petróleo -Petroleum

Una muestra de petróleo.
Pumpjack bombeando un pozo de petróleo cerca de Lubbock, Texas .
Una refinería de petróleo en Mina Al Ahmadi , Kuwait .

El petróleo , también conocido como petróleo crudo , o simplemente petróleo , es una mezcla líquida de color negro amarillento natural de principalmente hidrocarburos , y se encuentra en formaciones geológicas . El nombre petróleo abarca tanto el petróleo crudo natural sin procesar como los productos derivados del petróleo que consisten en petróleo crudo refinado. El petróleo, un combustible fósil , se forma cuando grandes cantidades de organismos muertos, en su mayoría zooplancton y algas , se entierran debajo de la roca sedimentaria y se someten a calor y presión prolongados.

El petróleo se ha recuperado principalmente mediante la extracción de petróleo . La perforación se realiza luego de estudios de geología estructural, análisis de cuencas sedimentarias y caracterización de yacimientos. Los desarrollos recientes en tecnologías también han llevado a la explotación de otras reservas no convencionales como las arenas bituminosas y el esquisto bituminoso . Una vez extraído, el aceite se refina y se separa, más fácilmente por destilación , en numerosos productos para uso directo o uso en la fabricación. Los productos incluyen combustibles como gasolina (petróleo), diésel y queroseno ; asfalto ; y reactivos químicos utilizados para fabricar plásticos , pesticidas y productos farmacéuticos . El petróleo se utiliza en la fabricación de una amplia variedad de materiales y se estima que el mundo consume alrededor de 100 millones de barriles (16 millones de metros cúbicos ) cada día. La producción de petróleo puede ser extremadamente rentable y fue importante para el desarrollo económico en el siglo XX, con algunos países, los llamados " estados petroleros ", ganando un poder económico e internacional significativo debido a su control de la producción de petróleo.

La explotación del petróleo tiene importantes consecuencias ambientales y sociales negativas. Lo más significativo es que la extracción , el refinado y la quema de combustibles derivados del petróleo liberan grandes cantidades de gases de efecto invernadero , por lo que el petróleo es uno de los principales contribuyentes al cambio climático . Además, partes de la industria del petróleo reprimieron activamente la ciencia y las políticas que tenían como objetivo prevenir la crisis climática . Otros efectos ambientales negativos incluyen los impactos ambientales de la exploración y explotación de las reservas de petróleo, como los derrames de petróleo y la contaminación del aire y el agua en los sitios de utilización. Todos estos impactos ambientales tienen consecuencias directas para la salud de los seres humanos. Además, el petróleo también ha sido una fuente de conflicto que ha llevado tanto a guerras dirigidas por el estado como a otros tipos de conflictos (por ejemplo, los ingresos del petróleo financiaron al Estado Islámico ). Se espera que la producción de petróleo alcance su punto máximo antes de 2035 a medida que las economías mundiales reduzcan su dependencia del petróleo como parte de la mitigación del cambio climático y una transición hacia la energía renovable y la electrificación . Se espera que esto tenga impactos económicos significativos que, según las partes interesadas, deben anticiparse mediante una transición justa y abordar los activos varados de la industria petrolera.

Etimología

Aparato de destilación fraccionada.

La palabra petróleo proviene del latín medieval petrol (literalmente 'aceite de roca'), que proviene del latín petra 'roca' (del griego pétra πέτρα ) y oleum 'aceite' (del griego élaion ἔλαιον ).

El término fue utilizado en el tratado De Natura Fossilium , publicado en 1546 por el mineralogista alemán Georg Bauer , también conocido como Georgius Agricola. En el siglo XIX, el término petróleo se usaba a menudo para referirse a los aceites minerales producidos por destilación a partir de sólidos orgánicos extraídos, como el carbón cannel (y más tarde el esquisto bituminoso ) y los aceites refinados producidos a partir de ellos; en el Reino Unido, el almacenamiento (y posterior transporte) de estos aceites estuvo regulado por una serie de Petroleum Acts, desde la Petroleum Act de 1863 en adelante.

Historia

Temprano

Torre de perforación de petróleo en Okemah, Oklahoma , 1922.

El petróleo, de una forma u otra, se ha utilizado desde la antigüedad y ahora es importante en toda la sociedad, incluso en la economía, la política y la tecnología. El aumento de importancia se debió a la invención del motor de combustión interna , el auge de la aviación comercial y la importancia del petróleo para la química orgánica industrial, en particular la síntesis de plásticos, fertilizantes, disolventes, adhesivos y pesticidas.

Antes, hace más de 4300 años, se mencionaba el betún cuando los sumerios lo usaban para fabricar barcos. Tablilla de la leyenda del nacimiento de Sargón de Akkad, menciona una cesta que estaba cerrada con paja y betún. Hace más de 4000 años, según Herodoto y Diodoro Sículo , el asfalto se utilizó en la construcción de las murallas y torres de Babilonia ; había pozos de petróleo cerca de Ardericca (cerca de Babilonia), y un manantial de brea en Zacinto . Se encontraron grandes cantidades a orillas del río Issus , uno de los afluentes del Éufrates . Las tablillas persas antiguas indican los usos medicinales y de iluminación del petróleo en los niveles superiores de su sociedad.

El uso del petróleo en la antigua China se remonta a hace más de 2000 años. El I Ching , uno de los primeros escritos chinos, cita que el aceite en su estado bruto, sin refinar, fue descubierto, extraído y utilizado por primera vez en China en el siglo I a. Además, los chinos fueron los primeros en registrar el uso de petróleo como combustible ya en el siglo IV a. Para el año 347 EC, el petróleo se producía a partir de pozos perforados con bambú en China.

Los químicos persas solían destilar el petróleo crudo , con descripciones claras en manuales árabes como los de Muhammad ibn Zakarīya Rāzi (Rhazes). Las calles de Bagdad fueron pavimentadas con alquitrán , derivado del petróleo que se hizo accesible desde los campos naturales de la región. En el siglo IX, los campos petroleros fueron explotados en el área alrededor de la actual Bakú , Azerbaiyán . Estos campos fueron descritos por el geógrafo árabe Abu al-Hasan 'Alī al-Mas'ūdī en el siglo X, y por Marco Polo en el siglo XIII, quien describió la salida de esos pozos como cientos de cargamentos. Los químicos árabes y persas también destilaron petróleo crudo para producir productos inflamables con fines militares. A través de la España islámica , la destilación estuvo disponible en Europa occidental en el siglo XII. También ha estado presente en Rumania desde el siglo XIII, registrado como păcură.

Los pozos de petróleo sofisticados, de 4,5 a 6 metros (15 a 20 pies) de profundidad, fueron excavados por el pueblo Séneca y otros iroqueses en el oeste de Pensilvania ya entre 1415 y 1450. El general francés Louis-Joseph de Montcalm se encontró con Séneca usando petróleo para fuegos ceremoniales y como loción curativa durante una visita a Fort Duquesne en 1750.

Los primeros exploradores británicos en Myanmar documentaron una floreciente industria de extracción de petróleo con sede en Yenangyaung que, en 1795, tenía cientos de pozos excavados a mano en producción.

Se dice que Pechelbronn (fuente de Pitch) es el primer sitio europeo donde se ha explorado y utilizado petróleo. El todavía activo Erdpechquelle, un manantial donde el petróleo aparece mezclado con agua, se utiliza desde 1498, en particular con fines médicos. Las arenas bituminosas se han extraído desde el siglo XVIII.

En Wietze , en la Baja Sajonia, el asfalto/betún natural se ha explorado desde el siglo XVIII. Tanto en Pechelbronn como en Wietze, la industria del carbón dominaba las tecnologías del petróleo.

Moderno

El químico James Young notó una filtración de petróleo natural en la mina de carbón Riddings en Alfreton , Derbyshire , de la cual destiló un aceite ligero y delgado adecuado para usar como aceite para lámparas, al mismo tiempo que obtenía un aceite más viscoso adecuado para lubricar maquinaria. En 1848, Young estableció una pequeña empresa de refinación de petróleo crudo.

Young finalmente logró, al destilar carbón de cannel a fuego lento, crear un fluido parecido al petróleo, que cuando se trató de la misma manera que el aceite filtrado dio productos similares. Young descubrió que por destilación lenta podía obtener una serie de líquidos útiles, uno de los cuales llamó "aceite de parafina" porque a bajas temperaturas se congelaba en una sustancia parecida a la cera de parafina.

La producción de estos aceites y cera de parafina sólida a partir de carbón formó el tema de su patente de fecha 17 de octubre de 1850. En 1850, Young & Meldrum y Edward William Binney se asociaron bajo el título de EW Binney & Co. en Bathgate en West Lothian y E Meldrum & Co. en Glasgow; sus obras en Bathgate se completaron en 1851 y se convirtieron en las primeras obras petroleras verdaderamente comerciales del mundo con la primera refinería de petróleo moderna.

El esquisto se acumula cerca de Broxburn , 3 de un total de 19 en West Lothian .

La primera refinería de petróleo del mundo fue construida en 1856 por Ignacy Łukasiewicz . Sus logros también incluyeron el descubrimiento de cómo destilar queroseno del aceite filtrado, la invención de la lámpara de queroseno moderna (1853), la introducción de la primera farola moderna en Europa (1853) y la construcción del primer pozo de petróleo moderno del mundo. (1854).

La demanda de petróleo como combustible para la iluminación en América del Norte y en todo el mundo creció rápidamente. El pozo de 1859 de Edwin Drake cerca de Titusville, Pensilvania, se considera popularmente como el primer pozo moderno. Ya en 1858 Georg Christian Konrad Hunäus había encontrado una cantidad significativa de petróleo mientras perforaba lignito en 1858 en Wietze , Alemania. Más tarde, Wietze proporcionó alrededor del 80% del consumo alemán en la era guillermina. La producción se detuvo en 1963, pero Wietze alberga un Museo del Petróleo desde 1970.

El pozo de Drake probablemente se destaca porque fue perforado, no excavado; porque usaba una máquina de vapor; porque había una empresa asociada a ella; y porque provocó un gran boom. Sin embargo, hubo una actividad considerable antes de Drake en varias partes del mundo a mediados del siglo XIX. Un grupo dirigido por el Mayor Alexeyev del Cuerpo de Ingenieros de Minas de Bakinskii perforó a mano un pozo en la región de Bibi-Heybat en Bakú en 1846. Hubo pozos perforados con máquinas en Virginia Occidental el mismo año que el pozo de Drake. Uno de los primeros pozos comerciales se cavó a mano en Polonia en 1853, y otro en la cercana Rumania en 1857. Aproximadamente al mismo tiempo, se abrió la primera refinería de petróleo pequeña del mundo en Jasło , Polonia, y poco después se abrió una más grande en Ploiești , Rumania . después. Rumania es el primer país del mundo en el que su producción anual de petróleo crudo se registró oficialmente en las estadísticas internacionales: 275 toneladas para 1857.

El primer pozo de petróleo comercial en Canadá entró en funcionamiento en 1858 en Oil Springs, Ontario (entonces Canada West ). El empresario James Miller Williams cavó varios pozos entre 1855 y 1858 antes de descubrir una rica reserva de petróleo cuatro metros bajo tierra. Williams extrajo 1,5 millones de litros de petróleo crudo en 1860, refinando gran parte de él en aceite para lámparas de queroseno. El pozo de Williams se volvió comercialmente viable un año antes de la operación de Drake en Pensilvania y se podría argumentar que es el primer pozo de petróleo comercial en América del Norte. El descubrimiento en Oil Springs provocó un auge petrolero que atrajo a cientos de especuladores y trabajadores a la zona. Los avances en la perforación continuaron hasta 1862 cuando el perforador local Shaw alcanzó una profundidad de 62 metros utilizando el método de perforación con poste de resorte. El 16 de enero de 1862, después de una explosión de gas natural , entró en producción el primer chorro de petróleo de Canadá, disparando al aire a una velocidad registrada de 480 metros cúbicos (3000 bbl) por día. A finales del siglo XIX, el Imperio Ruso, en particular la empresa Branobel en Azerbaiyán , había tomado la delantera en la producción.

Este cartel de propaganda de la época de la guerra promovía el uso compartido del automóvil como una forma de racionar la gasolina vital durante la Segunda Guerra Mundial .

El acceso al petróleo fue y sigue siendo un factor importante en varios conflictos militares del siglo XX, incluida la Segunda Guerra Mundial , durante la cual las instalaciones petroleras fueron un activo estratégico importante y fueron extensamente bombardeadas . La invasión alemana de la Unión Soviética incluía el objetivo de capturar los campos petrolíferos de Bakú , ya que proporcionaría suministros de petróleo muy necesarios para el ejército alemán que sufría bloqueos. La exploración de petróleo en América del Norte a principios del siglo XX llevó más tarde a que EE. UU. se convirtiera en el principal productor a mediados de siglo. Sin embargo, cuando la producción de petróleo en los EE. UU. alcanzó su punto máximo durante la década de 1960, los Estados Unidos fueron superados por Arabia Saudita y la Unión Soviética.

En 1973 , Arabia Saudita y otras naciones árabes impusieron un embargo petrolero contra Estados Unidos, Reino Unido, Japón y otras naciones occidentales que apoyaron a Israel en la Guerra de Yom Kippur de octubre de 1973. El embargo provocó una crisis petrolera . A esto le siguió la crisis del petróleo de 1979 , que fue causada por una caída en la producción de petróleo a raíz de la revolución iraní y provocó que los precios del petróleo se duplicaran con creces. Los dos shocks del precio del petróleo tuvieron muchos efectos a corto y largo plazo en la política mundial y la economía mundial. En particular, dieron lugar a reducciones sostenidas de la demanda como resultado de la sustitución por otros combustibles (especialmente carbón y nuclear) y mejoras en la eficiencia energética, facilitadas por las políticas gubernamentales. Los altos precios del petróleo también indujeron la inversión en la producción de petróleo por parte de países que no pertenecen a la OPEP, incluidos Prudhoe Bay en Alaska, los campos marinos del Mar del Norte del Reino Unido y Noruega, el campo marino Cantarell de México y las arenas bituminosas en Canadá.

Hoy en día, alrededor del 90 por ciento de las necesidades de combustible de los vehículos se satisfacen con petróleo. El petróleo también representa el 40 por ciento del consumo total de energía en los Estados Unidos, pero es responsable de solo el 1 por ciento de la generación de electricidad. El valor del petróleo como fuente de energía densa y portátil que impulsa a la gran mayoría de los vehículos y como base de muchos productos químicos industriales lo convierte en uno de los productos básicos más importantes del mundo .

Los tres principales países productores de petróleo son Rusia , Arabia Saudita y Estados Unidos . En 2018, debido en parte a los avances en fracturación hidráulica y perforación horizontal , Estados Unidos se convirtió en el mayor productor mundial. Alrededor del 80 por ciento de las reservas de fácil acceso del mundo se encuentran en el Medio Oriente, y el 62,5 por ciento proviene de los 5 países árabes: Arabia Saudita , Emiratos Árabes Unidos , Irak , Qatar y Kuwait . Una gran parte del petróleo total del mundo existe como fuentes no convencionales, como el betún en las arenas petrolíferas de Athabasca y el petróleo extrapesado en la Faja del Orinoco . Si bien se extraen volúmenes significativos de petróleo de las arenas bituminosas, particularmente en Canadá, persisten obstáculos logísticos y técnicos, ya que la extracción de petróleo requiere grandes cantidades de calor y agua, lo que hace que su contenido de energía neta sea bastante bajo en relación con el petróleo crudo convencional. Por lo tanto, no se espera que las arenas bituminosas de Canadá proporcionen más de unos pocos millones de barriles por día en el futuro previsible.

Composición

El petróleo incluye no sólo el petróleo crudo, sino todos los hidrocarburos líquidos, gaseosos y sólidos . En condiciones de presión y temperatura superficiales , los hidrocarburos más ligeros metano , etano , propano y butano existen como gases, mientras que el pentano y los hidrocarburos más pesados ​​se encuentran en forma líquida o sólida. Sin embargo, en un yacimiento subterráneo de petróleo, las proporciones de gas, líquido y sólido dependen de las condiciones del subsuelo y del diagrama de fase de la mezcla de petróleo.

Un pozo de petróleo produce predominantemente petróleo crudo, con algo de gas natural disuelto en él. Debido a que la presión es más baja en la superficie que en el subsuelo, parte del gas saldrá de la solución y se recuperará (o quemará) como gas asociado o gas en solución . Un pozo de gas produce predominantemente gas natural . Sin embargo, debido a que la temperatura subterránea es más alta que en la superficie, el gas puede contener hidrocarburos más pesados ​​como pentano, hexano y heptano en estado gaseoso . En condiciones superficiales, estos se condensarán fuera del gas para formar " condensado de gas natural ", a menudo abreviado como condensado. El condensado se parece a la gasolina en apariencia y es similar en composición a algunos crudos ligeros volátiles .

La proporción de hidrocarburos livianos en la mezcla de petróleo varía mucho entre los diferentes yacimientos petrolíferos , desde un 97 por ciento en peso en los petróleos más livianos hasta un 50 por ciento en los petróleos y betunes más pesados .

Los hidrocarburos en el petróleo crudo son en su mayoría alcanos , cicloalcanos y varios hidrocarburos aromáticos , mientras que los otros compuestos orgánicos contienen nitrógeno , oxígeno y azufre , y trazas de metales como hierro, níquel, cobre y vanadio . Muchos depósitos de petróleo contienen bacterias vivas. La composición molecular exacta del petróleo crudo varía ampliamente de una formación a otra, pero la proporción de elementos químicos varía dentro de límites bastante estrechos de la siguiente manera:

Composición en peso
Elemento rango de porcentaje
Carbón 83 a 85%
Hidrógeno 10 a 14%
Nitrógeno 0,1 a 2%
Oxígeno 0,05 a 1,5%
Azufre 0,05 a 6,0%
Rieles <0,1%

Cuatro tipos diferentes de moléculas de hidrocarburo aparecen en el petróleo crudo. El porcentaje relativo de cada uno varía de un aceite a otro, determinando las propiedades de cada aceite.

Composición en peso
Hidrocarburo Promedio Rango
Alcanos (parafinas) 30% 15 a 60%
naftenos 49% 30 a 60%
Aromáticos 15% 3 a 30%
Asfaltos 6% resto
Los recursos no convencionales son mucho más grandes que los convencionales.

El petróleo crudo varía mucho en apariencia dependiendo de su composición. Suele ser de color negro o marrón oscuro (aunque puede ser amarillento, rojizo o incluso verdoso). En el yacimiento suele encontrarse asociado con gas natural, que al ser más ligero forma un "casquete de gas" sobre el petróleo, y agua salina que, al ser más pesada que la mayoría de las formas de petróleo crudo, generalmente se hunde debajo de ella. El petróleo crudo también se puede encontrar en forma semisólida mezclado con arena y agua, como en las arenas petrolíferas de Athabasca en Canadá, donde generalmente se le conoce como bitumen crudo . En Canadá, el betún se considera una forma de petróleo crudo pegajoso, negro y similar al alquitrán que es tan espeso y pesado que debe calentarse o diluirse antes de que fluya. Venezuela también tiene grandes cantidades de petróleo en las arenas petrolíferas del Orinoco , aunque los hidrocarburos atrapados en ellas son más fluidos que en Canadá y suelen denominarse petróleo extrapesado . Estos recursos de arenas bituminosas se denominan petróleo no convencional para distinguirlos del petróleo que se puede extraer utilizando métodos tradicionales de pozos de petróleo. Entre ellos, Canadá y Venezuela contienen un estimado de 3,6 billones de barriles (570 × 10 9  m 3 ) de betún y petróleo extrapesado, aproximadamente el doble del volumen de las reservas mundiales de petróleo convencional. ^

El petróleo se usa principalmente, por volumen, para refinar en fuel oil y gasolina, ambas importantes fuentes de " energía primaria " . El 84 por ciento por volumen de los hidrocarburos presentes en el petróleo se convierte en combustibles ricos en energía (combustibles a base de petróleo), que incluyen gasolina, diesel, jet, calefacción y otros aceites combustibles, y gas licuado de petróleo . Los grados más livianos de petróleo crudo producen los mejores rendimientos de estos productos, pero a medida que se agotan las reservas mundiales de petróleo liviano y mediano, las refinerías de petróleo tienen que procesar cada vez más petróleo pesado y betún, y utilizar métodos más complejos y costosos para producir los productos. requerido. Debido a que los crudos más pesados ​​tienen demasiado carbono y no suficiente hidrógeno, estos procesos generalmente implican la eliminación de carbono o la adición de hidrógeno a las moléculas, y el uso de craqueo catalítico fluido para convertir las moléculas más largas y complejas del aceite en moléculas más cortas y simples. los combustibles

Debido a su alta densidad energética , fácil transportabilidad y relativa abundancia , el petróleo se ha convertido en la fuente de energía más importante del mundo desde mediados de la década de 1950. El petróleo también es la materia prima de muchos productos químicos , incluidos productos farmacéuticos , solventes , fertilizantes , pesticidas y plásticos; el 16 por ciento que no se utiliza para la producción de energía se convierte en estos otros materiales. El petróleo se encuentra en formaciones rocosas porosas en los estratos superiores de algunas áreas de la corteza terrestre . También hay petróleo en las arenas bituminosas (arenas bituminosas) . Las reservas de petróleo conocidas normalmente se estiman en 190 km 3 (1,2 billones (escala corta) de barriles ) sin arenas petrolíferas, o 595 km 3 (3,74 billones de barriles) con arenas petrolíferas. El consumo es actualmente de alrededor de 84 millones de barriles (13,4 × 10 6  m 3 ) por día, o 4,9 km 3 por año, lo que arroja un suministro de petróleo restante de solo unos 120 años, si la demanda actual permanece estática. Sin embargo, estudios más recientes sitúan el número en torno a los 50 años. ^

Química

Octano , un hidrocarburo que se encuentra en el petróleo. Las líneas representan enlaces sencillos ; las esferas negras representan carbono ; las esferas blancas representan hidrógeno .

El petróleo es principalmente una mezcla de hidrocarburos , es decir, que contiene únicamente carbono e hidrógeno. Los componentes más comunes son los alcanos (parafinas), los cicloalcanos ( naftenos ) y los hidrocarburos aromáticos . Generalmente tienen de 5 a 40 átomos de carbono por molécula, aunque pueden estar presentes en la mezcla pequeñas cantidades de moléculas más cortas o más largas.

Los alcanos del pentano (C 5 H 12 ) al octano (C 8 H 18 ) se refinan en gasolina, los del nonano (C 9 H 20 ) al hexadecano (C 16 H 34 ) en combustible diesel , queroseno y combustible para aviones . Los alcanos con más de 16 átomos de carbono se pueden refinar en fuel oil y aceite lubricante . En el extremo más pesado del rango, la cera de parafina es un alcano con aproximadamente 25 átomos de carbono, mientras que el asfalto tiene 35 y más, aunque las refinerías modernas suelen romperlos en productos más valiosos. Las moléculas más cortas, aquellas con cuatro o menos átomos de carbono, se encuentran en estado gaseoso a temperatura ambiente. Son los gases del petróleo. Según la demanda y el costo de recuperación, estos gases se queman , se venden como gas licuado de petróleo bajo presión o se usan para alimentar los quemadores de la refinería. Durante el invierno, el butano (C 4 H 10 ) se mezcla en la piscina de gasolina a altas tasas, porque su alta presión de vapor ayuda con los arranques en frío. Licuado bajo una presión ligeramente superior a la atmosférica, es mejor conocido por alimentar los encendedores de cigarrillos, pero también es una fuente principal de combustible para muchos países en desarrollo. El propano se puede licuar bajo una presión modesta y se consume para casi todas las aplicaciones que dependen del petróleo para obtener energía, desde cocinar hasta calentar y transportar.

Los hidrocarburos aromáticos son hidrocarburos insaturados que tienen uno o más anillos planos de seis carbonos llamados anillos de benceno , a los cuales los átomos de hidrógeno están unidos con la fórmula C n H 2n-6 . Suelen arder con una llama tiznada y muchos tienen un aroma dulce. Algunos son cancerígenos .

Estas diferentes moléculas se separan por destilación fraccionada en una refinería de petróleo para producir gasolina, combustible para aviones, queroseno y otros hidrocarburos. Por ejemplo, el 2,2,4-trimetilpentano (isooctano), muy utilizado en la gasolina , tiene una fórmula química de C 8 H 18 y reacciona exotérmicamente con el oxígeno :

2C
8
H
18
( l ) + 25  O
2
( g ) → 16  CO
2
( g ) + 18  H
2
O
( g ) (ΔH = −5,51 MJ/mol de octano)

El número de diversas moléculas en una muestra de aceite se puede determinar mediante análisis de laboratorio. Las moléculas generalmente se extraen en un solvente , luego se separan en un cromatógrafo de gases y finalmente se determinan con un detector adecuado , como un detector de ionización de llama o un espectrómetro de masas . Debido a la gran cantidad de hidrocarburos coeluidos en el aceite, muchos no se pueden resolver mediante la cromatografía de gases tradicional y, por lo general, aparecen como una joroba en el cromatograma. Esta mezcla compleja no resuelta (UCM) de hidrocarburos es particularmente evidente cuando se analizan aceites degradados y extractos de tejidos de organismos expuestos al aceite. Algunos de los componentes del aceite se mezclarán con agua: la fracción asociada al agua del aceite.

La combustión incompleta de petróleo o gasolina da como resultado la producción de subproductos tóxicos. Muy poco oxígeno durante la combustión resulta en la formación de monóxido de carbono . Debido a las altas temperaturas y altas presiones involucradas, los gases de escape de la combustión de gasolina en los motores de los automóviles generalmente incluyen óxidos de nitrógeno que son responsables de la creación de smog fotoquímico .

Formación

Petróleo fósil

Estructura de un compuesto de porfirina de vanadio (izquierda) extraído del petróleo por Alfred E. Treibs , padre de la geoquímica orgánica . Treibs notó la estrecha similitud estructural de esta molécula y la clorofila a (derecha).

El petróleo es un combustible fósil derivado de antiguos materiales orgánicos fosilizados , como el zooplancton y las algas . Grandes cantidades de estos restos se asentaron en los fondos de los mares o lagos donde quedaron cubiertos de agua estancada (agua sin oxígeno disuelto ) o sedimentos como lodo y limo más rápido de lo que podrían descomponerse aeróbicamente . Aproximadamente 1 m por debajo de este sedimento, la concentración de oxígeno en el agua era baja, por debajo de 0,1 mg/L, y existían condiciones anóxicas . Las temperaturas también se mantuvieron constantes.

A medida que más capas se asentaban en el lecho del mar o del lago, se acumulaba un calor y una presión intensos en las regiones inferiores. Este proceso provocó que la materia orgánica se transformara, primero en un material ceroso conocido como kerógeno , que se encuentra en varios esquistos bituminosos de todo el mundo, y luego, con más calor, en hidrocarburos líquidos y gaseosos a través de un proceso conocido como catagénesis . La formación de petróleo ocurre a partir de la pirólisis de hidrocarburos en una variedad de reacciones principalmente endotérmicas a alta temperatura o presión, o ambas. Estas fases se describen en detalle a continuación.

Decaimiento anaeróbico

En ausencia de abundante oxígeno, se impidió que las bacterias aeróbicas descompusieran la materia orgánica después de que se enterrara bajo una capa de sedimento o agua. Sin embargo, las bacterias anaerobias pudieron reducir los sulfatos y nitratos entre la materia a H 2 S y N 2 respectivamente usando la materia como fuente para otros reactivos. Debido a estas bacterias anaerobias, al principio esta materia comenzó a descomponerse principalmente a través de la hidrólisis : los polisacáridos y las proteínas se hidrolizaron en azúcares simples y aminoácidos, respectivamente. Estos fueron luego oxidados anaeróbicamente a un ritmo acelerado por las enzimas de las bacterias: por ejemplo, los aminoácidos pasaron por desaminación oxidativa a iminoácidos , que a su vez reaccionaron más a amoníaco y α-cetoácidos . Los monosacáridos , a su vez , finalmente se descompusieron en CO2 y metano . Los productos de descomposición anaeróbica de aminoácidos, monosacáridos, fenoles y aldehídos combinados en ácidos fúlvicos . Las grasas y las ceras no se hidrolizaron extensamente en estas condiciones suaves.

Formación de kerógeno

Algunos compuestos fenólicos producidos a partir de reacciones previas funcionaron como bactericidas y el orden de las bacterias actinomycetales también produjo compuestos antibióticos (p. ej., estreptomicina ). Así, la acción de las bacterias anaerobias cesó a unos 10 m por debajo del agua o del sedimento. La mezcla a esta profundidad contenía ácidos fúlvicos, grasas y ceras sin reaccionar o parcialmente reaccionadas, lignina ligeramente modificada , resinas y otros hidrocarburos. A medida que más capas de materia orgánica se asentaban en el lecho del mar o del lago, se acumulaban calor y presión intensos en las regiones inferiores. Como consecuencia, los compuestos de esta mezcla comenzaron a combinarse en formas poco conocidas con el kerógeno . La combinación ocurrió de manera similar a como las moléculas de fenol y formaldehído reaccionan con las resinas de urea-formaldehído , pero la formación de querógeno ocurrió de una manera más compleja debido a una mayor variedad de reactivos. El proceso total de formación de kerógeno 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.

Transformación de kerógeno en combustibles fósiles

La formación de kerógeno continuó hasta una profundidad de aproximadamente 1 km desde la superficie de la Tierra, donde las temperaturas pueden alcanzar alrededor de 50 °C . La formación de kerógeno representa un punto medio entre la materia orgánica y los combustibles fósiles: el kerógeno puede exponerse al oxígeno, oxidarse y, por lo tanto, perderse, o podría enterrarse más profundamente en la corteza terrestre y someterse a condiciones que le permitan transformarse lentamente en combustibles fósiles. como el petroleo Este último sucedió a través de la catagénesis en la que las reacciones fueron en su mayoría reordenamientos radicales de kerógeno. Estas reacciones tomaron de miles a millones de años y no hubo reactivos externos involucrados. Debido a la naturaleza radical de estas reacciones, el kerógeno reacciona hacia dos clases de productos: aquellos con una relación H/C baja ( antraceno o productos similares) y aquellos con una relación H/C alta ( metano o productos similares); es decir, productos ricos en carbono o ricos en hidrógeno. Debido a que la catagénesis estaba cerrada a los reactivos externos, la composición resultante de la mezcla de combustible dependía de la composición del kerógeno a través de la estequiometría de la reacción . Existen tres tipos de kerógeno: tipo I (algal), II (liptínico) y III (húmico), los cuales 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 de que ocurrió a temperaturas relativamente bajas (en comparación con las plantas de pirólisis comerciales) de 60 a varios cientos de °C. La pirólisis fue posible debido a los largos tiempos de reacción involucrados. El calor para la catagénesis provino de la descomposición de materiales radiactivos de la corteza, especialmente 40 K , 232 Th , 235 U y 238 U. El calor variaba con el gradiente geotérmico y era típicamente de 10 a 30 °C por km de profundidad desde la superficie de la Tierra. Sin embargo, las intrusiones de magma inusuales podrían haber creado un mayor calentamiento localizado.

Ventana de aceite (rango de temperatura)

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

Petróleo abiogénico

Un mecanismo alternativo al descrito anteriormente fue propuesto por científicos rusos a mediados de la década de 1850, la hipótesis del origen del petróleo abiogénico (petróleo formado por medios inorgánicos), pero esto es contradicho por la evidencia geológica y geoquímica . Se han encontrado fuentes abiogénicas de aceite, pero nunca en cantidades comercialmente rentables. "La controversia no es sobre si existen reservas de petróleo abiogénicas", dijo Larry Nation de la Asociación Estadounidense de Geólogos del 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".

Embalses

Una trampa de hidrocarburos consta de una roca de yacimiento (amarilla) donde se puede acumular el petróleo (rojo) y una roca de cubierta (verde) que evita que salga.

Deben darse tres condiciones para que se formen depósitos de petróleo:

  • una roca generadora rica en material de hidrocarburos enterrada lo suficientemente profundo como para que el calor subterráneo la cocine en aceite,
  • una roca reservorio porosa y permeable donde puede acumularse,
  • un caprock (sello) u otro mecanismo para evitar que el aceite se escape a la superficie. Dentro de estos yacimientos, los fluidos normalmente se organizarán como una torta de tres capas con una capa de agua por debajo de la capa de petróleo y una capa de gas por encima, aunque las diferentes capas varían en tamaño entre los yacimientos. Debido a que la mayoría de los hidrocarburos son menos densos que las rocas o el agua , a menudo migran hacia arriba a través de capas de rocas adyacentes hasta llegar a la superficie o quedar atrapados dentro de rocas porosas (conocidas como reservorios ) por rocas impermeables de arriba. Sin embargo, el proceso está influenciado por los flujos de agua subterránea, lo que hace que el petróleo migre cientos de kilómetros horizontalmente o incluso distancias cortas hacia abajo antes de quedar atrapado en un reservorio. Cuando los hidrocarburos se concentran en una trampa, se forma un campo petrolero , del cual se puede extraer el líquido mediante perforación y bombeo .

Las reacciones que producen petróleo y gas natural a menudo se modelan como reacciones de descomposición de primer orden, donde los hidrocarburos se descomponen en petróleo y gas natural mediante un conjunto de reacciones paralelas, y el petróleo finalmente se descompone en gas natural mediante otro conjunto de reacciones. Este último conjunto se usa regularmente en plantas petroquímicas y refinerías de petróleo .

El petróleo se ha recuperado principalmente mediante la extracción de petróleo (los manantiales de petróleo natural son raros). La perforación se lleva a cabo después de estudios de geología estructural (a escala del yacimiento), análisis de cuencas sedimentarias y caracterización del yacimiento (principalmente en términos de porosidad y permeabilidad de las estructuras geológicas del yacimiento). Las mejoras recientes en las tecnologías también han llevado a la explotación de otras reservas no convencionales, como las arenas bituminosas y el esquisto bituminoso . Se perforan pozos en los depósitos de petróleo para extraer el crudo. Los métodos de producción de "levantamiento natural" que se basan en la presión natural del yacimiento para forzar el petróleo a la superficie suelen ser suficientes durante un tiempo después de que los yacimientos se explotan por primera vez. En algunos embalses, como en el Medio Oriente, la presión natural es suficiente durante mucho tiempo. Sin embargo, la presión natural en la mayoría de los embalses eventualmente se disipa. Luego, el aceite debe extraerse utilizando medios de " levantamiento artificial ". Con el tiempo, estos métodos "primarios" se vuelven menos efectivos y pueden usarse métodos de producción "secundarios". Un método secundario común es la "inyección de agua" o inyección de agua en el yacimiento para aumentar la presión y forzar el petróleo hacia el eje perforado o "pozo". Eventualmente, se pueden usar métodos de recuperación de petróleo "terciarios" o "mejorados" para aumentar las características de flujo del petróleo mediante la inyección de vapor, dióxido de carbono y otros gases o productos químicos en el yacimiento. En los Estados Unidos, los métodos de producción primarios representan menos del 40 por ciento del petróleo producido diariamente, los métodos secundarios representan aproximadamente la mitad y la recuperación terciaria el 10 por ciento restante. La extracción de petróleo (o "bitumen") de los depósitos de petróleo/arena bituminosa y esquisto bituminoso requiere extraer la arena o el esquisto y calentarlo en un recipiente o retorta, o usar métodos "in situ" para inyectar líquidos calientes en el depósito y luego bombearlos. el líquido vuelve a salir saturado de aceite.

Yacimientos de petróleo no convencionales

Las bacterias que se alimentan de petróleo biodegradan el petróleo que ha escapado a la superficie. Las arenas bituminosas son reservorios de petróleo parcialmente biodegradado que todavía está en proceso de escape y biodegradación, pero contienen tanto petróleo migratorio que, aunque la mayor parte se ha escapado, todavía hay grandes cantidades, más de las que se pueden encontrar en los reservorios de petróleo convencionales. Las fracciones más ligeras del petróleo crudo se destruyen primero, lo que da como resultado depósitos que contienen una forma extremadamente pesada de petróleo crudo, llamada bitumen crudo en Canadá o petróleo crudo extrapesado en Venezuela . Estos dos países tienen los depósitos de arenas bituminosas más grandes del mundo.

Por otro lado, las lutitas bituminosas son rocas generadoras que no han estado expuestas al calor o la presión durante el tiempo suficiente para convertir los hidrocarburos atrapados en petróleo crudo. Técnicamente hablando, las lutitas bituminosas no siempre son lutitas y no contienen petróleo, sino que son rocas sedimentarias de grano fino que contienen un sólido orgánico insoluble llamado kerógeno . El kerógeno en la roca se puede convertir en petróleo crudo usando calor y presión para simular procesos naturales. El método se conoce desde hace siglos y fue patentado en 1694 bajo la Patente de la Corona Británica No. 330 que cubre, "Una forma de extraer y producir grandes cantidades de brea, alquitrán y aceite a partir de una especie de piedra". Aunque los esquistos bituminosos se encuentran en muchos países, Estados Unidos tiene los depósitos más grandes del mundo.

Clasificación

Algunos crudos marcadores con su contenido de azufre (horizontal) y gravedad API (vertical) y cantidad de producción relativa.

La industria petrolera generalmente clasifica el petróleo crudo por la ubicación geográfica en la que se produce (p. ej., West Texas Intermediate , Brent u Oman ), su gravedad API (una medida de densidad de la industria petrolera) y su contenido de azufre. El petróleo crudo puede considerarse ligero si tiene una densidad baja, pesado si tiene una densidad alta o medio si tiene una densidad entre ligero y pesado . Además, puede denominarse dulce si contiene relativamente poco azufre o ácido si contiene cantidades sustanciales de azufre.

La ubicación geográfica es importante porque afecta los costos de transporte a la refinería. El petróleo crudo liviano es más deseable que el petróleo pesado ya que produce un mayor rendimiento de gasolina, mientras que el petróleo dulce tiene un precio más alto que el petróleo amargo porque tiene menos problemas ambientales y requiere menos refinación para cumplir con los estándares de azufre impuestos a los combustibles en los países consumidores. Cada petróleo crudo tiene características moleculares únicas que se revelan mediante el uso de análisis de ensayo de petróleo crudo en laboratorios de petróleo.

Los barriles de un área en la que se han determinado las características moleculares del crudo y se ha clasificado el petróleo se utilizan como referencias de precios en todo el mundo. Algunos de los crudos de referencia comunes son:

  • West Texas Intermediate (WTI), un petróleo ligero, dulce y de muy alta calidad entregado en Cushing, Oklahoma para el petróleo de América del Norte
  • Brent Blend , que consta de 15 aceites de campos en los sistemas Brent y Ninian en la Cuenca de las Shetland Orientales del Mar del Norte . El petróleo se desembarca en la terminal de Sullom Voe en Shetland . La producción de petróleo de Europa, África y el petróleo de Oriente Medio que fluye hacia el oeste tiende a descontar el precio de este petróleo, que constituye un punto de referencia .
  • Dubái-Omán , utilizado como punto de referencia para el petróleo crudo agrio de Oriente Medio que fluye hacia la región de Asia y el Pacífico
  • Tapis (de Malasia , utilizado como referencia para el petróleo ligero del Lejano Oriente)
  • Minas (de Indonesia , utilizado como referencia para petróleo pesado del Lejano Oriente)
  • La canasta de referencia de la OPEP , un promedio ponderado de mezclas de petróleo de varios países de la OPEP (Organización de Países Exportadores de Petróleo)
  • Midway Sunset Heavy, por el cual se cotiza el petróleo pesado en California
  • Oeste de Canadá Seleccione el petróleo crudo de referencia para los crudos pesados ​​emergentes de alto TAN (ácido).

Hay cantidades decrecientes de estos aceites de referencia que se producen cada año, por lo que otros aceites son más comúnmente los que realmente se entregan. Si bien el precio de referencia puede ser para el West Texas Intermediate entregado en Cushing, el petróleo real que se comercializa puede ser un petróleo pesado canadiense con descuento—Western Canadian Select—entregado en Hardisty , Alberta , y para un Brent Blend entregado en Shetland, puede ser un Mezcla de exportación rusa con descuento entregada en el puerto de Primorsk .

Una vez extraído, el petróleo se refina y se separa, más fácilmente por destilación , en numerosos productos para uso directo o uso en la fabricación, como gasolina (petróleo), diesel y queroseno para asfalto y reactivos químicos ( etileno , propileno , buteno , ácido acrílico , para-xileno ) utilizado para fabricar plásticos , pesticidas y productos farmacéuticos .

Industria

Reservas mundiales de petróleo , 2013.

La industria del petróleo , también conocida como la industria del petróleo o el parche de petróleo, incluye los procesos globales de exploración , extracción , refinación , transporte (a menudo por petroleros y oleoductos ) y comercialización de productos derivados del petróleo . Los productos de mayor volumen de la industria son el fuel oil y la gasolina (gasolina). El petróleo también es la materia prima de muchos productos químicos , incluidos productos farmacéuticos , solventes , fertilizantes , pesticidas , fragancias sintéticas y plásticos . La industria generalmente se divide en tres componentes principales: upstream , midstream y downstream . Upstream se refiere a la exploración y extracción de petróleo crudo, midstream abarca el transporte y almacenamiento de crudo, y downstream se refiere a la refinación de petróleo crudo en varios productos finales .

El petróleo es vital para muchas industrias y es necesario para el mantenimiento de la civilización industrial en su configuración actual, lo que lo convierte en una preocupación crítica para muchas naciones. El petróleo representa un gran porcentaje del consumo mundial de energía , que va desde un mínimo del 32 % en Europa y Asia hasta un máximo del 53 % en Oriente Medio .

Los patrones de consumo de otras regiones geográficas son los siguientes: América del Sur y Central (44 %), África (41 %) y América del Norte (40 %). El mundo consume 36 mil millones de barriles (5,8 km³) de petróleo al año, siendo los países desarrollados los mayores consumidores. Estados Unidos consumió el 18% del petróleo producido en 2015. La producción, distribución, refinación y venta minorista de petróleo en su conjunto representa la industria más grande del mundo en términos de valor en dólares.

La industria del petróleo y el gas gasta solo el 0,4% de sus ventas netas en Investigación y Desarrollo, que es la participación más baja en comparación con una variedad de otras industrias.

Los gobiernos, como el gobierno de los Estados Unidos, brindan un fuerte subsidio público a las compañías petroleras , con importantes exenciones fiscales en varias etapas de la exploración y extracción de petróleo, incluidos los costos de arrendamiento de campos petroleros y equipos de perforación.

En los últimos años, las técnicas mejoradas de recuperación de petróleo , en particular la perforación en varias etapas y la fracturación hidráulica ("fracking"), han pasado a la vanguardia de la industria, ya que esta nueva tecnología desempeña un papel crucial y controvertido en los nuevos métodos de extracción de petróleo.

Transporte

El transporte petrolero es el transporte de petróleo y derivados como la gasolina ( petróleo ). Los productos derivados del petróleo se transportan a través de vagones de ferrocarril, camiones, buques cisterna y redes de oleoductos. El método utilizado para mover los productos derivados del petróleo depende del volumen que se mueve y su destino. Incluso los modos de transporte terrestre, como el oleoducto o el ferrocarril, tienen sus propias fortalezas y debilidades. Una de las diferencias clave son los costos asociados con el transporte de petróleo a través de oleoductos o ferrocarriles. Los mayores problemas con el movimiento de productos derivados del petróleo están relacionados con la contaminación y la posibilidad de derrames. El aceite de petróleo es muy difícil de limpiar y es muy tóxico para los animales vivos y su entorno.

En la década de 1950, los costos de envío representaban el 33 por ciento del precio del petróleo transportado desde el Golfo Pérsico a los Estados Unidos, pero debido al desarrollo de los superpetroleros en la década de 1970, el costo de envío se redujo a solo el 5 por ciento del precio del petróleo persa . petróleo en los EE. Debido al aumento del valor del crudo durante los últimos 30 años, la participación del costo de envío en el costo final del producto entregado fue inferior al 3% en 2010.

Precio

Precio nominal y ajustado por inflación del petróleo crudo en dólares estadounidenses, 1861–2015.
Precio del crudo WTI
Comerciantes de petróleo, Houston, 2009
Precio nominal del petróleo de 1861 a 2020 de Our World in Data

El precio del petróleo , o el precio del petróleo, generalmente se refiere al precio al contado de un barril (159 litros) de petróleo crudo de referencia, un precio de referencia para compradores y vendedores de petróleo crudo como West Texas Intermediate (WTI), Brent Crude , Dubai Crude , OPEP Reference Basket , Tapis crudo , Bonny Light , Urals oil , Isthmus y Western Canadian Select (WCS). Los precios del petróleo están determinados por la oferta y la demanda mundial, en lugar del nivel de producción nacional de cualquier país.

El precio mundial del petróleo crudo fue relativamente constante en el siglo XIX y principios del siglo XX. Esto cambió en la década de 1970, con un aumento significativo en el precio del petróleo a nivel mundial. Históricamente ha habido una serie de impulsores estructurales de los precios mundiales del petróleo, incluidos los choques en la oferta, la demanda y el almacenamiento de petróleo, y los choques en el crecimiento económico mundial que afectan los precios del petróleo. Los eventos notables que impulsaron fluctuaciones significativas de precios incluyen el embargo de petróleo de la OPEP de 1973 contra las naciones que habían apoyado a Israel durante la guerra de Yom Kippur que resultó en la crisis del petróleo de 1973 , la revolución iraní en la crisis del petróleo de 1979 y la crisis financiera de 2007-2008 , y la El exceso de oferta de petróleo más reciente de 2013 que condujo a las "mayores caídas de los precios del petróleo en la historia moderna" entre 2014 y 2016. La caída del 70% en los precios mundiales del petróleo fue "una de las tres mayores caídas desde la Segunda Guerra Mundial, y la más duradera desde el colapso impulsado por la oferta de 1986". Para 2015, Estados Unidos se había convertido en el tercer mayor productor de petróleo, pasando de importador a exportador.

La guerra de precios del petróleo entre Rusia y Arabia Saudita de 2020 resultó en una disminución del 65% en los precios mundiales del petróleo al comienzo de la pandemia de COVID-19 . En 2021, los precios récord de la energía fueron impulsados ​​por un aumento global de la demanda a medida que el mundo se recuperaba de la recesión del COVID-19 . Para diciembre de 2021, un repunte inesperado en la demanda de petróleo de Estados Unidos, China e India, junto con las "demandas de mantener el límite en el gasto" de los inversores de la industria del esquisto de EE. El 18 de enero de 2022, cuando el precio del crudo Brent alcanzó su nivel más alto desde 2014 (88 dólares), surgieron preocupaciones sobre el aumento del costo de la gasolina, que alcanzó un récord en el Reino Unido.

Comercio

El petróleo crudo se negocia como un futuro en la bolsa Nymex. Los contratos de futuros son acuerdos en los que compradores y vendedores acuerdan comprar y entregar cantidades específicas de petróleo crudo físico en una fecha determinada en el futuro. Cada contrato cubre 1000 barriles y se puede comprar hasta nueve años en el futuro. A continuación se presentan las especificaciones del contrato de petróleo crudo:

Especificaciones del contrato
Petróleo crudo (CLA)
Tamaño del contrato: 1000 barriles
Intercambio: NYMEX
Sector: Energía
Tamaño de marca: 0.01
Valor de marca: 10 dólares
BPV: 1000
Denominación: Dólar estadounidense
Decimal: 2

Usos

La estructura química del petróleo es heterogénea , compuesta por cadenas hidrocarbonadas de diferente longitud. Debido a esto, el petróleo se puede llevar a las refinerías de petróleo y los hidrocarburos químicos se separan por destilación y se tratan mediante otros procesos químicos , para ser utilizados para una variedad de propósitos. El costo total por planta es de unos 9 mil millones de dólares.

Combustibles

Las fracciones de destilación más comunes del petróleo son los combustibles . Los combustibles incluyen (al aumentar el rango de temperatura de ebullición):

Fracciones comunes del petróleo como combustibles
Fracción Intervalo de ebullición °C
Gas licuado de petróleo (GLP) −40
Butano −12 a −1
Gasolina / Gasolina −1 a 110
Combustible para aviones 150 a 205
Queroseno 205 a 260
Gasolina 205 a 290
Combustible diesel 260 a 315

Clasificación del petróleo según su composición química.

clase de petroleo Composición de la fracción de 250–300 °C,
wt. %
Par. siesta aromático Cera Asf.
parafínico 46–61 22–32 12–25 1.5–10 0–6
Parafínico-nafténico 42–45 38–39 16–20 1–6 0–6
nafténico 15–26 61–76 8–13 Rastro 0–6
Parafínico-nafténico-aromático 27–35 36–47 26–33 0.5–1 0–10
Aromático 0–8 57–78 20–25 0–0.5 0–20

Otros derivados

Ciertos tipos de hidrocarburos resultantes pueden mezclarse con otros no hidrocarburos para crear otros productos finales:

Uso por país

Estadísticas de consumo

Consumo

Según la estimación de la Administración de Información de Energía de EE. UU. (EIA) para 2017, el mundo consume 98,8 millones de barriles de petróleo cada día.

Consumo de petróleo per cápita (los colores más oscuros representan más consumo, el gris representa sin datos) (fuente: ver descripción del archivo) .
   > 0.07
  0,07–0,05
  0.05–0.035
  0,035–0,025
  0,025–0,02
  0.02–0.015
  0,015–0,01
  0,01–0,005
  0,005–0,0015
   < 0.0015

Esta tabla ordena la cantidad de petróleo consumido en 2011 en miles de barriles (1000 bbl) por día y en miles de metros cúbicos (1000 m 3 ) por día:

nación consumidora 2011 (1000 bbl/
día)
(1000 m 3 /
día)
Población
en millones
bbl/año
per cápita
m 3 /año
per cápita
Producción/
consumo nacional
Estados Unidos 1 18.835,5 2,994.6 314 21.8 3.47 0.51
Porcelana 9,790.0 1.556,5 1345 2.7 0.43 0.41
Japón 2 4,464.1 709.7 127 12.8 2.04 0.03
India 2 3,292.2 523.4 1198 1 0.16 0.26
Rusia 1 3.145,1 500.0 140 8.1 1.29 3.35
Arabia Saudita ( OPEP ) 2.817,5 447.9 27 40 6.4 3.64
Brasil 2,594.2 412.4 193 4.9 0.78 0.99
Alemania 2 2.400,1 381.6 82 10.7 1.70 0.06
Canadá 2,259.1 359.2 33 24.6 3.91 1.54
Corea del Sur 2 2,230.2 354.6 48 16.8 2.67 0.02
México 1 2.132,7 339.1 109 7.1 1.13 1.39
Francia 2 1.791,5 284.8 62 10.5 1.67 0.03
Irán ( OPEP ) 1.694,4 269.4 74 8.3 1.32 2.54
Reino Unido 1 1.607,9 255.6 61 9.5 1.51 0,93
Italia 2 1.453,6 231.1 60 8.9 1.41 0.10

Fuente: Administración de Información de Energía de EE . UU.

Datos de población:

1 pico de producción de petróleo ya superado en este estado

2 Este país no es un gran productor de petróleo

Producción

Principales países productores de petróleo
Mapa mundial con países por producción de petróleo (información de 2006 a 2012).

En el lenguaje de la industria petrolera, la producción se refiere a la cantidad de crudo extraído de las reservas, no a la creación literal del producto.

País Producción de petróleo
( bbl /día, 2016)
1  Rusia 10,551,497
2  Arabia Saudita ( OPEP ) 10,460,710
3  Estados Unidos 8,875,817
4  Irak ( OPEP ) 4,451,516
5  Irán ( OPEP ) 3,990,956
6  China, República Popular de 3,980,650
7  Canadá 3,662,694
8  Emiratos Árabes Unidos ( OPEP ) 3,106,077
9  Kuwait ( OPEP ) 2,923,825
10  Brasil 2,515,459
11  Venezuela ( OPEP ) 2,276,967
12  México 2,186,877
13  Nigeria ( OPEP ) 1,999,885
14  Angola ( OPEP ) 1,769,615
15  Noruega 1,647,975
dieciséis  Kazajstán 1,595,199
17  Catar ( OPEP ) 1,522,902
18  Argelia ( OPEP ) 1,348,361
19  Omán 1,006,841
20  Reino Unido 939,760

Exportación

Exportaciones de petróleo por país (2014) de Harvard Atlas of Economic Complexity .
Exportaciones de petróleo por país (barriles por día, 2006).

En orden de exportaciones netas en 2011, 2009 y 2006 en miles de bbl / dy miles de m 3 /d:

# nación exportadora 10 3 bbl/día (2011) 10 3 m 3 /día (2011) 10 3 bbl/día (2009) 10 3 m 3 /d (2009) 10 3 bbl/día (2006) 10 3 m 3 /día (2006)
1 Arabia Saudita (OPEP) 8,336 1,325 7,322 1,164 8,651 1,376
2 Rusia 1 7,083 1,126 7,194 1,144 6,565 1,044
3 Irán (OPEP) 2,540 403 2,486 395 2,519 401
4 Emiratos Árabes Unidos (OPEP) 2,524 401 2,303 366 2,515 400
5 Kuwait (OPEP) 2,343 373 2,124 338 2,150 342
6 Nigeria (OPEP) 2,257 359 1,939 308 2,146 341
7 Irak (OPEP) 1,915 304 1,764 280 1,438 229
8 Angola (OPEP) 1,760 280 1,878 299 1,363 217
9 Noruega 1 1,752 279 2,132 339 2,542 404
10 Venezuela (OPEP) 1 1,715 273 1,748 278 2,203 350
11 Argelia (OPEP) 1 1,568 249 1,767 281 1,847 297
12 Catar (OPEP) 1,468 233 1,066 169
13 Canadá 2 1,405 223 1,168 187 1,071 170
14 Kazajstán 1,396 222 1,299 207 1,114 177
15 Azerbaiyán 1 836 133 912 145 532 85
dieciséis Trinidad y Tabago 1 177 112 167 160 155 199

Fuente: Administración de Información de Energía de EE . UU.

1 pico de producción ya pasó en este estado

2 Las estadísticas canadienses se complican por el hecho de que es importador y exportador de petróleo crudo y refina grandes cantidades de petróleo para el mercado estadounidense. Es la principal fuente de importaciones estadounidenses de petróleo y productos, con un promedio de 2 500 000 bbl/d (400 000 m 3 /d) en agosto de 2007.

La producción/consumo mundial total (a partir de 2005) es de aproximadamente 84 millones de barriles por día (13.400.000 m 3 /d).

Importación

Importaciones de petróleo por país (barriles por día, 2006).

En orden de importaciones netas en 2011, 2009 y 2006 en miles de bbl / dy miles de m 3 /d:

# nación importadora 10 3 bbl/día (2011) 10 3 m 3 /día (2011) 10 3 bbl/día (2009) 10 3 m 3 /día (2009) 10 3 bbl/día (2006) 10 3 m 3 /día (2006)
1 Estados Unidos 1 8,728 1,388 9,631 1,531 12,220 1,943
2 Porcelana 5,487 872 4,328 688 3,438 547
3 Japón 4,329 688 4,235 673 5,097 810
4 India 2,349 373 2,233 355 1,687 268
5 Alemania 2,235 355 2,323 369 2,483 395
6 Corea del Sur 2,170 345 2,139 340 2,150 342
7 Francia 1,697 270 1,749 278 1,893 301
8 España 1,346 214 1,439 229 1,555 247
9 Italia 1,292 205 1,381 220 1,558 248
10 Singapur 1,172 186 916 146 787 125
11 República de China (Taiwán) 1,009 160 944 150 942 150
12 Países Bajos 948 151 973 155 936 149
13 Pavo 650 103 650 103 576 92
14 Bélgica 634 101 597 95 546 87
15 Tailandia 592 94 538 86 606 96

Fuente: Administración de Información de Energía de EE . UU.

1 pico de producción de petróleo esperado en 2020

Consumidores no productores

Países cuya producción de petróleo es el 10% o menos de su consumo.

# nación consumidora (bbl/día) (m 3 /día)
1 Japón 5.578.000 886,831
2 Alemania 2,677,000 425,609
3 Corea del Sur 2,061,000 327,673
4 Francia 2,060,000 327,514
5 Italia 1,874,000 297,942
6 España 1,537,000 244,363
7 Países Bajos 946,700 150,513
8 Pavo 575,011 91,663

Fuente: CIA World Factbook

Efectos ambientales

Derrame de combustible diesel en una carretera.

Cambio climático

A partir de 2018, aproximadamente una cuarta parte de las emisiones globales anuales de gases de efecto invernadero es el dióxido de carbono de la quema de petróleo (más las fugas de metano de la industria). Junto con la quema de carbón, la combustión del petróleo es el mayor contribuyente al aumento del CO 2 atmosférico . El CO 2 atmosférico ha aumentado en los últimos 150 años a los niveles actuales de más de 415  ppmv , desde las 180–300 ppmv de los 800 000 años anteriores . El aumento de la temperatura del Ártico ha reducido la capa de hielo mínima del Ártico a 4 320 000 km 2 (1 670 000 millas cuadradas), una pérdida de casi la mitad desde que comenzaron las mediciones satelitales en 1979.

Acidificación del agua de mar.

La acidificación de los océanos es el aumento de la acidez de los océanos de la Tierra causado por la absorción de dióxido de carbono (CO 2 ) de la atmósfera . Este aumento en la acidez inhibe toda la vida marina, lo que tiene un mayor impacto en los organismos más pequeños, así como en los organismos con caparazón (ver vieiras ).

Extracción

La extracción de petróleo es simplemente la extracción de petróleo del yacimiento (piscina de petróleo). El petróleo a menudo se recupera como una emulsión de agua en petróleo, y se utilizan productos químicos especiales llamados desemulsionantes para separar el petróleo del agua. La extracción de petróleo es costosa y, a menudo, dañina para el medio ambiente. La exploración y extracción de petróleo en alta mar perturba el entorno marino circundante.

Derrames de petróleo

Kelp después de un derrame de petróleo.
Derrame de petróleo del derrame de petróleo de Montara en el mar de Timor, septiembre de 2009.
Voluntarios limpiando las secuelas del derrame de petróleo del Prestige .

Los derrames de petróleo crudo y combustible refinado por accidentes de buques cisterna han dañado los ecosistemas naturales y los medios de vida humanos en Alaska , el Golfo de México , las Islas Galápagos , Francia y muchos otros lugares .

La cantidad de petróleo derramado durante accidentes ha variado desde unos pocos cientos de toneladas hasta varios cientos de miles de toneladas (por ejemplo, derrame de petróleo de Deepwater Horizon , SS Atlantic Empress , Amoco Cadiz ). Los derrames más pequeños ya han demostrado tener un gran impacto en los ecosistemas, como el derrame de petróleo del Exxon Valdez .

Los derrames de petróleo en el mar son generalmente mucho más dañinos que los de la tierra, ya que pueden extenderse por cientos de millas náuticas en una delgada 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 cubre. Los derrames de petróleo en tierra se pueden contener más fácilmente si una presa de tierra improvisada se puede demoler rápidamente alrededor del lugar del derrame antes de que la mayor parte del petróleo se escape, y los animales terrestres pueden evitar el petróleo más fácilmente.

El control de los derrames de petróleo es difícil, requiere métodos ad hoc y, a menudo, una gran cantidad de mano de obra. El lanzamiento de bombas y artefactos incendiarios desde aeronaves sobre el naufragio del SS  Torrey Canyon produjo malos resultados; las técnicas modernas incluirían bombear el petróleo del naufragio, como en el derrame de petróleo del Prestige o el derrame de petróleo del Erika .

Aunque el petróleo crudo se compone predominantemente de varios hidrocarburos, ciertos compuestos heterocíclicos de nitrógeno, como la piridina , la picolina y la quinolina , se informan como contaminantes asociados con el petróleo crudo, así como con las instalaciones que procesan esquisto bituminoso o carbón, y también se han encontrado en madera heredada. sitios de tratamiento Estos compuestos tienen una solubilidad en agua muy alta y, por lo tanto, tienden a disolverse y moverse con el agua. Se ha demostrado que ciertas bacterias naturales, como Micrococcus , Arthrobacter y Rhodococcus , degradan estos contaminantes.

Debido a que el petróleo es una sustancia natural, su presencia en el medio ambiente no tiene por qué ser el resultado de causas humanas tales como accidentes y actividades rutinarias ( exploración sísmica , perforación , extracción, refinación y combustión). Fenómenos tales como filtraciones y pozos de alquitrán son ejemplos de áreas que el petróleo afecta sin la participación del hombre.

bolas de alquitrán

Una bola de alquitrán es una gota de petróleo crudo (que no debe confundirse con el alquitrán , que es un producto hecho por el hombre derivado de los pinos o refinado del petróleo) que ha sido erosionado después de flotar en el océano. Las bolas de alquitrán son un contaminante acuático en la mayoría de los ambientes, aunque pueden ocurrir naturalmente, por ejemplo, en el Canal de Santa Bárbara de California o en el Golfo de México frente a Texas. Su concentración y características se han utilizado para evaluar la extensión de los derrames de petróleo . Su composición se puede utilizar para identificar sus fuentes de origen, y las propias bolas de alquitrán pueden dispersarse a largas distancias por las corrientes marinas profundas. Se descomponen lentamente por bacterias, incluidas Chromobacterium violaceum , Cladosporium resinae , Bacillus submarinus , Micrococcus varians , Pseudomonas aeruginosa , Candida marina y Saccharomyces estuari .

ballenas

James S. Robbins ha argumentado que la llegada del queroseno refinado con petróleo salvó de la extinción a algunas especies de grandes ballenas al proporcionar un sustituto económico del aceite de ballena , eliminando así el imperativo económico de la caza de ballenas con botes abiertos , pero otros dicen que los combustibles fósiles aumentaron la caza de ballenas. con la mayoría de las ballenas muertas en el siglo XX.

Alternativas

En 2018 el transporte por carretera utilizó el 49% del petróleo, la aviación el 8% y usos distintos a la energía el 17%. Los vehículos eléctricos son la principal alternativa para el transporte por carretera y el biojet para la aviación. Los plásticos de un solo uso tienen una alta huella de carbono y pueden contaminar el mar, pero a partir de 2022 las mejores alternativas no están claras.

Relaciones Internacionales

El control de la producción de petróleo ha sido un importante impulsor de las relaciones internacionales durante gran parte de los siglos XX y XXI. Organizaciones como la OPEP han jugado un papel descomunal en la política internacional. Algunos historiadores y comentaristas han llamado a esto la " Era del petróleo ". Con el auge de la energía renovable y el cambio climático, algunos comentaristas esperan un realineamiento del poder internacional lejos de los petroestados .

Corrupción

Las rentas del petróleo a menudo se consideran relacionadas con la corrupción en la literatura política. Un estudio de 2011 encontró que las rentas del petróleo aumentaron la corrupción en países con una fuerte participación del gobierno en la producción de petróleo. El estudio encontró que "un aumento en las rentas petroleras aumenta significativamente la corrupción" y "deteriora significativamente los derechos políticos". Los investigadores señalaron que la explotación petrolera les dio a los políticos "un incentivo para extender las libertades civiles pero reducir los derechos políticos en presencia de ganancias inesperadas del petróleo para evadir la redistribución y el conflicto".

Conflicto

La producción de petróleo está estrechamente relacionada con los conflictos: ya sea a través de agresiones directas como la invasión estadounidense de Irak, guerras comerciales como la guerra de precios del petróleo entre Rusia y Arabia Saudita en 2020 , o alimentando conflictos en regiones como la financiación del Estado Islámico de Irak y el Levante. en la guerra civil siria .

OPEP

La Organización de Países Exportadores de Petróleo ( OPEP , / ˈ oʊ p ɛ k / OH -pek ) es una organización intergubernamental de 13 países. Fundada el 14 de septiembre de 1960 en Bagdad por los primeros cinco miembros ( Irán , Irak , Kuwait , Arabia Saudita y Venezuela ), desde 1965 tiene su sede en Viena , Austria, aunque Austria no es un estado miembro de la OPEP. En septiembre de 2018, los 13 países miembros representaban aproximadamente el 44 % de la producción mundial de petróleo y el 81,5 % de las reservas probadas de petróleo del mundo , lo que otorga a la OPEP una gran influencia en los precios mundiales del petróleo que antes determinaban las llamadas " Siete Hermanas ". Agrupación de multinacionales petroleras.

La formación de la OPEP marcó un punto de inflexión hacia la soberanía nacional sobre los recursos naturales , y las decisiones de la OPEP han llegado a desempeñar un papel destacado en el mercado mundial del petróleo y las relaciones internacionales . El efecto puede ser particularmente fuerte cuando las guerras o los desórdenes civiles provocan interrupciones prolongadas en el suministro. En la década de 1970, las restricciones en la producción de petróleo dieron lugar a un aumento espectacular de los precios del petróleo y de los ingresos y la riqueza de la OPEP, con consecuencias duraderas y de largo alcance para la economía mundial . En la década de 1980, la OPEP comenzó a establecer objetivos de producción para sus países miembros; generalmente, cuando se reducen las metas, los precios del petróleo aumentan. Esto ha ocurrido más recientemente a partir de las decisiones de la organización de 2008 y 2016 para recortar el exceso de oferta.

Los economistas han caracterizado a la OPEP como un ejemplo de libro de texto de un cártel que coopera para reducir la competencia en el mercado , pero cuyas consultas están protegidas por la doctrina de la inmunidad estatal bajo el derecho internacional . En las décadas de 1960 y 1970, la OPEP reestructuró con éxito el sistema mundial de producción de petróleo para que la autoridad de toma de decisiones y la gran mayoría de las ganancias estén en manos de los países productores de petróleo. Desde la década de 1980, la OPEP ha tenido un impacto limitado en el suministro mundial de petróleo y la estabilidad de los precios, ya que los miembros hacen trampa con frecuencia en sus compromisos mutuos y los compromisos de los miembros reflejan lo que harían incluso en ausencia de la OPEP.

Los miembros actuales de la OPEP son Argelia , Angola , Guinea Ecuatorial , Gabón , Irán , Irak , Kuwait , Libia , Nigeria , la República del Congo , Arabia Saudita , los Emiratos Árabes Unidos y Venezuela . Ecuador , Indonesia y Qatar son ex miembros de la OPEP. Un grupo más grande llamado OPEP+ se formó a fines de 2016 para tener más control sobre el mercado mundial de petróleo crudo.

Producción futura

Producción mundial de petróleo 2011-2022 promedio de barriles por día

El consumo en los siglos XX y XXI se ha visto fuertemente impulsado por el crecimiento del sector del automóvil. El exceso de petróleo de 1985-2003 incluso impulsó las ventas de vehículos de bajo consumo de combustible en los países de la OCDE . La crisis económica de 2008 parece haber tenido algún impacto en las ventas de este tipo de vehículos; aún así, en 2008 el consumo de petróleo mostró un pequeño aumento.

En 2016, Goldman Sachs predijo una menor demanda de petróleo debido a las preocupaciones de las economías emergentes, especialmente China. Los países BRICS (Brasil, Rusia, India, China, Sudáfrica) también podrían entrar en acción, ya que China tuvo brevemente el mayor mercado de automóviles en diciembre de 2009. A largo plazo, persisten las incertidumbres; la OPEP cree que los países de la OCDE impulsarán políticas de bajo consumo en algún momento en el futuro; cuando eso suceda, definitivamente frenará las ventas de petróleo, y tanto la OPEP como la Administración de Información Energética (EIA) siguieron reduciendo sus estimaciones de consumo para 2020 durante los últimos cinco años. Una revisión detallada de las proyecciones petroleras de la Agencia Internacional de Energía ha revelado que las revisiones de la producción, el precio y las inversiones mundiales del petróleo han sido motivadas por una combinación de factores de oferta y demanda. En conjunto, las proyecciones convencionales No OPEP se han mantenido bastante estables en los últimos 15 años, mientras que las revisiones a la baja se asignaron principalmente a la OPEP. Las recientes revisiones al alza son principalmente el resultado del petróleo de arenas compactas de EE.UU.

La producción también enfrentará una situación cada vez más compleja; mientras que los países de la OPEP todavía tienen grandes reservas a bajos precios de producción, los depósitos recién descubiertos a menudo conducen a precios más altos; Gigantes offshore como Tupi , Guara y Tiber demandan altas inversiones y capacidades tecnológicas cada vez mayores. Yacimientos subsalinos como Tupi eran desconocidos en el siglo XX, principalmente porque la industria no podía sondearlos. Las técnicas de recuperación mejorada de petróleo (EOR) (ejemplo: DaQing , China) seguirán desempeñando un papel importante en el aumento del petróleo recuperable del mundo.

La disponibilidad esperada de recursos petroleros siempre ha sido de alrededor de 35 años o incluso menos desde el inicio de la exploración moderna. La constante del petróleo , un juego de palabras interno en la industria alemana, se refiere a ese efecto.

Un número creciente de campañas de desinversión de los principales fondos impulsadas por las nuevas generaciones que cuestionan la sostenibilidad del petróleo pueden obstaculizar la financiación de la prospección y producción de petróleo en el futuro.

pico del petróleo

El pico del petróleo es un término que se aplica a la proyección de que la producción futura de petróleo (ya sea para pozos de petróleo individuales, campos petroleros completos, países completos o producción mundial) eventualmente llegará a su punto máximo y luego disminuirá a una tasa similar a la tasa de aumento antes del pico como estas reservas están agotadas. El pico de los descubrimientos de petróleo fue en 1965, y la producción de petróleo por año ha superado los descubrimientos de petróleo todos los años desde 1980. Sin embargo, esto no significa que la producción potencial de petróleo haya superado la demanda de petróleo.

Es difícil predecir el pico del petróleo en una región dada, debido a la falta de conocimiento y/o transparencia en la contabilidad de las reservas mundiales de petróleo. Con base en los datos de producción disponibles, los proponentes han pronosticado previamente que el pico mundial será en los años 1989, 1995 o 1995-2000. Algunas de estas predicciones datan de antes de la recesión de principios de la década de 1980 y la consiguiente reducción del consumo mundial, cuyo efecto fue retrasar varios años la fecha de cualquier punto máximo. Así como el pico en la producción de petróleo de EE. UU. en 1971 solo se reconoció claramente después del hecho, será difícil discernir un pico en la producción mundial hasta que la producción disminuya claramente.

En 2020, según Energy Outlook 2020 de BP , se había alcanzado el pico del petróleo debido al panorama energético cambiante junto con el costo económico de la pandemia de COVID-19 .

Si bien históricamente se ha prestado mucha atención al suministro máximo de petróleo, el enfoque se está desplazando cada vez más hacia la demanda máxima a medida que más países buscan la transición a la energía renovable. El índice GeGaLo de ganancias y pérdidas geopolíticas evalúa cómo la posición geopolítica de 156 países puede cambiar si el mundo hace una transición completa a los recursos de energía renovable. Se espera que los ex exportadores de petróleo pierdan poder, mientras que se espera que se fortalezcan las posiciones de los ex importadores de petróleo y los países ricos en recursos de energía renovable.

Petróleo no convencional

El petróleo no convencional es el petróleo producido o extraído utilizando técnicas distintas a los métodos convencionales. El cálculo del pico del petróleo ha cambiado con la introducción de métodos de producción no convencionales. En particular, la combinación de perforación horizontal y fracturamiento hidráulico ha resultado en un aumento significativo en la producción de áreas previamente no rentables. Los analistas esperaban que se gastarían $150 mil millones en desarrollar aún más los campos de petróleo de arenas compactas de América del Norte en 2015. El gran aumento en la producción de petróleo de arenas compactas es una de las razones detrás de la caída de precios a fines de 2014. Ciertos estratos de roca contienen hidrocarburos pero tienen baja permeabilidad y son no grueso desde una perspectiva vertical. Los pozos verticales convencionales no podrían recuperar económicamente estos hidrocarburos. La perforación horizontal, que se extiende horizontalmente a través de los estratos, permite que el pozo acceda a un volumen mucho mayor de los estratos. La fracturación hidráulica crea una mayor permeabilidad y aumenta el flujo de hidrocarburos hacia el pozo.

Hidrocarburos en otros mundos

En la luna más grande de Saturno, Titán , se producen naturalmente lagos de hidrocarburos líquidos que comprenden metano, etano, propano y otros constituyentes. Los datos recopilados por la sonda espacial Cassini-Huygens arrojan una estimación de que los lagos y mares visibles de Titán contienen alrededor de 300 veces el volumen de las reservas probadas de petróleo de la Tierra. Muestras perforadas de la superficie de Marte tomadas en 2015 por el Laboratorio de Ciencias de Marte del rover Curiosity han encontrado moléculas orgánicas de benceno y propano en muestras de rocas de 3 mil millones de años en el cráter Gale .

En ficción

La petroficción o ficción petrolera, es un género de ficción centrado en el papel del petróleo en la sociedad.

Ver también

notas

notas al pie

Referencias

Otras lecturas

enlaces externos