Gasolina

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Antecedentes

A gasolina é um líquido volátil e inflamável obtido do refinamento do petróleo ou petróleo bruto. Ele foi originalmente descartado como um subproduto da produção de querosene, mas sua capacidade de vaporizar em baixas temperaturas o tornou um combustível útil para muitas máquinas. O primeiro poço de petróleo nos Estados Unidos foi atingido por Edwin L. Drake perto de Titusville, Pensilvânia, em 1859, a uma profundidade de quase 21 m. Com o desenvolvimento do motor de combustão interna de quatro tempos por Nikolaus Otto em 1876, a gasolina tornou-se essencial para a indústria automotiva. Hoje, quase toda a gasolina é usada para abastecer automóveis, com uma porcentagem muito pequena usada para mover equipamentos agrícolas e aeronaves.

O petróleo, um combustível fóssil, fornece mais energia ao mundo hoje do que qualquer outra fonte. Os Estados Unidos são o maior consumidor mundial de petróleo; em 1994, os americanos consumiam 7.587.000 barris de petróleo por dia. O petróleo é formado a partir de restos de plantas e animais mantidos sob tremenda pressão por milhões de anos. Normalmente, essa matéria orgânica se decomporia completamente com a ajuda de necrófagos e bactérias aeróbias, mas o petróleo é criado em um ambiente anaeróbio, sem a presença de oxigênio. Mais da metade do petróleo bruto conhecido no mundo está concentrado na bacia do Golfo Pérsico. Outras áreas importantes incluem as costas do Alasca e o Golfo do México.

Os produtos petrolíferos, incluindo a gasolina, são principalmente uma mistura de hidrocarbonetos (moléculas contendo hidrogênio e moléculas de carbono) com pequenas quantidades de outras substâncias. O petróleo bruto é composto por diferentes comprimentos de cadeias de hidrocarbonetos, com algumas cadeias curtas e algumas cadeias muito longas. Dependendo de quanto o óleo é decomposto, ou refinado, ele pode se tornar uma série de produtos. Em geral, quanto menor a molécula, menor é o ponto de ebulição. Portanto, o gás, com cadeias muito pequenas de um a cinco carbonos, ferve a uma temperatura muito baixa. A gasolina, com 6 a 10 carbonos, ferve a uma temperatura ligeiramente mais alta. Os óleos mais pesados ​​podem conter até 25 átomos de carbono e não atingir seu ponto de ebulição até 761 ° F (405 ° C).

Matérias-primas

A gasolina é um dos derivados da destilação e refino do petróleo. Compostos de chumbo orgânico foram adicionados à gasolina no passado para reduzir batidas nos motores, mas devido a preocupações ambientais, isso não é mais comum. Outros produtos químicos também são adicionados à gasolina para estabilizá-la ainda mais e melhorar sua cor e cheiro em um processo denominado "adoçante".

O processo de fabricação

Exploração

• 1 O primeiro passo na fabricação da gasolina é encontrar seu ingrediente principal, o petróleo. O petróleo bruto fica preso em áreas de rocha porosa, ou rocha reservatório, após ter migrado da área de origem. As possíveis áreas de concentração de óleo podem ser identificadas procurando os tipos de rocha comumente encontrados nessas áreas. Os exploradores podem examinar as características da superfície da terra, analisar como as ondas sonoras refletem A gasolina é um líquido volátil e inflamável obtido a partir do refino do petróleo, ou petróleo bruto. a rocha, ou use um medidor de gravidade para detectar pequenas diferenças nas formações rochosas.
• 2 Depois que um possível reservatório de óleo for encontrado, a área deve ser perfurada. Amostras de núcleo são retiradas de poços de teste para confirmar formações rochosas e as amostras são analisadas quimicamente para determinar se mais perfuração é justificada. Embora os métodos usados ​​hoje sejam mais avançados do que no passado, ainda não há certezas na exploração de petróleo.

Perfuração

• 3 O petróleo bruto é recuperado por meio de poços que podem atingir mais de 1.000 pés (305 m) na rocha. Os furos são feitos por perfuradores rotativos, que usam uma broca para fazer um furo no solo à medida que a água é adicionada. A água e o solo criam uma lama espessa que ajuda a reter o óleo e evitar que ele "jorra" devido à pressão interna contida na rocha do reservatório. Quando o reservatório é alcançado, a lama continua retendo o óleo enquanto a broca é removida e um tubo é inserido.

Recuperação

• 4 Para recuperar o óleo, um complicado sistema de tubos e válvulas é instalado diretamente no poço de perfuração. A pressão natural da rocha reservatório leva o óleo para fora do poço e para dentro dos tubos. Estes são conectados a um sistema de recuperação, que consiste em uma série de tubos maiores que levam o óleo cru até a refinaria por meio de um separador de óleo (líquido) e gás (não líquido). Este método permite que o óleo seja recuperado com um mínimo de desperdício.
• 5 Eventualmente, a pressão natural do poço é gasta, embora grandes quantidades de óleo ainda possam permanecer na rocha. Métodos de recuperação secundários agora são necessários para obter uma porcentagem maior do óleo. A pressão é restaurada injetando gás no bolsão acima do óleo ou inundando o poço com água, o que é muito mais comum. Nesse processo, são feitos quatro furos em todo o perímetro do poço e adiciona-se água. O petróleo flutuará na água e virá à superfície.

Destilação fracionada

• 6 O óleo cru não é um bom combustível, pois não é fluido e requer uma temperatura muito alta para ser queimado. As longas cadeias de moléculas no petróleo bruto devem ser separadas das cadeias menores de combustíveis refinados, incluindo a gasolina, em uma refinaria de petróleo. Este processo é denominado destilação fracionada.
  Uma torre de destilação fracionada é uma unidade enorme que pode conter até 200.000 barris de petróleo bruto. O óleo é primeiro bombeado para um forno e aquecido a mais de 600 ° F (316 ° C), fazendo com que todas as moléculas, exceto as maiores, evaporem. Os vapores sobem na coluna de fracionamento, que pode ter até 150 pés (46 m). Os vapores são resfriados à medida que sobem pela coluna. Como os pontos de ebulição de todos os compostos são diferentes, as moléculas maiores e mais pesadas se condensarão primeiro na parte inferior da torre e as moléculas mais curtas e leves se condensarão mais alto na torre. Gases naturais, gasolina e querosene são liberados perto do topo. Compostos mais pesados ​​usados ​​na fabricação de plásticos e lubrificantes são removidos na parte inferior da torre.
  
  A destilação fracionada em si não produz gasolina a partir do petróleo bruto, apenas remove a gasolina de outros compostos do petróleo bruto. Outros processos de refino agora são usados ​​para melhorar a qualidade do combustível.
  

Refino de petróleo

• 7 O craqueamento catalítico é um dos processos mais importantes no refino de petróleo. Este processo usa um catalisador, alta temperatura e aumento de pressão para afetar as mudanças químicas no petróleo. Catalisadores como alumínio, platina, argila processada e ácidos são adicionados ao petróleo para quebrar moléculas maiores de modo que ele possua os compostos desejados da gasolina.
  Outro processo de refino é a polimerização. Isso é o oposto de craqueamento, pois combina as moléculas menores de gases mais leves em outras maiores que podem ser usadas como combustíveis líquidos.
  
  
  

Aditivos

• 8 Depois que a gasolina é refinada, os produtos químicos são adicionados. Alguns são compostos anti-detonação, que reagem com os produtos químicos da gasolina que queimam muito rapidamente, para evitar a "detonação do motor". Na gasolina com chumbo, o chumbo tetraetila é o aditivo anti-detonação. (A gasolina sem chumbo é refinada ainda mais, então a necessidade de aditivos anti-detonação é mínima.) Outros aditivos (antioxidantes) são adicionados para prevenir a formação de goma no motor. A goma é uma resina formada na gasolina que pode revestir as partes internas do motor e aumentar o desgaste.

Classificação de gasolina

• 9 A gasolina é principalmente uma mistura de dois líquidos voláteis, heptano e isooctano. O heptano puro, um combustível mais leve, queima tão rapidamente que produz uma grande quantidade de batidas no motor. O isooctano puro evapora lentamente e praticamente não produz batidas. A proporção de heptano para isooctano é medida pela classificação de octanagem. Quanto maior a porcentagem de isooctano, menos detonações e maior a octanagem. Por exemplo, uma taxa de octanagem de 87 é comparável a uma mistura de 87% de isooctano e 13% de heptano.

Subprodutos / resíduos

Em média, 44,4% do petróleo vira gasolina. Realmente não há resíduos do petróleo. Os produtos químicos mais leves são gás natural, gás liquefeito de petróleo (GLP), combustível de aviação e querosene. Os produtos mais pesados ​​são usados ​​na fabricação de lubrificantes, plásticos e asfalto. Além disso, muitos produtos menos valiosos podem ser quimicamente convertidos em compostos mais vendáveis.

O Futuro

A gasolina, embora amplamente usada em muitas aplicações hoje, está destinada a se tornar um combustível do passado porque o petróleo é um recurso não renovável. A tecnologia atual se concentra em aproveitar ao máximo os reservatórios de petróleo remanescentes e explorar fontes alternativas de energia. Novos métodos para determinar com precisão a extensão dos reservatórios de óleo, sistemas automatizados para controlar a recuperação de óleo e maneiras de permitir que os trabalhadores recuperem mais óleo de reservatórios conhecidos estão todos sendo investigados para utilizar totalmente os depósitos de óleo disponíveis hoje.

Os mais novos métodos de exploração de campos de petróleo medem o tamanho físico do reservatório e seu volume de petróleo. Freqüentemente, a pressão dentro do poço é medida ao longo de um período de tempo à medida que o óleo é recuperado. Usando esses dados, os cientistas podem determinar o tamanho do reservatório e sua permeabilidade. Um eco-medidor, que reflete as ondas sonoras nas laterais do reservatório, também pode ser usado para descobrir as características do poço.

Os métodos modernos de recuperação de petróleo são geralmente controlados, pelo menos em parte, por sistemas computadorizados. SCADA (Sistemas de Controle de Supervisão de Aquisições de Dados) usa software especializado para monitorar operações por meio de um ou mais terminais mestre e vários terminais remotos. Esses sistemas aumentam a eficiência, ajudam a prevenir contratempos que podem prejudicar o meio ambiente e reduzem o número de trabalhadores com maior segurança.

Métodos aprimorados de recuperação de óleo aumentam a porcentagem de óleo que pode ser obtida de um reservatório. No passado, os trabalhadores conseguiam extrair menos da metade do óleo contido em um reservatório. Novos métodos envolvem injetar gases ou espumas no poço para forçar a saída do petróleo, perfurar horizontalmente no poço e usar mais informações geofísicas para prever com precisão as características do reservatório.

Como a gasolina é produzida a partir de um suprimento limitado de petróleo, os cientistas estão procurando fontes de energia limpas e renováveis ​​para movimentar as máquinas do futuro. A energia a vapor, usada nos barcos a vapor do passado, é uma fonte de energia que vem recebendo atenção renovada. Veículos elétricos foram desenvolvidos, e as energias solar e eólica também estão abastecendo carros e residências.