O petróleo é um combustível fóssil de origem orgânica utilizado em diversas aplicações devido ao seu valor calorífico. Por ser um recurso limitado, é considerada uma fonte de energia não renovável.
O petróleo é formado por processos físicos e químicos sob altas temperaturas e pressão da mesma forma que o carvão é formado. Os restos de animais e plantas mortas que se transformam em petróleo são depositados no fundo dos oceanos ou pântanos, acelerando o processo. Ao contrário do carvão, que leva milhões de anos para se formar, o petróleo bruto leva apenas um milhão de anos para se formar.
A origem do petróleo remonta a antigos materiais orgânicos fossilizados, como zooplâncton, algas e outros elementos de origem vegetal. Grandes quantidades desses restos foram depositadas no fundo do mar ou lago, onde foram cobertas por água parada (água sem oxigênio dissolvido) ou sedimentos como lama e lodo mais rapidamente do que poderiam ser decompostos aeróbia.
À medida que outras camadas se assentavam no mar ou no fundo do lago, calor e pressão intensos aumentavam nas regiões baixas. Inicialmente, transformou-se em um material ceroso conhecido como querogênio. Mais tarde foi transformado, com mais calor, em hidrocarbonetos líquidos e gasosos através de um processo conhecido como catagênese.
A composição do petróleo varia de acordo com a jazida de onde é extraído, pois é uma mistura de hidrocarbonetos com outros compostos oxigenados e nitrogenados e compostos orgânicos com outros elementos químicos.
A história do petróleo e seu uso começa nas cidades da Mesopotâmia que comercializavam o asfalto. No entanto, os primeiros poços modernos só foram construídos em 1859, quando começou a era do “ouro negro”.
O processo de formação do óleo é dividido nas seguintes etapas:
1. Decomposição anaeróbica
Na ausência de oxigênio abundante, as bactérias aeróbicas foram impedidas de apodrecer compostos orgânicos depois de serem enterradas sob uma camada de sedimentos ou água. No entanto, algumas bactérias anaeróbias foram capazes de reduzir sulfatos e nitratos.
Devido a essas bactérias anaeróbias, a princípio começou a ser separado principalmente por hidrólise: polissacarídeos e proteínas foram hidrolisados em açúcares e aminoácidos simples, respectivamente. Estes foram oxidados anaerobicamente a uma taxa acelerada pelas enzimas das bactérias.
Os monossacarídeos, por sua vez, eventualmente se decompõem em CO2 e metano.
2. Formação de querogênio
Alguns compostos fenólicos produzidos a partir de reações anteriores funcionaram como bactericidas. Assim, a ação das bactérias anaeróbias cessou cerca de 10 m abaixo da água ou sedimento. A mistura nesta profundidade continha ácidos fúlvicos, gorduras e ceras não reagidas e parcialmente relacionadas, lignina ligeiramente modificada, resinas e outros hidrocarbonetos.
À medida que mais camadas de matéria orgânica se depositavam no fundo do mar, calor e pressão intensos aumentavam nas regiões baixas.
Como consequência, os compostos começaram a se combinar para formar o querogênio.
3 Transformação do querogênio em combustíveis fósseis
A formação de querogênio continuou até a profundidade de cerca de 1 km da superfície da Terra. Neste ponto, as temperaturas podem chegar a cerca de 50 graus Celsius.
A formação do querogênio representa um ponto intermediário entre a matéria orgânica e os combustíveis fósseis. Ou seja, o querogênio pode ser exposto ao oxigênio e, assim, ser perdido ou pode ser enterrado mais profundamente na crosta terrestre. As condições físicas nas camadas mais profundas permitem a sua transformação em combustíveis fósseis como o petróleo ou o gás natural.
O último ocorreu via catagênese em que as reações foram principalmente rearranjos radicais de querogênio. Essas reações levaram de milhares a milhões de anos e não houve reagentes externos envolvidos.
Devido à natureza radical dessas reações, o querogênio reagiu dando origem a duas classes de produtos: aqueles com baixa proporção de átomos de hidrogênio para átomos de carbono (H/C) e aqueles com alta relação H/C.
Como a catagênese foi desligada dos reagentes externos, a composição resultante da mistura de combustível dependia da composição do querogênio por meio da estequiometria da reação.
A catagênese foi pirolítica, apesar do fato de ter ocorrido em temperaturas relativamente baixas de 60 a várias centenas de kelvins. A pirólise foi possível devido aos longos tempos de reação envolvidos.
