resumo - 11º ano - carvão e petróleo
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Agrupamento de Escolas de Proença-a-Nova
Biologia e Geologia
11º Ano
Resumo
ROCHAS SEDIMENTARES: CARVÃO E PETRÓLEO
Incluídas nas rochas sedimentares biogénicas, ou também conhecidas por
quimiobiogénicas, o carvão e o petróleo, devido a sua aplicação na sociedade actual são de
importância crucial. Uma vez que representam uma das principais fontes de energias não
renováveis é muito importante saber a forma como se formam e de que forma se pode
rentabilizar o seu uso ao máximo.
Embora o petróleo não seja, no sentido comum, uma rocha uma vez que é líquido, ele
encontra-se exclusivamente no interior de rochas sedimentares e forma-se a partir de
sedimentos biogénicos, pelo que normalmente é estudado pela área da geologia sedimentar.
Por que razão deviam o carvão e o petróleo serem estudadas pela paleontologia?
Ao examinar este tipo de material é
frequente encontrar vestígios de plantas ou
mesmo microfósseis de algas. Verifica-se que o
material original deste material proveio de seres
vivos, principalmente de seres fotossintéticos.
Estes seres vivos convertem a energia
lumiosa em energia química armazenada em
compostos orgânicos, sobre algumas condições
algum deste material gera carvão ou petróleo,
que ao ser queimado é uma importante fonte
de energia. Como quando se queima carvão
ou petróleo estamos a mobilizar energia que
foi armazenada há milhões de anos
designamo-los como combustíveis fósseis.
A formação dos combustíveis fósseis
ocorre em condições muito específicas sendo
a característica mais marcante o facto de
serem ambiente anaeróbios. Nas bacias onde
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se formam à medida que ocorre a sedimentação, devido a fenómenos tectónicos, o fundo
experimenta movimentos de subsidência, ou seja, vai progressivamente ficando com maiores
profundidades.
Em consequência desse rebaixamento, as camadas sedimentares também
aprofundam, ficando num ambiente privado de oxigénio. Neste ambiente, os detritos
orgânicos são transformados faseadamente por acção de microrganismos anaeróbios e,
posteriormente, por acção das novas condições de temperatura e pressão.
Carvão
O carvão inicia-se como uma camada de matéria orgânica de origem vegetal (plantas
tropicais e subtropicais dos períodos Carbonífero e Permico) que se acumula no fundo de uma
coluna de água, normalmente pântanos. Para que o processo se desencadeie a matéria vegetal
tem que ser protegido da biodegradação e oxigenação, normalmente por lama ou água ácida.
Desta forma ocorre a preservação de carbono atmosférico capturado pelas plantas, durante o
ciclo de Calvin.
Segundo a visão clássica, da formação do carvão, os depósitos carboníferos formam-se
a partir de restos de plantas acumuladas em pântanos, que se decompuseram parcialmente,
levando a formação de uma camada
denominada de turfa. A elevação do nível do
mar ou o rebaixamento do solo provocam o
afundamento dessas camadas sob sedimentos
marinhos cujo peso comprime a turfa. À
medida que afunda aumenta a pressão e a
temperatura, que comprimem e alteram
quimicamente a turfa, além disso sob acção de
bactérias anaeróbias forma-se uma pasta na qual se podem reconhecer em maior ou menor
grau os restos vegetais. Estes carvões que têm origem nesta pasta vegetal denominam-se de
carvões húmicos.
À medida que o processo prossegue a acumulação de substâncias tóxicas libertadas
pelas bactérias leva a sua própria morte. A compressão pelas camadas superiores leva a que
ocorra a saída de água e substâncias voláteis levando a um aumento relativo de carbono na
pasta. Este processo que leva a um aumento da concentração de carbono denomina-se de
incarbonatação. Dependendo do grau de incarbonatação formam-se tipos diferentes de
carvão, obviamente que quanto mais intenso for o processo maior vai ser o concentração de
carbono, maior é o seu grau energético, mas também mais próximo de uma rocha se encontra.
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Assim o carvão é classificado de acordo com os seguintes parâmetros: propriedade
físico-químicas, cor, brilho, densidade, dureza e relação entre quantidade carbono e
substâncias voláteis. Assim temos os seguintes tipos de
carvões:
Lenhite ou lignite – é um tipo de carvão com
elevado teor de carbono na sua constituição (65 a 75%). A
sua cor é acastanhada e encontra-se geralmente, mais à
superfície, por ter sofrido menor pressão. A sua extracção é
relativamente fácil e pouco dispendiosa. Quando queima
origina muita cinza. Em termos geológicos é um carvão
recente. Trata-se do único tipo de carvão estritamente biológico e fóssil, formado por matéria
orgânica vegetal.
Carvão betuminoso ou hulha - um tipo de carvão
mineral que contém betume. O teor de carbono da hulha
encontra-se entre os 60 e 80%. A hulha foi a mola propulsora
da indústria do século XIX, durante a chamada revolução
industrial, sendo substituída pelo petróleo no século XX.
Antracite - é uma variedade compacta e dura do
mineral carvão que possui brilho intenso. Difere do carvão
betuminoso por conter pouco ou nenhum betume, o que faz
com que arda com uma chama quase invisível. Os espécimes
mais puros são compostos quase inteiramente por carbono.
A antracite é criada por metamorfismo e está associado às
rochas metamórficas, da mesma forma que o carvão
betuminoso está associado às rochas sedimentares. Este é o
carvão com maior percentagem de carbono podendo atingir
cerca de 90% do seu peso total. Uma vez que o aumento de
teor de carbono depende da idade e das condições de pressão e de temperatura a que
estiveram sujeitos, assim a antracite representa os carvões mais antigos de todos.
É normal numa coluna estratigráfica encontrar uma alternância entre estratos de
carvão com estratos terrígenos. Em períodos de subsidência lenta ou pouco intensa é normal
formarem-se estratos de carbono devido a abundância de detritos orgânicos. Por seu lado se o
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processo de subsidência for rápido, não há tempo para a formação de estratos espessos de
matéria orgânica e como tal não ocorre a formação de carvão, mas antes estratos terrígenos.
Petróleo
Os produtos petrolíferos naturais incluem
materiais gasosos, líquidos e sólidos nas condições
normais de pressão e de temperatura. Os produtos
sólidos designam-se de asfaltos ou betumes, os líquidos
por petróleo bruto ou nafta e os gasosos por gás natural.
Este combustível fóssil deriva de matéria organiza
fossilizada, como por exemplo de zooplancton e algas.
Grandes quantidades desse material deposita-se no
fundo dos oceanos e lagos misturando-se com
sedimentos e sendo enterrados em condições anóxidas.
Com a consequente deposição de mais camadas
superficiais, este material experimenta condições de
pressão e temperatura crescentes levando a mudanças na matéria orgânica, passando a um
material ceroso (rica em lípidos) denominado de querogênio. Este material se sujeito a mais
calor e pressão origina hidrocarbonetos líquidos e gasosos altamente energéticos num
processo denominado de catagénese. Assim o petróleo forma-se a partir de pirolises de
hidrocarbonetos através de um conjunto
de reacções endotérmicas a altas
temperaturas e pressões . Alguns geólogos
afirmam que o petróleo só se forma
dentro de uma “janela de temperaturas”,
se a temperatura for inferior do que o
limite mínimo a matéria não passa de
querogênio, mas se for maior do que o
limite máximo passa todo a gás natural
podendo escapar-se das rochas.
Assim para que o petróleo se forme são necessárias três condições: uma rocha-mãe
rica em hidrogenocarbonatos, pressão e temperaturas elevadas de forma a “cozinhar” o
hidrogenocarbonato a óleo; uma rocha-armazém ou rocha-reservatório, que tem que ser
porosa e permeavel onde o óleo se acumula; e uma rocha-cobertura ou outro mecanismo que
impesa que o óleo se escape para a superfície.
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À medida que a rocha-mãe é
pressionada, e uma vez que os
hidrocarbonetos líquidos são menos
densos que a água e rocha, o óleo sobe
pela rocha porosa ficando ai aprisionada,
se por cima dele exisitir uma rocha-
cobertura (normalmente ricas em argila), formando um reservatório. No entanto este
processo é influenciado por águas subterrâneas que ao circularem podem levar o petróleo
para outras zonas onde na ausência de rochas sobrejacentes impermeáveis afloram à
superfície.
Dentro dos reservatórios os produtos resultantes do processo de formação do
petróleo tendem a organizar-se em três camadas. Em baixo, mais denso, água normalmente
salgada e que pode ser um remanescente da que ficou impregnada nos sedimentos; no meio,
menos denso que a água e que a
rocha, crude ou petróleo bruto;
e finalmente, no topo destas
duas camadas, gás natural.
Ao conjunto das rochas-
mãe, rocha-reservatório e rocha-
cobertura constituem uma
armadilha de petróleo.
Após a extracção do
petróleo bruto este é
processado em refinarias que
realizam uma destilação em
colunas de fraccionamento.
Como se pode verificar o
petróleo leva milhões de anos a
produzir-se e apenas sobre condições muito específicas, pelo que se torna um bem raro. Dada
a dependência da sociedade actual nesta matéria, torna-se evidente a necessidade de
maximar a o rendimento da sua utilização. A sua exploração pode ser extremamente
dispendiosa pois na maior parte dos casos os reservatórios encontram-se nas camadas
sedimentares dos fundos oceânicos, sendo necessários meios técnicos muito complexos.
As estimativas sobre a quantidade e durabilidade de petróleo são muito diversas, as
mais conservadoras
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apontam para mais 50 anos, no entanto estas baseam-se em técnicas de prospecção muito
antiquadas, pelo que graças as novas tecnologias de detecção remota têm-se descoberto
novos reservatórios.
Em Portugal foram descoberta algumas zonas onde possivelmente existem reservas, segundo
as autoridades “interessantes”, passíveis de serem exploradas na Bacia Lusitânica (centro-
oeste, entre Coimbra e Lisboa e ao sul da Bacia do Porto).
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