Il petrolio

Il petrolio

COMPOSIZIONE CHIMICA E FISICA

Il petrolio è una miscela di idrocarburi liquidi, solidi e gassosi.

Gli idrocarburi sono composti chimici formati da idrogeno e carbonio (da qui il nome), cui possono aggiungersi ossigeno, azoto e zolfo. Si presenta come un liquido oleoso, infiammabile, di colore variabile dal giallastro al nero.

FORMAZIONE

Il petrolio è il prodotto della trasformazione di organismi animali e vegetali, in seguito a complessi processi chimici e fisici che si sono svolti nel corso della lunghissima storia della Terra e che hanno portato alla formazione di quelle rocce dette sedimentarie.

I mari della Terra sono stati popolati, per milioni di anni, da innumerevoli esseri viventi, soprattutto da organismi marini molto piccoli che oggi sono conosciuti con il nome di plancton. Alla loro morte questi organismi precipitavano sui fondali e si mescolavano ai fanghi e ai detriti che, per l'erosione della crosta terrestre, i fiumi continuavano a trasportare al mare.

I depositi sul fondo marino formati dagli organismi morti, dai detriti e dalle sostanze minerali, prendono il nome di sedimenti. In questi sedimenti, in assenza di aria e per l'opera di speciali batteri (anaerobi), a determinate condizioni di temperatura e di pressione, gli organismi si sono scomposti in sostanze chimiche formate solamente da idrogeno e carbonio: gli idrocarburi.

Gli idrocarburi che si formavano potevano essere liquidi o gassosi. Essendo, comunque, più leggeri dell'acqua che impregnava le rocce, tendevano a risalire ed a concentrarsi nella parte più alta delle stesse: queste rocce divennero delle rocce magazzino.

Durante le diverse ere geologiche avvennero giganteschi sconvolgimenti della crosta terrestre, e quelli che una volta erano fondali marini divennero terre emerse, o viceversa, mentre le spinte provenienti dall'interno dall'interno della Terra causavano lo spostamento dei diversi strati rocciosi. Tutto questo ci spiega come le rocce magazzino si possano oggi trovare in località anche molto distanti da quelle originarie. La maggior parte dei giacimenti è rimasta intrappolata nel sottosuolo, spesso a grande profondità sia sulla terraferma sia sul fondo marino, vicino alle coste e nelle lagune o nelle baie.

Il petrolio ed i gas, essendo più leggeri dell'acqua, tendono a risalire attraverso le rocce permeabili. Se il sottosuolo fosse composto soltanto di rocce di questo tipo, gli idrocarburi giungerebbero sino alla superficie e qui si disperderebbero. Ma il sottosuolo è generalmente formato di una successione di strati permeabili e strati impermeabili: quando, a seguito di spinte e di pressioni, i vari strati si sono piegati o addirittura frantumati, gli idrocarburi si sono mossi lungo gli strati permeabili fin dove non hanno incontrato uno strato impermeabile che li ha fermati.

Gli idrocarburi si sono accumulati nella parte più alta di rocce porose coperte da rocce impermeabili: queste sono le trappole petrolifere. Il petrolio impregna le rocce, non forma nel sottosuolo laghi o fiumi sotterranei, ma si trova nelle numerose e piccolissime porosità delle rocce magazzino. In queste porosità è anche sempre presente una certa quantità di acqua.

ESTRAZIONE

La perforazione di un pozzo di petrolio è un'operazione complessa e costosa. Si innalzano le torri di trivellazione (in inglese: derrick), armature che devono sostenere la trivella, una specie di grosso trapano che porta sulla cima scalpello, detto sonda di trivellazione. Il movimento di rotazione viene trasmesso da un potente motore ad una tavola rotante, che a sua volta fa girare le aste cave della trivella. Man mano che lo scalpello avanza perforando le rocce, si aggiungono nuove aste alla trivella. Nelle aste cave gira una corrente di fango sotto pressione che ha lo scopo di raffreddare la sonda e di trasportare alla superficie i frammenti della roccia perforata. Man mano che il pozzo progredisce viene rivestito con tubi di acciaio cementati alla roccia.

Quando il pozzo raggiunge la trappola petrolifera, gli idrocarburi che impregnano la roccia fuoriescono liberamente, spinti dalla pressione del gas o dell'acqua. Si toglie allora la sonda di trivellazione, si inserisce un tubo di acciaio forato e si fissa alla testa del pozzo un complesso di valvole che regolano il flusso di petrolio, chiamato 'albero di Natale' per la sua forma. Soltanto una parte del petrolio, circa il 30%, viene estratta dal giacimento: la restante parte aderisce fortemente alla roccia e non può esserne staccata con i metodi normali.

RAFFINAZIONE E FRAZIONAMENTO

Il petrolio greggio è un miscuglio numerosi idrocarburi, molto diversi tra loro per la composizione chimica delle molecole. è necessario sottoporlo a delle lavorazioni che consentano di separarne i vari componenti: ciò avviene in grandi complessi chiamati raffinerie.

Il primo trattamento cui è sottoposto il petrolio greggio è la distillazione frazionata (in inglese: topping).

Il petrolio, riscaldato fino alla temperatura di ebollizione, è inviato in una speciale torre o colonna di frazionamento. Questa torre contiene un certo numero di piatti, sui quali si condensano i diversi idrocarburi secondo il rispettivo punto di ebollizione. Sui piatti posti in cima alla colonna si depositeranno gli idrocarburi più leggeri, a basso punto di ebollizione, su quelli inferiori gli idrocarburi più pesanti, e così via. Al fondo si raccoglieranno i componenti più complessi che costituiscono il residuo della distillazione frazionata.

I piatti hanno dei fori per consentire il passaggio delle varie frazioni da un piatto all'altro. Ad opportuni intervalli, dalla colonna escono dei condotti che convogliano quella certa classe di idrocarburi all'esterno, pronti per subire le operazioni successive. I prodotti che si ottengono con la distillazione frazionata sono, a partire dalla cima della torre di topping: gas di raffineria, benzine, kerosene, gasoli, oli pesanti, residuo.

Gli idrocarburi ottenuti dalla prima distillazione non possono essere immediatamente utilizzati come combustibili, ma devono subire ulteriori processi di raffinazione per eliminare le impurità e migliorarne le caratteristiche chimico- fisiche. Il residuo di topping viene nuovamente distillato entro torri a bassa pressione, a temperature inferiori a quelle precedenti, ed in questo modo si ottengono nuovi cheroseni, gasoli ed oli lubrificanti. I residui di questa seconda distillazione costituiscono i bitumi, impegnanti come impermeabilizzanti e, soprattutto, nella produzione di asfalto per la copertura di strade.

INQUINAMENTO MARINO

L'inquinamento da idrocarburi può essere sistematico o accidentale. Quello accidentale solitamente è causato dal riversamento in mare di ingenti quantità di petrolio da petroliere coinvolte in incidenti di navigazione (collisioni, incendi, esplosioni, incagliamenti, naufragi) ed è causa di considerevoli danni agli ecosistemi marini e litorali. Solo il 10% degli idrocarburi che contaminano i mari proviene, tuttavia, da riversamenti accidentali. Il resto proviene da fonti croniche quali infiltrazioni naturali, perdite di raffinerie o impianti di trivellazione su piattaforme in mare aperto e, soprattutto, lo scarico in mare di acque di zavorra da parte di navi cisterna.

Di norma il petrolio greggio, galleggiando sull'acqua, si allarga rapidamente in una ampia chiazza. Le frazioni più volatili del petrolio evaporano nel giro di pochi giorni. Alcune componenti penetrano negli strati superiori dell'acqua dove producono effetti nocivi sugli organismi marini e lentamente vengono ossidate biochimicamente da batteri, funghi e alghe.

Le frazioni più pesanti vagano sulla superficie del mare fino a formare grumi difficilmente degradabili che affondano sul fondo marino.

Il petrolio in mare può causare gravi danni a uccelli, mammiferi e rettili. Il piumaggio degli uccelli marini, imbrattato di petrolio viene irrimediabilmente rovinato e gli uccelli stessi, nel tentativo di ripulirsi, ingeriscono notevoli quantità di petrolio che causa intossicazioni talvolta letali.

Il petrolio che va a riversarsi sulle coste può distruggere ecosistemi particolarmente sensibili come paludi salmastre, barriere coralline e foreste di mangrovie.

A causa del sabotaggio degli impianti petroliferi durante la guerra del Golfo (1991) furono riversate nel Golfo Persico 460.000 tonnellate di greggio. La fonte principale rimane lo scarico in mare di acque contaminate nel corso di operazioni di lavaggio nelle cisterne. L'impiego di questa tecnica di lavaggio è stata limitata a partire dagli anni Settanta.

INQUINAMENTO DEL SUOLO

Anche i giacimenti di petrolio su terraferma possono provocare gravi danni all'ambiente. In questo caso le fuoriuscite nocive sono dovute alla cattiva progettazione, gestione e manutenzione degli impianti.

Per esempio nel 1994 nei pressi di Usinsk (in Russia), non lontano dal Circolo Polare Artico, ,da una falla apertasi in un oleodotto fuoriuscirono 60.000-80.000 tonnellate di greggio che devastarono gli ecosistemi della tundra e della taiga; inoltre alle alte latitudini i processi naturali di degradazione si svolgono con molta lentezza.

USI E DERIVATI

I prodotti petroliferi si dividono in quattro famiglie, in base all'uso cui sono destinati.

• I carburanti servono per azionare i diversi tipi di motori:sono la benzina per automobili e aerei, il gasolio per motori diesel, il kerosene per le turbine degli aerei a reazione.
• I lubrificanti servono per ridurre l'attrito e quindi l'usura delle parti in movimento di motori e macchine.
• I combustibili servono per il riscaldamento di abitazioni e per impieghi industriali e sono bruciati nelle caldaie per mezzo di bruciatori.
• Gli altri prodotti comprendono la vaselina (farmacia e prodotti cosmetici), la paraffina (cere, lucidi), gli asfalti e i bitumi, ecc.