool (gasolina A), mas somente aquela com adição de álcool etílico anidro (gasolina C).

- Gasolina do tipo C comum: 87 octanas;

- Gasolina do tipo C premium: 91 octanas;

- Gasolina do tipo C Podium/BR: 93 octanas;

- Gasolina aeronáutica: 100 - 145 octanas;

- Álcool etílico anidro: 100 octanas.

Qual a relação do chumbo com a octanagem da gasolina?    

                O chumbo era utilizado para aumentar a octanagem da gasolina, mas, por questões ambientais, foi eliminado. O chumbo somente é utilizado na gasolina de aviação, sendo seu uso prejudicial aos carros modernos, equipados com catalisadores e sonda-lâmbda.

O que é octanagem?     

                É a resistência que a gasolina tem a auto-ignição (detonação), o que pode levar à detonação localizada, causando perda de potência e sérios danos ao motor, dependendo de sua intensidade e persistência. A detonação é mais conhecida como batida de pino, que é igual a um barulho metálico. Um combustível com maior octanagem tem melhor poder de combustão e resiste a altas pressões no interior dos cilindros, sem sofrer detonação. Os projetistas de motores levam em conta a octanagem do combustível utilizado para determinar a taxa de compressão, curvas de avanço de ignição e tempo de injeção

A origem inorgânica do petróleo  
Carlos Alberto Guimarães Garcez

A teoria clássica ou orgânica sobre a origem do petróleo está baseada no consenso de que ele é formado por uma combinação de matéria orgânica, pressão e calor, passando por um processo de cozimento que dura milhões de anos. Seria, portanto, um combustível fóssil.
      Pelo processo de sua formação e pelo tempo que leva para tudo isso ocorrer, acredita-se que o petróleo um dia acabará. Dessa idéia discorda outra corrente científica, conhecida por defender a origem inorgânica do petróleo, que afirma ser o óleo subproduto de reações físico-químicas da própria terra.
      Um dos primeiros estudos sobre tal teoria aconteceu no final do século XIX, mais precisamente em 1860, quando os químicos Marcellin Berthelot, francês, e o russo Dmitri Mendeleiev (o criador da primeira versão da conhecida Tabela Periódica dos Elementos Químicos) propuseram a idéia de que é comum a ocorrência do metano no interior da terra, sendo então possível a formação de hidrocarbonetos em grandes profundidades, sustentando dessa forma que o petróleo é formado nas profundezas da terra por processos não-biológicos.
     O geólogo russo Nikolai Alexandrovitch Kudryavtsev, no início dos anos 50, com as pesquisas que realizou nas areias de Athabasca, em Alberta, no Canadá, teve a oportunidade de analisar a geologia dos arenitos daquele local, concluindo que nenhuma rocha poderia formar o grande volume de hidrocarbonetos lá presentes. Apresentou como resultado de seus estudos a moderna teoria do petróleo abiótico, que tem origem nas grandes profundidades da terra, deslocando-se à superfície através de falhas profundas.
      Mais recentemente, em 1992, a revista oficial da Academia Nacional de Ciências dos Estados Unidos publicou o artigo “The deep hot biosphere”, de autoria do físico austríaco Thomas Gold, causando grande agitação nos meios acadêmicos. O trabalho sugere que os depósitos de petróleo e gás (hidrocarbonetos) e também de carvão são originários de fluxos de gás alimentados por bactérias viventes em grandes profundidades abaixo da superfície terrestre. O artigo enfatiza a existência de materiais primordiais como o metano, que chegam até os reservatórios ou mesmo até a superfície através de grandes feições tectônicas e nesse trajeto são contaminados por uma biosfera profunda. Isso demonstra não haver combustíveis fósseis, mas uma contaminação dos materiais primordiais durante esse deslocamento. É possível conhecer a teoria mais detalhadamente no livro de Gold, “A biosfera profunda e quente – O mito dos combustíveis fósseis”, editado em português pela Via Óptima.
      Sabe-se que o petróleo é uma mistura de hidrocarbonetos primordiais de grande estabilidade termodinâmica, formado a altas pressões e temperaturas nas profundezas da terra. Também é do conhecimento dos estudiosos sobre o assunto que praticamente a totalidade desses hidrocarbonetos é gerada por processos inorgânicos. Os gases primordiais, como o metano, hélio e nitrogênio, conduzem lentamente essa mistura de hidrocarbonetos (petróleo) para níveis mais rasos. Essa mistura se aloja em espaços porosos, em rochas sedimentares, formando os reservatórios de petróleo e gás natural.
       Outra obra bem conceituada foi lançada nos Estados Unidos em 2005. Trata-se de “Black gold stranglehold: the myth of scarcity and the politics of oil”, de Jerome R. Corsi e Craig R. Smith, que também confirmam a origem inorgânica do óleo. O livro visa desmistificar a idéia de que o petróleo é finito e foi formado por fósseis animais ou vegetais que se acumularam durante milhões de anos nas profundezas da terra, revelando que se trata de um bioproduto de contínuas reações bioquímicas sob a superfície da terra, influenciadas pela força centrífuga proveniente da rotação do planeta.
      O debate certamente continua, mas, com o avanço científico, chegaremos a uma conclusão acerca da real origem do petróleo.

Fonte: http://www.seesp.org.br/site/todas-as-edicoes-do-je/44-je-328/342-opiniao-a-origem-inorganica-do-petroleo-.html

Exercícios Processamento Químico
(A ser entregue dia 14/01/2013)

1)    O que é Petróleo?

2)    Qual a teoria mais aceita da formação do petróleo?

3)    Quais as evidencias mais usadas para exploração de petróleo em determinadas áreas?

5)Qual a composição do petróleo? 

6)    O que é craqueamento catalítico?

7)    Como se processa a fabricação dos derivados de petróleo?

8)    O que é indústria petroquímica? 

9)    Cite alguns derivados de petróleo? 

10)   O que são hidrocarbonetos?

11)   O que são áreas de dobramentos antigos? 

12)   Qual a composição elementar dos hidrocarbonetos?

13)   O que significa a sigla API? 

14)   O que mede o TAN?

15)   Quais os cinco segmentos que constituem todo o processo do petróleo?

16)   O que é exploração?

17)   O que explotação?

18)   Como se processa o refino do petróleo?

19)   Como se processa o transporte do petróleo?