Menu

Combustibles fósiles.
Extracción de petróleo 

Formación del petróleo

Formación del petróleo

El petróleo es un combustible fósil utilizado en muchas aplicaciones debido a su poder calorífico. Al tratarse de un recurso limitado se considera una fuente de energía no renovable.

El petróleo es un derivado de antiguos materiales orgánicos fosilizados, como el zooplancton y las algas. Grandes cantidades de estos restos se depositaron en el fondo del mar o del lago donde estaban cubiertos de agua estancada (agua sin oxígeno disuelto) o sedimentos como barro y limo más rápido de lo que podrían descomponerse aeróbicamente. Aproximadamente 1 m por debajo de este sedimento o la concentración de oxígeno en el agua fue baja, por debajo de 0.1 mg/l y existieron condiciones anóxicas. Las temperaturas también se mantuvieron constantes.

A medida que otras capas se asentaron en el lecho marino o lacustre, se acumuló un intenso calor y presión en las regiones bajas. Este proceso hizo cambiar la materia orgánica generada a través de procesos como la fotosíntesis y la energía solar. Inicialmente se transformó en un material ceroso conocido como querógeno. El querógeno se encuentra en varias lutitas petrolíferas de todo el mundo. Posteriormente se transformó, con más calor, en hidrocarburos líquidos y gaseosos a través de un proceso conocido como la catagénesis.

La formación de petróleo ocurre a partir de la pirólisis de hidrocarburos en una variedad de reacciones termodinámicas, principalmente endotérmicas, a alta temperatura o presión, o ambas. Estas fases de formación del petróleo se describen en detalle a continuación.

Primera fase de la diagénesis: descomposición anaeróbica

En ausencia de oxígeno abundante, se impidió que las bacterias aeróbicas pudrieran la materia orgánica después de ser enterrada bajo una capa de sedimento o agua. Sin embargo, algunas bacterias anaeróbicas fueron capaces de reducir sulfatos y nitratos entre el asunto a H 2 S y N 2, respectivamente, por el uso de la materia como una fuente para otros reactivos.

Debido a tales bacterias anaerobias, al principio este asunto comenzó a separarse principalmente por hidrólisis: los polisacáridos y las proteínas se hidrolizaron en azúcares y aminoácidos simples respectivamente. Estos fueron oxidados anaeróbicamente a un ritmo acelerado por las enzimas de las bacterias: por ejemplo, los aminoácidos pasaron por desaminación oxidativa a i mino ácidos, que a su vez reaccionaron aún más al amoníaco y a los cetoácidos.

Los monosacáridos a su vez finalmente se descomponen en CO2 y metano. Los productos de descomposición anaeróbica de aminoácidos, monosacáridos, fenoles y aldehídos combinados con ácidos fúlvicos. Grasas y ceras no se hidrolizaron ampliamente en estas condiciones suaves.

Segunda fase de la diagénesis: formación de querógeno

Algunos compuestos fenólicos producidos a partir de reacciones anteriores funcionaron como bactericidas y el orden de bacterias actinomicetales produjo compuestos antibióticos (por ejemplo, estreptomicina). Así, la acción de las bacterias anaerobias cesó a unos 10 m por debajo del agua o el sedimento. La mezcla a esta profundidad contenía ácidos fúlvicos, grasas y ceras sin reaccionar y parcialmente reaccionadas, lignina ligeramente modificada, resinas y otros hidrocarburos.  A medida que más capas de materia orgánica se asentaron en el lecho marino o lacustre, se acumuló un intenso calor y presión en las regiones bajas.

Como consecuencia, los compuestos de esta mezcla comenzaron a combinarse de manera poco conocida para formar querógeno. La combinación ocurrió de manera similar a como las moléculas de fenol y formaldehído reaccionan a las resinas de urea-formaldehído, pero la formación de querógeno se produjo de una manera anaeróbicas más compleja debido a una mayor variedad de reactivos. El proceso total de formación de querógeno desde el comienzo de la descomposición anaeróbica se llama diagénesis, una palabra que significa una transformación de materiales por disolución y recombinación de sus constituyentes.

Catagénesis: transformación del querógeno en combustibles fósiles

Formación querógeno continuó hasta la profundidad de aproximadamente 1 kilómetro de la superficie de la Tierra, donde las temperaturas pueden alcanzar alrededor de 50 grados Celsius. La formación de querógeno representa un punto intermedio entre la materia orgánica y los combustibles fósiles: el querógeno puede exponerse al oxígeno, oxidarse y por lo tanto perderse o podría enterrarse más profundamente dentro de la corteza terrestre y someterse a condiciones que le permitan transformarse lentamente en combustibles fósiles como petróleo.

Esto último ocurrió a través de la catagénesis en la que las reacciones fueron en su mayoría reordenamientos radicales de querógeno. Estas reacciones tomaron de miles a millones de años y no hubo reactivos externos involucrados. Debido a la naturaleza radical de estas reacciones, el querógeno reaccionó hacia dos clases de productos: aquellos con una baja relación H / C ( antraceno o productos similares) y aquellos con una alta relación H / C ( metano o productos similares); es decir, productos ricos en carbono o hidrógeno.

Debido a que la catagénesis se cerró a partir de reactivos externos, la composición resultante de la mezcla de combustible dependía de la composición del querógeno a través de la estequiometría de reacción. Existen 3 tipos principales de querógeno: tipo I (alga), II (lipídico) y III (húmico), que se formaron principalmente a partir de algas, plancton y plantas leñosas. (este término incluye árboles, arbustos y lianas) respectivamente.

La catagénesis fue pirolítica a pesar del hecho de que ocurrió a temperaturas relativamente bajas (en comparación con las plantas comerciales de pirólisis) de 60 a varios cientos de grados kelvin. La pirólisis fue posible debido a los largos tiempos de reacción involucrados. El calor para la catagénesis vino de la descomposición de radiactivos materiales de la corteza, especialmente 40 K, 232 Th, 235 U y 238 U. El calor variaba con el gradiente geotérmico y típicamente era de 10-30 ° C por km de profundidad desde la superficie de la Tierra. Sin embargo, las intrusiones inusuales de magma podrían haber creado un mayor calentamiento localizado.

Los geólogos a menudo se refieren al rango de temperatura en el cual el petróleo se forma como una "ventana de petróleo". Por debajo de la temperatura mínima, el aceite permanece atrapado en forma de querógeno. Por encima de la temperatura máxima, el aceite se convierte en gas natural a través del proceso de craqueo térmico. A veces, el petróleo formado a profundidades extremas puede migrar y quedar atrapado a un nivel mucho más superficial. Las arenas petrolíferas de Athabasca son un ejemplo de esto.

Petróleo abiogénico

Los científicos rusos propusieron un mecanismo alternativo al descrito anteriormente a mediados de la década de 1850, la hipótesis del origen abiogénico del petróleo (petróleo formado por medios inorgánicos), pero esto está en contradicción con la evidencia geológica y geoquímica.  Se han encontrado fuentes abiogénicas de petróleo, pero nunca en cantidades comercialmente rentables. "La controversia no está sobre si existen reservas de petróleo abiogénicas", dijo Larry Nation, de la Asociación Estadounidense de Geólogos de Petróleo. "La controversia es sobre cuánto contribuyen a las reservas generales de la Tierra y cuánto tiempo y esfuerzo deberían dedicar los geólogos a buscarlas".

¿Qué es el querógeno?

El querógeno es una mezcla de compuestos químicos orgánicos que constituyen una parte de la materia orgánica en rocas sedimentarias. Es insoluble en solventes orgánicos normales debido al enorme peso molecular (más de 1,000 daltons) de los compuestos constituyentes. La porción soluble se conoce como betún. Cuando se calienta a las temperaturas correctas en la corteza terrestre, algunos tipos de querógenos liberan petróleo o gas natural, que son combustibles fósiles particulares utilizados, entre otras cosas, en la generación de energía no renovable. Cuando tales querógenos están presentes en alta concentración en rocas como las lutitas, forman posibles rocas madre. Las lutitas ricas en querógeno que no se han calentado a altas temperaturas para liberar sus hidrocarburos pueden formar depósitos bituminosos de lutita.

El nombre "kerógeno" fue introducido por el químico orgánico escocés Alexander Crum Brown en 1912.

valoración: 3 - votos 1

Última revisión: 14 de enero de 2020