El petróleo es un recurso energético fósil no renovable del cual el ser humano, especialmente desde el siglo XX, ha obtenido un gran provecho. Este líquido oleoso, de color oscuro, olor fuerte, que flota en el agua, que se ha formado bajo la superficie de la tierra, que se ha denominado “petróleo crudo”, simplemente “crudo” y también “oro negro”, es en realidad un recurso de un valor incalculable.
En efecto, cada día usamos los productos derivados del petróleo crudo principalmente como combustibles y otras formas. Por consiguiente, se podría decir que nuestra forma de vida depende de la existencia del petróleo y que estamos tan habituados a disponer de estos productos y quemarlos que no apreciamos el hecho que son productos no renovables, por lo que resulta necesario usarlos con racionalidad y economía para que sus reservas duren lo más posible.

Historia

Desde la Prehistoria se conocieron depósitos superficiales de petróleo, así, el hombre del paleolítico usaba la brea o alquitrán en sus construcciones. En la Biblia se menciona también como betún o como alquitrán (Génesis) y por mucho tiempo se empleó para el calafateado de los barcos y fabricación de antorchas.
También utilizaron el crudo las grandes civilizaciones antiguas, hace más de 2000 años.
Durante el renacimiento se destilaba el petróleo para obtener lubricantes y productos medicinales, pero la verdadera explotación del petróleo comenzó en el siglo XIX. Los cambios sociales que provocó el devenir de la Revolución Industrial, exigieron la búsqueda de un aceite combustible de buena calidad y barato para las lámparas en reemplazo del aceite de ballena que resultaba excesivamente caro y cuyo consumo estaba provocando la extinción de estos animales.
La Invención del Automóvil y las necesidades energéticas de la I Guerra Mundial convirtieron a la industria del petróleo en uno de los cimientos de la sociedad industrial.

Existen varias teorías para explicar el origen del petróleo.

• Hipótesis orgánica de Engler: Según esta teoría el petróleo proviene de zonas profundas de la tierra o mar, donde se formó hace millones de años. Esta teoría plantea que organismos vivos (peces, y pequeños animales acuáticos y especies vegetales), al morir se acumularon en el fondo del mar y se fueron mezclando y cubriendo con capas cada vez más gruesas de sedimento como lodo, fragmentos de tierra y rocas, formando depósitos sedimentarios llamados rocas generadoras de crudo. La acumulación de otras capas geológicas sobre estos depósitos formó la “roca madre” y generó condiciones de presión y temperatura lo que facilitó la acción de bacterias anaeróbicas para transformar lentamente la materia orgánica en hidrocarburos (compuestos de carbono e hidrógeno) con pequeñas cantidades de otros elementos.
  El petróleo no se encuentra distribuido de manera uniforme en el subsuelo y para que éste se aculume, deben cumplirse algunas condiciones básicas: Debe existir una roca permeable para que, bajo presión, el petróleo pueda moverse a través de los poros microscópicos de la roca y debe existir una roca impermeable dispuesta en forma tal, que evite la fuga del petróleo y el gas natural hacia la superficie.
  El material orgánico debe estar en abundancia para que se forme un yacimiento. Esta teoría es una de la más aceptadas ya que todos los yacimientos petroleros se han encontrado en terrenos sedimentarios y además en ellos, siempre se han encontrado restos fósiles de animales y vegetales.

  
• Hipótesis inorgánica de Mendeleev: Según esta teoría se habría originado por la acción del agua sobre carburos metálicos produciendo metano y acetileno. Los demás componentes se habrían generado por reacciones químicas posteriores. Esta teoría se ha descartado porque no justifica la presencia de restos fósiles de animales y vegetales en los yacimientos.
• Hipótesis inorgánica de Thomas Gold: Sugiere que el gas metano que suele encontrarse en los yacimientos de petróleo, pudo haberse generado a partir de los meteoritos que cayeron durante la formación de la Tierra hace millones de años. Esta teoría está generando cada día más adeptos debido a que la NASA ha probado que las atmósferas de otros planetas tienen gran contenido de metano.
  

Todos los tipos de petróleo están constituidos por una mezcla en la que coexisten compuestos sólidos, líquidos y gaseosos, denominados hidrocarburos, especialmente del tipo alcanos y aromáticos pesados. También suele contener pequeñas cantidades de compuestos de nitrógeno, azufre, oxígeno y elementos metálicos en muy pequeña cantidad (trazas).
El aspecto del petróleo puede ser el de un líquido de color que varía desde el amarillo pardo hasta el negro. Es insoluble en agua y su densidad está comprendida entre 0,75 y 0,95 g/mL, por lo tanto, es menos denso que el agua (densidad 1 g/mL).
Generalmente hay pequeñas cantidades de compuestos gaseosos disueltos en el líquido, pero si éstos se encuentran en mayor proporción, el yacimiento de petróleo está asociado con un depósito de gas natural.
La composición del petróleo varía con la procedencia, predominando determinados tipos de hidrocarburos.
Según esto, los diferentes crudos se clasifican en 3 grandes categorías:

• Petróleos del tipo parafínicos: Son de color claro, fluidos y de baja densidad (0,75 a 0,85 g/mL). De éstos se extrae gran cantidad de gasolina, queroseno y aceites lubricantes.
• Petróleos del tipo asfáltico: Son negros, viscosos y de elevada densidad (0,95 g/mL). De éstos se extrae poca gasolina y aceite combustible (fuel oil). Queda residuo asfáltico.
• Petróleos de base mixta: Tienen características y rendimientos entre las otras dos categorías.

¿Hidrocarburos?

Son compuestos orgánicos formados por átomos de hidrógeno y carbono solamente, los cuales se unen entre sí compartiendo electrones, formando un enlace covalente. Por lo tanto, los hidrocarburos se clasifican tomando en cuenta la forma de la estructura carbonada (el esqueleto de la la molécula) y los enlaces simples, dobles o triples que unen a los átomos de carbono. Por consiguiente, distinguir 3 grupos de hidrocarburos: acíclicos o alifáticos, cíclicos y aromáticos.

Hidrocarburos alifáticos: Son compuestos de cadena carbonada abierta que pueden presentar enlaces simples, dobles o triples. Por tanto, cuando los átomos de carbono se unen solo por enlaces simples, se denominan alcanos; si lo hacen con uno o más enlaces dobles, alquenos o alcenos, y si lo hacen con algún enlace triple, alquinos o alcinos.

Alcanos: CH4 Metano

Alcenos: CH2=CH2 Eteno

Alcinos: CH≡CH Etino o acetileno

Hidrocarburos aromáticos: Constituyen una clase enorme e importante de hidrocarburos y se basan el hidrocarburo llamado benceno, de fórmula molecular C6H6. Por tanto, son compuestos formados por ciclos que tienen varios enlaces dobles separados por enlaces simples. Esta característica les confiere propiedades especiales, razón por la cual se han clasificado separadamente

Hidrocarburos cíclicos: En estos compuestos, los átomos de carbono de la cadena están unidos en sus extremos formando ciclos o anillos. Dentro de los compuestos cíclicos hay compuestos que presentan más de un ciclo a la vez.

El petróleo, tal como se extrae de las profundidades de la tierra o del mar mediante perforaciones profundas, no es utilizable como combustible ya que requiere de altas temperaturas para arder. Para poder aprovecharlo como fuente de energía y/o materia prima es necesario separarlo en fracciones adecuadas para preparar, a partir de ellas, los productos para las diferentes aplicaciones que requiere el mercado.

Una vez que el crudo es extraído, se transfiere a depósitos donde se separa el agua, residuos sólidos y además el gas natural que contiene principalmente metano (80%), etano (10%) y propano más butano (10%). Luego, se transporta hacia las refinerías en camiones, trenes, barcos o a través de oleoductos.

En las refinerías se efectúan las separaciones en inmensas torres de fraccionamiento, sometiéndolo a destilación fraccionada conocida como proceso de Topping o destilación primaria. El fundamento de estas separaciones es la diferencia en el punto de ebullición de los componentes en una mezcla líquida. En las refinerías el proceso consiste en bombear continuamente el petróleo y calentarlo primero a temperaturas entre 370 – 400º C en una caldera para que ingrese, convertido en vapor, a lo torre de destilación. Los vapores suben a través de los pisos y en ese ascenso, se van enfriando y condensando las diferentes fracciones en los distintos niveles según la temperatura en que licuan. Las fracciones más livianas se condensan en los pisos superiores, más fríos; algunos gases sales y otros se condensan regresando como reflujo. En los pisos inferiores se condensan las fracciones más pesadas y en la base queda el residuo no vaporizado.

El residuo, también conocido como fuel oil (aceite combustible), se somete a una nueva destilación a alto vacío para recuperar más combustible. Mediante la destilación al vacío se consigue que estos hidrocarburos pesados destilen a más baja temperatura evitando la descomposición térmica. Se obtienen 2 fracciones, una de destilado y otra de residuos sólidos.

De la fracción destilada se obtienen lubricantes para motores de aviones y automóviles, parafina sólida y vaselina. También sirve como materia prima para preparar más gasolina y diesel. El residuo contiene asfalto y coque, utilizable este último como combustible en altos hornos. Casi el total del petróleo que se procesa en las refinerías se destina a ser usado como combustible, es decir, se quema. Entre los combustibles más importantes para la sociedad actual se encuentran la gasolina y el diesel.

A partir del petróleo se obtienen materias primas y diversas sustancias que son de una gran y variada utilidad en la vida cotidiana, por ejemplo, fertilizantes, lubricantes, productos alimenticios y medicinales, plásticos, materiales de construcción y fibras sintéticas.

La gasolina: La cantidad de gasolina virgen (no refinada) obtenida en el proceso de fraccionamiento del petróleo, depende si este es asfáltico o parafínico y como la gasolina es el combustible que hoy tiene mayor demanda, siempre será insuficiente, aún cuando se destilen crudos parafínicos que contienen un 30% de gasolina. Por otra parte, las características de esta gasolina no cumplen con los requerimientos para el buen funcionamiento de los motores de automóviles. Frente a estos problemas, lo científicos e ingenieros han desarrollado una serie de procesos para producir más y mejores gasolinas a partir de otras fracciones de petróleo destilado.

¿Cómo funciona el motor del automóvil?

El motor de los automóviles es de combustión interna o a explosión pues el combustible se quema en el interior de él. Una mezcla de aire y vapor de gasolina se comprime por medio de un pistón y luego se enciende mediante una bujía. La combustión de la gasolina debe provocar una expansión fuerte y uniforme para que fuerce al pistón hacia fuera e imprima fuerza al eje del motor. Si el gas arde muy rápido se produce una detonación que hace que el pistón reciba un impacto violento y se reduzca la eficiencia del motor. Este efecto puede deberse a una mala regulación de la cantidad de aire que se mezcla con la gasolina o al tipo de gasolina que se está usando, que se caracteriza por su octanaje.

El índice de octano de una gasolina es una medida de su capacidad antidetonante. Las gasolinas que tienen un alto índice de octano producen una combustión más suave y efectiva. El índice de octano de una gasolina se obtiene por comparación del poder detonante de la misma con el de una mezcla de isooctano y heptano.
Al isooctano se le asigna un poder antidetonante de 100 y al heptano de 0. Una gasolina de 97 octanos se comporta, en cuanto a su capacidad antidetonante, como una mezcla que contiene el 97% de isooctano y el 3% de heptano.

La gasolina comercial: Como se dijo antes, la fracción de gasolina obtenida en la destilación de petróleo es insuficiente para satisfacer el elevado consumo y además sólo alcanza a tener un índice de octano entre 40 y 60, demasiado bajo para ser usado en motores modernos de combustión interna. Por ello, los científicos se vieron en la necesidad de desarrollar procedimientos para transformar los componentes de otras fracciones del petróleo en gasolina, es decir, remodelar las moléculas para lograr más y mejores gasolinas. Los procesos para estos fines son el Cracking, la Polimerización y la Isomerización.

• Cracking: Consiste en el calentamiento, a altas temperaturas, de los aceites pesados de cadena larga, que contiene el petróleo, a fin de provocar la fragmentación de las cadenas, dando origen a otras más pequeñas. El cracking se ha mejorado al incorporarse catalizadores como el óxido de alumnio (Al2O3). El catalizador aumenta la velocidad de la reacción química pero no se consume en ella.

  

• Isomerización: Es la reorganización de las cadenas de carbono lineales en otras ramificadas a través de la temperatura y de catalizadores. Con este procedimiento mejora la calidad de la bencina. Los hidrocarburos lineales se queman con mucha rapidez originando detonaciones que pueden dañar el motor, mientras que los ramificados tienen una combustión más adecuada.

  
• Polimerización: Proceso en el cual hidrocarburos con bajo número de átomos de carbono se transforman en moléculas más grandes.

De lo anterior se puede inferir que la gasolina comercial es una mezcla de gasolina natural con diferentes porcentajes de gasolina obtenida mediante los procesos mencionados. Para mejorar el octanaje de estas mezclas se agregan compuestos llamados antidetonantes como es el tetraetilplomo (TEP). Basta agregar una pequeña cantidad de TEP para elevar el índice de octano en 20 unidades.

De ahí proviene la nominación de gasolinas con plomo y sin plomo. Las gasolinas con plomo resultan más económicas que las sin plomo, pero desgraciadamente, auque este aditivo es muy buen antidetonante y barato, es un compuesto tóxico y la eliminación de compuestos de plomo por el tubo de escape causa un grave problema de contaminación ambiental. Sin embargo, el hecho de que una gasolina no contenga plomo, no significa que no sea contaminante. El smog producido en el ambiente proviene principalmente de hidrocarburos no quemados, del monóxido de carbono CO y de los óxidos de nitrógeno NOx. Para reducir la emisión de estos gases, se han incorporado a los automóviles, los convertidores catalíticos cuya misión es transformar estos gases contaminantes en otros gases menos contaminantes entre los cuales están el CO2, H2O y N2.

Si bien es cierto que el petróleo en el mundo está destinado en un 91,5% para ser utilizado como combustible, el 8,5% restante es usado como precursor de una gran variedad de compuestos que forman parte de nuestras actividades diarias, como plaguicidas, adhesivos, fibras sintéticas, colorantes, materiales de construcción, explosivos, farmacéuticas, alimenticias, químicas y muchas otras. Todos ellos se obtienen a partir de las fracciones de la destilación primaria del crudo, sometiéndolos a diversos procesos químicos, los que forman parte de la llamada química del petróleo o petroquímica. A estos productos químicos se les denomina productos petroquímicos, porque se producen en gran cantidad a partir del petróleo.

La mayoría de los productos petroquímicos son orgánicos, sin embargo, a partir del petróleo también se pueden obtener grandes cantidades varias de productos inorgánicos como por ejemplo amoníaco (NH3) y azufre (S) de los que derivan también otros productos químicos importantes como las sales de amonio, y el ácido sulfúrico (H2SO4), respectivamente. Desde el punto de vista de la petroquímica, los hidrocarburos más importantes, son los alquenos (eteno o tileno, propeno, butenos) y los aromáticos livianos (benceno, tolueno) los que se encuentran sólo en pequeñas cantidades en el crudo. Por ello, para obtenerlos, se recurre al proceso de cracking o craqueo o a procedimientos más específicos.

• Del etileno gaseoso se obtiene alcohol etílico o etanol (C2H5OH) y ácido acético (CH3COOH). Es además materia prima para producir muchos polímeros importantes y otros productos petroquímicos.
• El tolueno es materia prima para producir otras sustancias químicas que finalmente llevan a la elaboración de medicamentos, detergentes, saborizantes y perfumes, pastas dentífricas, plastificantes, resinas, etc.

El desarrollo de la petroquímica en los últimos 50 años ha demostrado que el petróleo es la materia prima ideal para sintetizar una gran variedad de productos químicos en grandes volúmenes y a bajo precio ya que, además de ser abundante, contiene una vasta gama de hidrocarburos fácilmente transformables mediante los procesos disponibles en las refinerías.

Existen 3 razones válidas que hacen pensar en reemplazar el uso del petróleo como fuente energética:

• Es un recurso no renovable y por lo tanto algún día no muy lejano se agotará.
• Si continuamos quemando el crudo, los problemas ambientales seguirán incrementándose aún cuando se tomen las medidas necesarias de prevención y mitigación.
• Cuando se termine el petróleo no podremos seguir disfrutando de los beneficios logrados con la petroquímica.

Por ahora es evidente la necesidad de utilizar el petróleo como combustibles, pues todavía no se han implementado total y masivamente en el mundo otras fuentes energéticas alternativas, ya sea por problemas de desarrollo tecnológico, económico y/o resistencia a los cambios de parte de la población, ya que sabemos que cualquier innovación siempre cuesta incorporarla a nuestros arraigados sistemas de vida.

Se esta investigando en el desarrollo de baterías livianas y eficientes para automóviles que sustituiriá el uso de la gasolina por energía eléctrica. La energía solar es también una buena solución para calentar agua, temperar los hogares, cocer alimentos e incluso para producir electricidad. Otra forma de energía utilizable es la biomasa, la que se produce a partir de productos vegetales como leña, aserrín desechos agrícolas, papales y cartones. En Chile el 15% de las necesidades energéticas son cubiertas por este tipo de energía. Se utiliza para calentar cocinar y en centrales termoeléctricas.

El biogás es otro recurso energético alternativo y se obtiene a partir de la descomposición por bacterias anaeróbicas de los desechos orgánicos como estiércol de animales o desechos agrícolas. El biogás es una mezcla de gases, metano (CH4), dióxido de carbono (CO2), hidrógeno (H2), nitrógeno (N2) y sulfuro de hidrógeno (H2S), por esto es un combustible económico y renovable, utilizable en motores, industrias y hogares. El biogás es muy importante en países en vías de desarrollo y en los industrializados se está considerando como una alternativa al petróleo.
En Chile se han realizado experimentos pilotos de biodigestión de depósitos de basura y rellenos sanitarios de la Región Metropolitana.

Existen, además, otros tipos de energías como la eólica, la geotérmica, y la energía nuclear.

Se sabe que el petróleo no se encuentra distribuido homogéneamente en el mundo. Existen más de 30 mil campos petroleros en el planeta.
Hasta ahora, sólo 33 de ellos constituyen yacimientos, 25 de los cuales están ubicados en el Medio Oriente o sea el 1% de la corteza terrestre contiene más del 60% de las reservas mundiales.
Chile no posee yacimientos suficientes para autoabastecerse de petróleo. Sólo es capaz de hacerlo en un 20%, por lo que para cubrir las necesidades que el país requiere debe comprar petróleo crudo en el mercado internacional, principalmente desde países de la región como Venezuela.
Luego, las diferentes empresas que operan en el país se dedican a la adquisición de crudo, refinación, venta y transporte de productos derivados, como son los combustibles y los productos petroquímicos para la fabricación de plásticos.
La producción promedio diaria a nivel mundial de petróleo, se encuentra expresada como MBPD (miles de barriles de petróleo diesel).

Es difícil estimar cuanto tiempo tendremos petróleo en el mundo por que no sabemos si se descubrirán y explotarán nuevos depósitos ni cuál será el ritmo de consumo en los próximos años. Es probable que cuando empiece a escasear, el precio suba y entonces el mundo se empeñe en buscar fuentes energéticas alternativas y así disminuya su consumo.

La Organización de Países Exportadores de Petróleo (OPEP) es una organización económica internacional, con sede en Viena.
Sus fines son la unificación y coordinación de las políticas petroleras de los países miembros, con la defensa de sus intereses como naciones productoras.
Fue fundada en Bagdad, el 14 de septiembre de 1960 con la iniciativa del venezolano Juan Pablo Pérez Alfonzo. Incialmente integrada por cinco países (Arabia Saudí, Iraq, Irán, Kuwait y Venezuela), ampliándose posteriormente con seis miembros más: Qatar, Indonesia, Libia, Emiratos Árabes Unidos, Argelia y Nigeria. Fueron miembros Ecuador y Gabón.
Fue creada como respuesta a la bajada del precio oficial del petróleo, acordado unilateralmente por las grandes compañías distribuidoras en agosto de 1960.
Otros países importantes en su producción de petróleo no son integrantes de la OPEP como Canada, México, Noruega, Estados Unidos, Rusia y Omán.

Miembros de la OPEP
Irán (1960)
Iraq (1960)
Kuwait (1960)
Arabia Saudí (1960)
Venezuela (1960)
Qatar (1961)
Indonesia (1962)
Libia (1962)
Abu Dhabi (1967)- Emiratos Árabes Unidos (1974)
Argelia (1969)
Nigeria (1971)
Ecuador (1973-1992)
Gabón (1975-1995)