Petrolio - Tesina per tecnico industriale

COSA E’ IL PETROLIO

Il petrolio è’ un combustibile fossile, così come il carbone e i gas naturali; si presenta allo

stato liquido, oleoso, più o meno viscoso, di colore da bruno chiaro a nero, di odore spesso

sgradevole, si incontra in natura in rocce sedimentarie; trae origine da resti di piante e animali

morti centinaia di milioni di anni fa, quando il genere umano non era ancora comparso sulla Terra.

Quelle piante e quegli animali, esattamente come accade oggi, hanno accumulato l’energia

proveniente dal Sole e, dopo la loro morte, sono rimasti sepolti per milioni di anni fino a

trasformarsi in petrolio e carbone. Le piante e gli animali preistorici ci restituiscono oggi sotto forma

di calore ed energia elettrica l’energia solare accumulata in passato. Dai combustibili fossili, in

particolare dal petrolio, proviene la maggior parte dell’energia che utilizziamo attualmente. Si tratta

però di una fonte di energia non rinnovabile, e quindi destinata ad esaurirsi in periodi di tempo più

o meno lunghi. Più precisamente, il petrolio è una e altre

miscela naturale di idrocarburi liquidi

sostanze di origine fossile, contenuta in rocce impermeabili e associata a idrocarburi gassosi (gas)

e solidi (bitumi) in quantità minori.

Tutte le molecole degli idrocarburi esistenti sono costituite da due soli tipi di atomi: atomi di

carbonio e atomi di idrogeno. In base alla quantità di atomi di carbonio presenti nella molecola, gli

idrocarburi sono gassosi (fino a 4 atomi di C), liquidi (da 5 a 16 atomi) o solidi (oltre 16 atomi).

Gli idrocarburi costituiscono un’ampia categoria di sostanze, dal momento che il carbonio ha molte

possibilità di legarsi ad altri atomi di carbonio e idrogeno in catene aperte (lineari o ramificate),

chiuse (ad anelli, gli idrocarburi ciclici come il benzene ne hanno uno solo) o miste (con parti

aperte e parti ad anello).

Esistono migliaia d’idrocarburi con la stessa composizione chimica ma con una diversa struttura

molecolare (isomeri strutturali). Vi sono idrocarburi con legami semplici (gli alcani o idrocarburi

saturi, come il propano), doppi (gli alcheni, come il propilene) o tripli (gli alchini, come l’acetilene).

Trattando a caldo e in assenza d’aria gli idrocarburi più pesanti (questo processo è chiamato

cracking), è possibile romperne i legami e ottenere molecole più leggere e versatili con le quali si

compone l’infinita gamma dei prodotti petrolchimici.

ORIGINE DEL PETROLIO

Gli ambienti più favorevoli alla formazione di idrocarburi sono le aree marine con scarsa

circolazione sui fondali e continui apporti di detriti da parte dei fiumi (antichi mari o laghi), bacini

sedimentari dove la crosta terrestre si abbassa in modo graduale o accelerato in seguito a

processi geologici naturali. Qui vivono numerosi organismi, che dopo la morte si depositano sul

fondo e vengono continuamente ricoperti da detriti (terrosi e minerali). Gli strati di fango ricchi di

sostanza organica (roccia-madre) sprofondano lentamente sotto il peso di nuovi sedimenti. A

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determinate profondità e temperature la materia organica “matura”, trasformandosi prima in

(intorno ai 1000 metri e 50 gradi centigradi) e poi in idrocarburi veri e propri. La durata

“kerogene”

del processo varia da 10 a 100 milioni di anni a seconda che le temperature siano più o meno alte.

Se la sostanza organica è abbondante, si possono avere notevoli giacimenti di carbone e metano.

Se il kerogene non matura, ma lo si trova concentrato a percentuali superiori all’8%, è possibile

produrre petrolio liquido riscaldandolo artificialmente. Alle profondità maggiori si producono metano

e idrocarburi leggeri. A diversi chilometri dalla superficie e con temperature tra i 150 e i 200 gradi

centigradi, il kerogene si trasforma in grafite, carbonio puro cristallizzato.

I GIACIMENTI DI PETROLIO

Una volta formato, il petrolio viene “strizzato” fuori dalla roccia-madre (compressa dagli strati

sovrastanti) muovendosi prima attraverso le sue micro-fratture (migrazione primaria) e poi nei

canalini delle rocce permeabili adiacenti (migrazione secondaria). In certi casi, gli idrocarburi

possono raggiungere la superficie terrestre e disperdersi. In altri, la loro migrazione viene bloccata

da rocce impermeabili. In questo caso gli idrocarburi sono in trappola e si accumulano fino a

formare un giacimento.

Una trappola è composta da due elementi: in basso, una roccia serbatoio contiene il petrolio, e in

alto, una roccia di copertura lo trattiene. Le rocce di copertura hanno forma convessa verso l’alto e

sono impermeabili per meglio trattenere gli idrocarburi. Al contrario, le rocce serbatoio devono

essere permeabili e porose come spugne per permettere agli idrocarburi di muoversi al loro

interno, venendo così estratti con facilità. Una roccia serbatoio impregnata di idrocarburi

costituisce un giacimento le cui dimensioni dipendono dalla quantità di riserve originarie: dagli oltre

11 miliardi di tonnellate del giacimento di Ghawar (Arabia Saudita) a qualche centinaio per i

giacimenti più piccoli. Fig 1

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Il petrolio è stato trovato in tutti i Continenti. Le regioni petrolifere più importanti sono nel Medio

Oriente (coste del Golfo Persico, Arabia, Iran, Irak) nell'Africa settentrionale (Algeria, Tunisia,

Libia), negli Stati Uniti del Sud-Ovest (Texas/Oklahoma, Louisiana) e dell'Ovest (California), in

Venezuela, nell'URSS (Mar Caspio, Asia Centrale). Petrolio in quantità meno rilevante è prodotto

in molte altre regioni della Terra. L'Italia dispone di giacimenti di petrolio in Basilicata, in Sicilia

(Gela, Ragusa) e più piccoli in Abruzzo ed Emilia. Le riserve accertate ammontano a circa 95 Gt.

La ripartizione geografica ed i consumi sono riportati nella figura seguente

Si valuta che tutto il petrolio recuperabile esistente sulla Terra ammonti a circa 500 miliardi di t. E’

però certo che il petrolio non si forma con lo stesso ritmo con cui viene consumato. I giacimenti di

petrolio si trovano a profondità variabili da poche decine di metri a oltre 8000 metri, in rocce del

Paleozoico o più recenti.

ESTRAZIONE DEL PETROLIO

Perché il petrolio grezzo (e con esso il gas naturale) possa essersi conservato sono considerate

essenziali le seguenti condizioni:

1. Presenza di rocce-serbatoio, porose e fessurate, in grado di trattenere il petrolio (sabbie,

arenarie, calcari);

2. Presenza di rocce di copertura, impermeabili, al disopra delle rocce-serbatoio;il cosiddetto “arco

anticlinale” ha una cima compressa ed ha densità maggiore rispetto alle rocce circostanti

3. Configurazione « chiusa » degli strati di roccia, tale da impedire la fuga dei fluidi. Queste

condizioni definiscono una « trappola » potenziale, nella quale si può accumulare petrolio (assieme

ad acqua o a gas).

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Quando viene estratto, è bene che la portata di estrazione sia bassa, per mantenere il pozzo in

pressione e quindi risparmiare energia nel pompaggio. Il gas naturale e la CO fuoriusciti possono

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essere addirittura reimmessi nel pozzo per ripressurizzarlo. In queste condizioni (bassa portata e

riciclo a 9,6 Mpa) si recupera il 70% del grezzo presente nel pozzo. L’aria non sarebbe adatta

Quando il materiale è troppo pesante

per la ripressurizzazione in quanto deteriora il prodotto.

e necessita di fluidificazione per la estrazione, si può iniettare vapore o addirittura introdurre aria in

modo da bruciare una piccola parte del grezzo presente con generazione di calore e quindi

renderlo più fluido. Serbatoi di stoccaggio del greggio

L’ECONOMIA INTORNO AL PETROLIO

E’ noto che i prezzi delle materie prime e dei lavorati seguono le leggi del mercato, basate

sulla domanda e sull’offerta. Tuttavia quando la produzione è controllata da un ridotto numero di

attori è facile che questi ultimi possano condizionare il mercato sia per fini meramente speculativi

(per ottenere il massimo del guadagno) sia per fini politici. La storia ci può fornire a questo

proposito numerosi esempi. Il petrolio per l’importanza che riveste come fonte energetica e come

materia prima per l’industria chimica, è stato, è, e probabilmente lo sarà, oggetto di dispute tra i

popoli. I paesi industrializzati ne hanno bisogno per far funzionare il loro sistema produttivo mentre

i paesi produttori spesso come risorsa economica possiedono solo il petrolio. I Paesi produttori di

petrolio si sono associati per meglio sfruttare il loro potere contrattuale, costituendo l’OPEC

(Organization of the Petroleum Exporting Countries). Nella storia moderna non mancano gli usi

ricattatori di questa risorsa energetica, nonostante i crescenti sforzi nella ricerca di fonti alternative

e complementari al petrolio, dalla quale i Paesi industrializzati sono fortemente dipendenti

Per rimanere in tema, vediamo i principali condizionamenti subiti dal mercato del petrolio, che

sfociarono in vere o proprie sofferenze energetiche.

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LE CRISI ENERGETICHE

CRISI ENERGETICA DEI 1973

fu dovuta principalmente ad un'improvvisa e inaspettata interruzione del flusso

dell'approvvigionamento di petrolio dai paesi appartenenti all'Opec ai Paesi importatori dell'oro

nero. In quegli anni infatti la situazione mediorientale era incandescente: i Paesi arabi non avevano

ancora riconosciuto il diritto dello Stato di Israele ad esistere.

Nell'ottobre del 1973, il giorno dello (festività ebraica, da cui il

Contesto politico: Yom Kippur

nome Guerra dei Kippur), l'esercito egiziano attaccò Israele da sud, ovvero dalla penisola del Sinai

di concerto con quello siriano che attaccò invece da nord, dalle alture dei Golan. Israele si trovò in

grave difficoltà durante i primi giorni della guerra, ma dopo i primi momenti di smarrimento,

l'esercito israeliano risultò vincente su entrambi i fronti, tanto da arrivare a minacciare il Cairo. La

guerra finì dopo una ventina di giorni con la proclamazione di un cessate il fuoco tra le due parti.

Durante i combattimenti Egitto e Siria furono aiutati e supportati dalla quasi totalità dei Paesi arabi

e antiamericani, mentre Israele fu appoggiato da Stati Uniti e dai Paesi europei. Fu per punire

l'Occidente per la sua politica filo-israeliana che i Paesi Arabi appartenenti all'Opec bloccarono le

proprie esportazioni di petrolio verso questi paesi.

Questo processo portò all'innalzamento vertiginoso del prezzo del petrolio, che in molti casi

aumentò più del triplo rispetto alle tariffe precedenti. I governi dei Paesi dell'Europa Occidentale, i

più colpiti dal rincaro del prezzo dei petrolio, vararono provvedimenti per diminuirne il consumo e

per evitare gli sprechi.

In Italia il governo, varò un piano nazionale di per il risparmio

"austerità economica",

energetico, che prevedeva cambiamenti immediati: il divieto di circolare in auto la domenica, la fine

anticipata dei programmi televisivi, la riduzione dell'illuminazione stradale e commerciale. Insieme

a questi provvedimenti con effetti immediati il governo impostò anche una riforma energetica

complessiva con la costruzione, da parte dell'Enel, di centrali nucleari per limitare l'uso del greggio.

Conseguenze.

In Europa Occidentale la crisi energetica portò anche alla ricerca di nuove fonti di

approvvigionamento, che diede anche risultati positivi: la Norvegia trovò sui fondali dei mare del

Nord nuovi giacimenti petroliferi. Ci fu poi un forte interesse Verso nuove fonti di energia,

alternative al petrolio, come il gas naturale e l'energia atomica per cercare di limitare l'uso del

greggio e quindi anche la dipendenza energetica dai Paesi detentori del greggio. Infatti si diffuse la

consapevolezza della fragilità e della precarietà del sistema produttivo occidentale, le cui basi

poggiavano sui rifornimenti di energia da parte dì una tra le zone politicamente e socialmente più