Sursele naturale de hidrocarburi şi mediul.

Presentation

Sursele naturale de hidrocarburi şi mediul.

Executat: Guranda Gabriela

Ce inseamnă cuvîntul "hidrocarbură" ?

Hidrocarburile sunt compuși chimici ale căror molecule sunt formate doar din atomi de carbon și hidrogen. Acestea conțin un schelet format din atomi de carbon - numit catenă, legați între ei prin legături simple, duble sau triple, legăturile rămase fiind ocupate de atomi de hidrogen. În general, hidrocarburile sunt combustibili.

Surse naturale de hidrocarburi

• Cele mai importante surse de hidrocarburi sunt gazele naturale, petrolul si cărbunii de pămînt.
• Zăcăminte de gaze naturale, de obicei, le însotesc pe cele de petrol sau cărbune.

PETROLUL

Petrolul, sau țițeiul, împreună cu cărbunii și gazele naturale fac parte din zăcămintele de origine biogenă care se găsesc în scoarța pământului. Petrolul, care este un amestec de hidrocarburi solide și gazoase dizolvate într-un amestec de hidrocarburi lichide, este un amestec de substanțe lipofile. Țițeiul în stare brută (nerafinat) conține peste 17 000 de substanțe organice complexe, motiv pentru care este materia primă cea mai importantă pentru industria chimică (vopsele, medicamente, materiale plastice, etc.) și producerea carburanților.

Care este istoria petrolului?

Petrolul a fost descoperit în urmă cu câteva mii de ani. Având densitatea mai redusă decât a apei sărate, s-a găsit în caverne și zone cu straturi sedimentare calcaroase, argiloase, sau nisipoase de la suprafață, (în Germania, de exemplu, în jurul Hanovrei). În cazul în care straturile impermeabile de argilă sunt deasupra, nepermițând ieșirea la suprafață a petrolului, acesta se va găsi în straturile profunde de unde va fi extras prin sonde petroliere. Straturile de petrol situate la suprafață prin oxidare se transformă în asfalt acesta fiind deja descoperit în Orient în urmă cu cca. 12 000 de ani în Mesopotamia antică. Oamenii au învățat să folosească asfaltul, prin amestecare cu nisip și alte materiale ce etanșează pereții corăbiilor. Din timpul Babilonului provine denumirea de naptu (nabatu = luminează) care ne indică faptul că petrolul era utilizat la iluminat, acesta fiind amintit și în legile lui Hammurabi 1875 î.e.n. fiind prima dovadă istorică scrisă pentru reglementarea folosirii petrolului. Petroleum este un cuvânt de origine romană care provine din „oleum petrae“ = ulei de piatră denumire pe care romanii au preluat-o de la egipteni, care descoperă petrol la suprafață în regiunea munților Golfului Suez se presupune că în antichitate romanii foloseau petrolul ca lubrifiant la osiile carelor romane, sau în timpul Bizanțului acesta era parte componentă a focului grecesc o armă temută în luptele navale de odinioară. Petrolul era folosit și în medicina veche fiind vândut ca leac miraculos universal.

Petrolul brut din zacaminte se extrage cu ajutorul sondelor. Daca sonda atinge stratul de petrol atunci petrolul brut este impins in afara de presiunea gazului aflat in partea superioara, intocmai ca apa gazoasa dintr-un sifon. Daca stratul gazos natural a fost evacuat, petrolul este scos la suprafata prin pompare sau prin comprimare de gaze.

Compoziția petrolului

Hidrocarburile existente in petrol fac parte din urmatoarele clase : alcani , cicloalcani si hidrocarburi aromatice . Petrolul nu contine hidrocarburi aciclice nesaturate

• Alcanii intra in proportia cea mai mare in petrol. Ei se gasesc mai ales in fractiunile usoare. Astfel, gazele de sonda sunt alcatuite aproape numai din alcani inferiori, care se gasesc amestecati in zacamant (adeseori ei erup din pamant formand gaze naturale). In fractiunile cu puncte de fierbere mai inalte (fractiuni medii), proportia de alcani scade. In schimb, parafina care este formata din alcani cu un numar mare de atomi de carbon, peste 16 se gaseste in proportii ridicate in fractiunile de ulei.
• Hidrocarburile aromatice se gasesc in proportie mai redusa decat celelalte hidrocarburi. Totusi, proportia lor in petrol variaza in limite foare largi. Astfel in fractiunile usoare se gasesc in proportie de 4-20% hidrocarburi aromatice monociclice; in fractiunile care fierb peste 2000 C, creste continutul in compusi cu mai multe nuclee aromatice. Cu cat continutul in hidrocarburi aromatice din fractiunile grele este mai mare, cu atat petrolul respectiv contine mai mult asfalt.

• Cicloalcanii (naftenele) se gasesc de asemenea in proportie mare. In petroluri exista numai naftene cu cicluri de C5 si C6. In fractiunile inferioare se gasesc derivati ai ciclopentanului si ciclohexanului cu una sau mai multe catene alchilice de lungimi diferite. In fractiunile superioare sunt prezente naftene policiclice cu 2-6 cicluri, in ale caror molecule se gasesc si catene alchilice.

Compozitia chimica a petrolului

Care este impactul petrolului asupra mediului înconjurător?

Utilizarea petrolului provoacă poluări masive ale aerului în multe oraşe. Gazele de eşapament evacuate de autoturisme şi de alte maşini cu combustie internă conţin gaze otrăvitoare cum ar fi monoxidul de carbon, hidrocarburi nearse, oxizi de azot şi plumb. Unii dintre aceşti agenţi de poluare reacţionează cu lumina soarelui, producînd acel smog neplăcut, fotochimic, care pluteşte deasupra multor oraşe, cum ar fi Los Angeles sau Mexico City. Atunci cînd acizii de azot se combină cu picaturile de apă din nori, ia naştere ploaia acidă care poluează lacurile şi rîurile, distrugînd şi pădurile.pacura S-au făcut paşi importanţi pentru a micşora efectul gazelor de eşapament. Se produce benzină fără plumb, iar unele maşini sunt dotate cu filtre catalitice care transformă gazele nocive în gaze inofensive. Însa eficienţa acestor îmbunătăţiri este diminuată de creşterea consumului de petrol.

Poluarea apei cu reziduuri petroliere reprezintă o problemă deosebit de importantă şi greu de prevenit şi remediat. Afectează atît apele de suprafată , cît şi pe cele subterane . În prezent , acest gen de poluare a devenit ubicvitar , iar consecintele ei asupra proprietăţilor organoleptice ale apei , faunei şi florei acvatice sunt deosebit de nocive şi durabile . Reziduurile de petrol ajung în bazinele naturale de apă prin diversarea de ape reziduale rezultate de la rafinării , uzini de cracare şi alte instalaţii de prelucrare a ţiţeilui . Aceste reziduuri conduc la creşterea temperaturii şi turbidităţii , la formarea unei pelicule de petrol la suprafaţa apei sau a unor emulsii ( apă- petrol sau petrol-apă ) şi la schimbarea compoziţiei apei , prin dizolvarea în aceasta a substanţelor petroliere solubile , toxice în anumite concentraţii , pentru organismele acvatice , om şi animale .poluarea-aerului1 Indicatorii de poluare cu reziduuri petroliere sunt substanţele extractibile, ca indicatori chimic global, se evidenţiază totalitatea reziduurilor şi germenii petrol oxidanţi , ca indicator bacteriologic care, folosind pentru dezvoltarea lor substanţele petroliere , se înmulţesc cu atît mai puternic, cu cît acest substrat este în cantitate mai mare. Germenii petrol-oxidanţi sunt în acelaşi timp şi indicatori de autopurificare de reziduuri petroliere

GAZUL NATURAL

Gazul natural este un amestec de gaze, care poate fi foarte diferit după așezarea zăcământului. Cea mai mare parte este constituită din metan, la care se adaugă uneori cantități apreciabile de hidrocarburi saturate (alcani), metan (CH4), etan (C2H6), propan (C3H8), hidrocarburi nesaturate, alchene sau olefine, și hidrocarburi aromatice sau arene.Gazele naturale mai conțin: vapori de gaze condensate din care cauză mai sunt numite gaze umede, hidrogen sulfurat (H2S), care necesită îndepărtarea sulfului, și până la 9% dioxid de carbon (CO2) care diminuează calitatea gazului. În general, gazul natural are în compoziție 85% metan, 4% alți alcani (etan, propan, butan, pentan) și 11% gaze inerte (care nu ard). Deosebit de valoroase sunt gazele naturale care conțin heliu, aceste gaze fiind sursa principală de obținere a heliului.

Scurt istoric

Gazele naturale s-au format pe parcursul a milioane de ani din depunerile organice de pe fundul apelor oceanice, în lagune, golfuri sau în lacuri. Ele se găsesc de obicei singure în zăcămînt, formînd gaze naturale uscate sau neasociate în cantitați mai mici, adeseori asociate zacamintelor de petrol sau carbune, formaîd gaze naturale umede sau de sondă. Gazele naturale sunt cunoscute înca din antichitate, cînd chinezii le foloseau pentru extragerea sării din apa marină, pentru încalzit și iluminat, trasportîndu-le prin țevi de bambus. Comparativ cu petrolul, gazele naturale au început sa fie utilizate industrial mult mai tarziu; de exemplu, în S.U.A. extracția pe scară largă a început în 1930, în U.R.S.S. – dupa 1956, iar în țările din Orientul Apropiat și Mijlociu – după 1970.

Proprietăți

Gazul natural este un amestec puternic inflamabil, de regulă insipid și inodor (din care cauză pentru odorizare se adaugă gazului mercaptan cu scopul de a ușura detecta scurgerile) cu o temperatură de aprindere de circa 600 °C. Este un gaz mai ușor ca aerul; pentru arderea 1 m³N de gaz sunt necesari circa 10 m³N de aer. Gazul este clasificat după compoziție în diferite categorii, gaz sărac și gaz bogat. Gazul sărac are un procent mai ridicat de metan (87–99% volumic), pe când în gazul bogat conținutul în metan oscilează între 80 și 87% volumic, având în compoziție cantități mai mari de dioxid de carbon și azot. Densitatea este între 0,700–0,840 kg/m³

Compoziție și răspândire

Gazul natural este un amestec de gaze, care poate fi foarte diferit după așezarea zăcământului. Cea mai mare parte este constituită din metan, la care se adaugă uneori cantități apreciabile de hidrocarburi saturate (alcani), metan (CH4), etan (C2H6), propan (C3H8), hidrocarburi nesaturate, alchene sau olefine, și hidrocarburi aromatice sau arene care în lanțul formulei chimice au o legătură dublă (=) ca etena (etilena) C2H4. Alcanii ce au o structură chimică inelară mai sunt numiți și cicloalcani, având formula chimică generală CnH2n. Alchenele pot avea de asemenea forme ciclice ca ciclopentanul. Alchinele sunt hidrocarburi ce conțin mai multe triple legături chimice, cel mai reprezentativ fiind etina (acetilena): C2H2. Ultima grupă mai importantă a hidrocarburilor nesaturate este benzenul care are o formă structurală ciclică: C6H6; dintr-o subgrupă a acestor hidrocarburi aromatice face parte naftalina: C10H8, pe când terpenele (terebentina) nu sunt hidrocarburi pure din punct de vedere chimic. Gazele naturale mai conțin: vapori de gaze condensate din care cauză mai sunt numite gaze umede, hidrogen sulfurat (H2S), care necesită îndepărtarea sulfului, și până la 9% dioxid de carbon (CO2) care diminuează calitatea gazului. În general, gazul natural are în compoziție 85% metan, 4% alți alcani (etan, propan, butan, pentan) și 11% gaze inerte (care nu ard). Deosebit de valoroase sunt gazele naturale care conțin heliu, aceste gaze fiind sursa principală de obținere a heliului.

Utilizarea gazului:

generare de electricitate; utilizare casnică; transport; transport aerian. Gazul natural este folosit în toate sectoarele, în cantităţi diferite. Graficul de mai jos dă o idee de proporţia de utilizare a gazelor naturale pe sector.

Gazele Naturale si Poluarea

Prin arderea gazului natural rezultă apa şi dioxid de carbon. Acesta din urmă este unul dintre gazele care contribuie la încălzirea Planetei, fenomen numit efect de seră. El afectează în timp viaţa Planetei: se pot schimba anotimpurile, apar inundaţii, ninsori puternice sau secetă în unele zone ale Pamantului, dispar specii de animale şi plante. Alţi combustibili produc prin ardere mai multe reziduuri sub forma unor gaze periculoase. Unul dintre aceste gaze este dioxidul de sulf. Răspândit in atmosferă el se combină cu apa şi produce ploaia acidă, care dăunează plantelor, pământului, clădirilor şi chiar oamenilor. Funinginea şi fumul sunt alte efecte ale arderii petrolului şi cărbunelui. Ele sunt dăunătoare pentru sănătatea oamenilor : pot afecta vederea şi respiraţia. Sunt mult mai multe lucruri care dăunează mediului înconjurător şi îl poluează. Poluarea înseamnă orice lucru sau acţiune ce nu lasă mediul să fie aşa cum este el. Gunoaiele aruncate pe jos, sau mai grav, în păduri sau în mare, tăierea copacilor, pungile de plastic, acestea şi multe altele duc la îmbolnăvirea mediului. Ar fi mult mai bine dacă oamenii ar învăţa să respecte mediul şi să îl hrănească, aşa cum vă hrăneşte şi el pe voi.

Cărbunele

Cărbunele este o rocă sedimentară de culoare brun - neagră cu proprietăţi combustibile formată prin carbonizarea (îmbogăţirea în carbon în condiţiile lipsei oxigenului) resturilor unor plante din epocile geologice. Procesul de incarbonizare a plantelor preistorice s-a produs cu milioane de ani în urmă. Dupa continutul de carbon se disting patru specii principale de carbuni fosili :

• Turba
• Lignitul
• Huila
• Antracitul

COMPOZIŢIE

În tehnică, compoziția cărbunilor se exprimă parțial în elemente chimice, carbon (C), hidrogen (H), azot (N), oxigen (O) și sulf (S), parțial în substanțe ca masa minerală (A - de:Asche, en:ash) și umiditatea (W - de:Wasser, en:water). Compoziția se poate exprima ca:

• masă organică, care conține C, H, N, O și S din combinațiile organice;
• masă combustibilă (en:DAF - dry, ash free), care conține și S din combinațiile minerale (pirite), care arde și el, adică tot ce arde - ceea ce nu arde (masa minerală plus umiditatea) este balastul;
• masă anhidră, care conține și masa minerală, adică tot, mai puțin apa;
• masa uscată la aer (masa pentru analiză), care conține și umiditatea de constituție și cea higroscopică, compoziție folosită în determinările de laborator, fiind stabilă;
• masa inițială (en:raw), care conține și umiditatea de îmbibație, adică compoziția cărbunelui introdus în focare.

În timpul încălzirii, din cărbune se degajă gaze combustibile, numite materii volatile. Cu cât se degajă mai multe materii volatile, cu atât cărbunele se aprinde mai ușor. Prin aprindere și ardere cărbunele degajă căldură. Cantitatea de căldură eliberată prin arderea completă a unui kilogram de combustibil (aici cărbune) este puterea calorifică (sau căldura de ardere) a combustibilului, care în SI se exprimă în MJ/kg. În practică, utilă este puterea calorifică inferioară (Qi).

turba

Este o varietate de cărbune inferior, o rocă sedimentară de culoare cafenie-închisă sau neagră, care s-a format prin descompunerea lentă şi carbonizarea partială a materialului vegetal acumulat în mlaştini neaerisite, care se întrebuintează drept combustibil şi, în special, ca îngrăşământ natural.

Lignitul

Lignitul este un cărbune natural de calitate inferioară, de culoare brună-negricioasă şi foarte fărâmicios. Nu este rezistent.Spre a fi utilizat drept combustibil, lignitul poate fi prezentat sub formă de brichete. Lignitul este un cărbune non-aglutinant cu o putere calorică brută de sub 23 860 kJ/kg

Huila

Este un tip de cărbune tare ce contine o substantă asemănătoare cu smoala, numită bitum. Este un cărbune cu un potential energetic mai înalt decât lignitul, dar mai scăzut decât antracitul. Huila s-a format prin compresie diagenetică şi submetamorfică a materialului din turbării. Din huilă se preapara cocsul, folosit în cuptoare la topirea metalelor. Mai este folosită la fabricarea medicamentelor şi a vopselelor

Antracitul

Este o varietate de cărbune superior, de culoare neagră, luciu semimetalic şi spărtură concoidală, caracterizat prin cel mai mare continut procentual de carbon (92-98%) şi cele mai putine impurităti dintre toti cărbunii. Are putere calorifică mare (8 200-9 000 calorii). Dintre toti cărbunii, dă cea mai multă căldură şi cel mai putin fum. Deoarece antracitul se găseşte la adâncimi foarte mari, el este foarte greu de extras.

În concluzie, carbunele se foloseste: Drept combustibil, atât casnic, cât si în producerea de curent electric produs cu ajutorul turbinelor din termocentrale. Prin ardere carbunele elibereaza caldura si produce gaze de ardere ca dioxid de carbon, dioxid de sulf si vapori de apa. Ca materie prima în industria chimica si în metalurgie. O importanta mare o prezinta cocsul care este folosit drept combustibil în încalzire (înlocuitor al gazelor naturale) si de asemenea ca reducator al minereurilor feroase în furnale.

MULŢUMESC!