Petróleo

O petróleo se formou ao longo de milhões de anos a partir da decomposição de matéria orgânica subterrânea, sob altas pressões e temperaturas, e por esse motivo,  é considerado um recurso não renovável. Durante esse processo, sofreu diversas reações químicas, resultando na mistura de hidrocarbonetos que conhecemos hoje. Esses hidrocarbonetos são compostos orgânicos formados por átomos de carbono e hidrogênio.  

O petróleo cru ou bruto é um líquido viscoso, escuro, de baixa densidade, apolar, ou seja, não se mistura com a água, de odor desagradável que não possui muitas aplicações. Entretanto, essa mistura complexa pode dar origem a uma grande quantidade de produtos, quando submetida a processos mecânicos e físicos de separação de misturas. O processo de separação é realizado nas refinarias e as etapas são as seguintes: 

■ Decantação e remoção de líquidos imiscíveis, como água salgada. 

■ Filtração e remoção de fragmentos sólidos, como resíduos de rochas.

■ Destilação fracionada e separação dos componentes do petróleo. 

Então uma vez que o petróleo é extraído e transportado, é necessário refiná-lo para a sua utilização. Isso acontece principalmente por se tratar de uma mistura complexa de compostos orgânicos. Sendo assim, o petróleo bruto chega na refinaria e ocorre o processo de decantação, ou seja, a ação da gravidade separa os líquidos imiscíveis, onde os mais densos vão para o fundo e os menos densos boiam. Em seguida é filtrado para separação de sólidos, dessa forma ele pode ser separado das rochas.

Então isso acontece pois o petróleo é um composto apolar, ou seja, não se mistura com a água. Entretanto podemos facilmente observar isso quando ocorrem os derramamentos de petróleo, por exemplo. Nessas situações é possível enxergar manchas de petróleo boiando nas águas.

A destilação fracionada é um método físico de separação que se baseia na diferença de volatilidade dos componentes de uma mistura. Depois de "filtrado e decantado", o petróleo é aquecido e encaminhado para uma torre de destilação ou fracionamento. A torre não possui temperatura homogênea: quanto mais alta, menor é a temperatura. Os componentes do petróleo possuem cadeias carbônicas de diferentes tamanhos. Quanto menor a cadeia, menor o ponto de ebulição do componente. Portanto, os componentes do petróleo se acumulam em diferentes alturas da torre, que possui diversas saídas laterais, por onde são extraídas frações com diferentes características e aplicações. 

De forma mais simples, a destilação fracionada é um método usado para separar os diferentes componentes de uma mistura, como o petróleo. É como se fosse uma maneira de filtrar os ingredientes de uma sopa bem misturada. Primeiro, aquecemos a mistura até que ela se transforme em vapor e a enviamos para uma torre alta. Dentro dessa torre, a temperatura não é a mesma em todos os lugares: ela é mais quente na parte baixa e mais fria na parte de cima. Cada componente da mistura tem um tamanho diferente, e os menores sobem mais rápido do que os maiores. À medida que esfriam na parte superior da torre, eles se transformam novamente em líquido e são coletados em saídas diferentes. Isso nos permite separar os diferentes componentes que estavam misturados anteriormente. 

• A primeira fração que é separada a uma temperatura maior de 20 ºC são os gases (metano, butano, GLP). Eles apresentam entre um a quatro átomos de carbono na cadeia. 

• A segunda fração que é separada é a Nafta, possui entre cinco a nove  carbonos e com faixas de ebulição de 30 a 180°C. É um líquido levemente amarelado com odor característico (gasolina), é uma das matérias-primas mais utilizadas nas Indústrias Petroquímicas.

• A terceira fração a ser separada é a gasolina. Esta apresenta entre cinco a dez átomos de carbono. Geralmente sua temperatura varia entre 40 a 200 ºC.

• Na quarta fração separada, obtemos o querosene. Este apresenta entre dez e dezesseis átomos de carbono. A sua temperatura varia entre 175 a 225 ºC. 

• A quinta fração, é o óleo diesel. Ele apresenta entre quatorze e vinte átomos de carbono. A temperatura pode variar entre 250 a 400 ºC.

• A sexta fração a ser separada é o óleo lubrificante. Ele apresenta acima de vinte carbonos em sua composição. Geralmente a sua temperatura de ebulição ocorre acima de 300 ºC.

• Por fim, a última fração a ser separada é o resíduo. Este é formado por mais de setenta átomos de carbono e pode ser utilizado para produção de asfalto.  

Sendo assim temos no alto da torre elementos de menor ponto de ebulição e menor massa molar. Na parte de baixo temos moléculas com maiores massas e maiores pontos de ebulição.

Depois da destilação fracionada, algumas frações recolhidas podem passar por processos químicos na refinaria. Existem dois principais processos: o craqueamento (cracking) e a reforma catalítica (reforming).

Como funciona a octanagem?

Há um índice que mede a resistência à compressão da gasolina sem entrar em combustão, denominado de octanagem. Este índice varia de 0% a 100%, onde a porcentagem de 0% representa um menor índice de octanagem, ou seja, menos resistente à compressão. 

O índice de octanagem está relacionado com as ramificações de uma cadeia, tornando a gasolina mais resistente à compressão, melhorando o poder de explosão.  

Os automóveis do Brasil requerem um índice mínimo de 87 (gasolina comum), e a gasolina obtida pela destilação do petróleo tem octanagem baixa: entre 50 e 55. Logo a necessidade da reforma catalítica dessas cadeias, e ainda, adicionar na gasolina o etanol, uma vez que ele tem alta capacidade de resistência à compressão, seu índice de octanagem é em torno de 110.