4.4: Aceite
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El petróleo es actualmente el combustible fósil más utilizado y representa aproximadamente un tercio del consumo global de energía. A diferencia del carbón, que se utiliza principalmente como combustible para la generación de electricidad, el petróleo se utiliza principalmente como combustible para el transporte. El petróleo también se utiliza para fabricar plásticos y otros compuestos sintéticos ubicuos en nuestra vida cotidiana. El petróleo crudo (sin procesar) varía mucho en apariencia dependiendo de su composición. Por lo general, es negro o marrón oscuro (aunque puede ser amarillento, rojizo o incluso verdoso). En el embalse suele encontrar en asociación con el gas natural, el cual al ser más ligero forma una tapa de gas sobre el petróleo.
El petróleo está compuesto por hidrocarburos que son moléculas que contienen hidrógeno y carbono en diversas longitudes y estructuras, desde cadenas rectas hasta cadenas ramificadas y anillos. Los hidrocarburos contienen mucha energía y muchas de las cosas derivadas del petróleo crudo como la gasolina, el diesel, la cera de parafina y así sucesivamente aprovechan esta energía.
4.4.1: Extracción
El petróleo se obtiene principalmente por perforación ya sea en tierra (tierra adentro) o en el océano (costa afuera). La perforación temprana en alta mar se limitó generalmente a áreas donde el agua tenía menos de 300 pies de profundidad. Las plataformas de perforación de petróleo y gas natural ahora operan en aguas tan profundas como dos millas. Las plataformas flotantes se utilizan para la perforación en aguas más profundas. Estas embarcaciones autopropulsadas están unidas al fondo del océano mediante cables y anclajes grandes. Se perforan pozos de estas plataformas que también se utilizan para bajar el equipo de producción al fondo del océano. Algunas plataformas de perforación se colocan sobre patas similares a pilotes que están incrustadas en el fondo del océano. Estas plataformas albergan todo el equipo de perforación requerido, así como áreas de alojamiento y almacenamiento para los equipos de trabajo.
Los productores de petróleo offshore deben tomar precauciones para prevenir la contaminación, derrames y cambios significativos en el ambiente oceánico. Las plataformas offshore están diseñadas para resistir huracanes. La producción offshore es mucho más cara que la producción terrestre. Cuando los pozos petrolíferos offshore ya no son lo suficientemente productivos como para ser económicos, se sellan y abandonan de acuerdo con la normativa aplicable.
4.4.2: Procesamiento y Refinación
Cuando se extrae, el petróleo crudo consiste en muchos tipos de hidrocarburos, así como algunas sustancias no deseadas como azufre, nitrógeno, oxígeno, metales disueltos y agua, todos mezclados entre sí. Por lo tanto, el crudo sin procesar no es generalmente útil en aplicaciones industriales y primero debe separarse en diferentes productos utilizables en una refinería (Figura\(\PageIndex{1}\)). Todas las refinerías realizan tres pasos básicos: separación, conversión y tratamiento en el procesamiento y refinamiento del petróleo crudo.
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Durante la separación, los diversos productos (hidrocarburos) se separan en diferentes componentes (llamados fracciones), aprovechando las diferencias en la temperatura de ebullición de los componentes. Este proceso se llama destilación fraccionada e implica calentar el crudo, dejarlo vaporizar y luego condensar el vapor. Los componentes más ligeros tienen la temperatura de ebullición más baja y suben a la parte superior mientras que los más pesados que también tienen la temperatura de ebullición más alta permanecen en la parte inferior.
La conversión es el procesamiento químico en el que algunas de las fracciones se transforman en otros productos, por ejemplo, una refinería puede convertir el combustible diesel en gasolina dependiendo de la demanda de gasolina. La conversión puede implicar romper cadenas de hidrocarburos más grandes en cadenas más pequeñas (craqueo), combinar cadenas más pequeñas en cadenas más grandes (unificación) o reorganizar las moléculas para crear los productos deseados (alteración).
El tratamiento se realiza a las fracciones para eliminar impurezas como azufre, nitrógeno y agua entre otras. Las refinerías también combinan las diversas fracciones (procesadas y no procesadas) en mezclas para elaborar los productos deseados. Por ejemplo, diferentes mezclas de cadenas de hidrocarburos pueden crear gasolinas con diferentes índices de octanaje, con y sin aditivos, aceites lubricantes de diversos pesos y grados (por ejemplo, WD-40, 10W-40, 5W-30, etc.), aceite para calefacción y muchos otros. Los productos se almacenan in situ hasta que pueden ser entregados a diversos mercados como gasolineras, aeropuertos y plantas químicas.
Un barril de petróleo crudo de 42 galones de EE.UU. produce alrededor de 45 galones de productos derivados del petróleo debido a la ganancia de procesamiento de refinería. Este aumento de volumen es similar a lo que sucede con las palomitas de maíz cuando se reventan. La gasolina constituye la mayor fracción de todos los productos derivados del petróleo obtenidos (Figura\(\PageIndex{2}\)). Otros productos incluyen combustible diesel y combustible para calefacción, combustible para aviones, materias primas petroquímicas, ceras, aceites lubricantes y asfalto.
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4.4.3: Fracking para aceite
La fracturación hidráulica, conocida informalmente como “fracking”, es un proceso de desarrollo de pozos de petróleo que generalmente implica inyectar agua, arena y productos químicos a alta presión en una formación de roca madre a través del pozo. Este proceso tiene como objetivo crear nuevas fracturas en la roca, así como aumentar el tamaño, extensión y conectividad de las fracturas existentes. La fracturación hidráulica es una técnica de estimulación de pozos utilizada comúnmente en rocas de baja permeabilidad como arenisca apretada, esquisto y algunos lechos de carbón para aumentar el flujo de petróleo a un pozo de formaciones rocosas que contienen petróleo (Figura\(\PageIndex{3}\)).
El desarrollo de energía a menudo requiere cantidades sustanciales de agua, y la fracturación hidráulica no es la excepción. El agua es necesaria no solo para el proceso de perforación tradicional, sino también para la fractura real. El agua se mezcla primero con productos químicos y arenas finas, luego se bombea a una presión extremadamente alta en la roca de esquisto para fracturarla, formando vías para que el petróleo y el gas lleguen al pozo. Luego se recupera el agua, junto con el petróleo y el gas.
Existen preocupaciones sobre la posible contaminación de los recursos de agua subterránea fresca de pozos de extracción de petróleo y gas que utilizan fracturación hidráulica; ya sea del recurso petrolero que se produce o de los productos químicos introducidos en el proceso de fracturación. El flujo de retorno del fluido de fracking, el fluido bombeado fuera del pozo y separado del petróleo y el gas, no solo contiene los aditivos químicos utilizados en el proceso de perforación, sino que también contiene metales pesados, materiales radiactivos, compuestos orgánicos volátiles (COV) y contaminantes peligrosos del aire como benceno, tolueno, etilbenceno y xileno. En algunos casos, esta agua contaminada se envía a plantas de tratamiento de agua que no están equipadas para hacer frente a algunas de estas clases de contaminación.
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4.4.4: Impactos ambientales del petróleo
La quema de productos derivados del petróleo libera emisiones como monóxido de carbono (CO), dióxido de azufre (SO 2), óxidos de nitrógeno (NO x) y material particulado, todos los cuales son contaminantes del aire que impactan tanto en el medio ambiente como en la salud humana (ver más sobre contaminación del aire en el Capítulo 6). El petróleo también emite dióxido de carbono, que es un gas de efecto invernadero Explorar y perforar petróleo puede perturbar los hábitats terrestres y oceánicos. En tierra, se necesita una amplia infraestructura como redes viales, ductos de transporte y vivienda para los trabajadores para apoyar una operación de perforación a gran escala. Estos pueden contaminar el suelo y el agua, fragmentar hábitats y perturbar la vida silvestre.
Los derrames de petróleo causados por el hombre en ríos y océanos dañan los ecosistemas. Las filtraciones naturales de petróleo ocurren y pueden ser una fuente importante de petróleo que ingresa al ambiente globalmente, pero son lentas, pequeñas y se extienden por grandes áreas, y el ecosistema se ha adaptado a ellas. Los derrames de petroleros o derrames de pozos tienen impactos más catastróficos. La cantidad de petróleo derramado durante los accidentes ha oscilado entre unos cientos de toneladas y varios cientos de miles de toneladas pero incluso pequeños derrames han demostrado tener un gran impacto en los ecosistemas.
Los derrames de petróleo en el mar son generalmente mucho más dañinos que los de tierra, ya que pueden extenderse por cientos de millas náuticas en una fina mancha de petróleo que puede cubrir las playas con una fina capa de petróleo. Esto puede matar aves marinas, mamíferos, mariscos y otros organismos que recubre. Los derrames de petróleo en la tierra son más fáciles de contener si una presa de tierra improvisada puede ser rápidamente arrasada alrededor del sitio del derrame antes de que la mayor parte del petróleo escape, y los animales terrestres pueden evitar el petróleo más fácilmente. La cantidad de petróleo derramado de los barcos disminuyó significativamente durante la década de 1990, en parte porque se requería que los nuevos barcos tuvieran un forro de doble casco para proteger contra derrames.
Las fugas también ocurren cuando usamos productos derivados del petróleo en tierra. Por ejemplo, la gasolina a veces gotea al suelo cuando la gente está llenando sus tanques de gas, cuando el aceite del motor se tira después de un cambio de aceite, o cuando el combustible se escapa de un tanque de almacenamiento con fugas. Cuando llueve, los productos derramados se lavan en la cuneta y eventualmente fluyen hacia los ríos y hacia el océano. Otra forma en que el petróleo a veces se mete en el agua es cuando se filtra combustible de lanchas a motor y motos acuáticas.
Cuando se produce una fuga en un tanque de almacenamiento o tubería, los productos derivados del petróleo también pueden entrar al suelo y el suelo debe limpiarse. Para evitar fugas de los tanques de almacenamiento subterráneos, se supone que todos los tanques enterrados deben ser reemplazados por tanques con doble revestimiento.