Aspectos físicos e químicos

O petróleo é derivado de matéria orgânica de origem biológica. Os restos de plantas e animais, depois de sedimentarem em lamas argilosas, são submetidos a transformações aeróbias e anaeróbias por bactérias. O produto degradado, junto com os restos de bactérias, é mais tarde transformado sob alta pressão e a temperaturas que não excedem 150oC. As reações de transformação procedem em sítios catalíticos presentes nas adjacências das superfícies das rochas em presença de água, ácido sulfúrico, enxofre e outros compostos inorgânicos. Durante esses processos o petróleo que está disperso, acumula-se por migração em reservatórios e finalmente formam os poços de petróleo (Speers e Whithehead, 1969).

Portanto para que se forme uma jazida petrolífera são necessárias as seguintes condições: a existência de sedimentos originalmente ricos em matéria orgânica, condições propícias às transformações químicas e bioquímicas dos compostos orgânicos, ocorrência de processos migratórios e rochas reservatórias com boa porosidade a fim de que o petróleo possa escorrer livremente entre os interstícios, e também a existência de estruturas acumuladoras para que este possa ser economicamente explorável (Leinz e Amaral 1966).

Devido a essas condições, cada óleo formado apresentará diferentes características, tanto físicas como químicas. Assim, uma definição precisa da composição do petróleo é impossível, uma vez que não existem dois óleos exatamente iguais (Speers e Whithehead, 1969; Tissot e Welt 1984)

Quimicamente falando, o petróleo apresenta milhares de compostos diferentes, formando uma mistura muito complexa. Entre os principais componentes estão os hidrocarbonetos que chegam a atingir 98% da composição total (Clark e Brown 1970). Enxofre, nitrogênio e oxigênio são os constituintes menores mais importantes. Há ainda metais traço como vanádio, níquel, sódio, cálcio, cobre e urânio (Posthuma, 1977).

Devido a predominância de hidrocarbonetos no petróleo, são esses os compostos utilizados como indicadores deste tipo de poluição.

Os hidrocarbonetos no entanto não existem apenas no petróleo, eles ocorrem normalmente como produtos de biossíntese da maioria das plantas e animais.

Os hidrocarbonetos do petróleo compreendem os n-alcanos, isoalcanos, cicloalcanos, e aromáticos. Entre esses os predominantes são os n-alcanos e os alcanos com cadeia ramificada. Esses compostos contém quantidades de carbono que variam de 1 até 78 átomos em alguns tipos de petróleo (Ludwig, 1965).

O mais importante grupo de ramificados são os isoprenóides contendo 13 átomos de carbono, sendo o pristano e o fitano com 19 e 20 átomos de carbono respectivamente (Volkman et al 1992).

Vários dos ciclo alcanos, também chamados de ciclo parafinas ou naftenos, estão entre os constituintes menores mais importantes. Os aromáticos são os que contém um núcleo benzênico ou mais, entre eles estão os policíclicos aromáticos que contém 3 ou mais núcleos. Os Naftenos aromáticos apresentam estruturas cíclicas saturadas e aromáticas ao mesmo tempo (NRC, 1985).

Produtos refinados como gasolina, diesel, óleos lubrificantes, querosene, óleo combustível contém os mesmos compostos que o petróleo, mas com um intervalo de pontos de ebulição mais restrito. Além disso, em processo de refino, como o craqueamento, há geração de olefinas (alcenos e cicloalcenos), que existem em alta concentração na gasolina (NRC, 1985).

Em geral, os óleos são classificados como:
a) não persistentes: tendem a desaparecer rapidamente da superfície do mar (gasolina, nafta, querozene, óleos leves);
b) persistentes: dissipam mais vagarosamente (óleos crus).

A persistência depende de sua gravidade específica que é a sua densidade em relação à água pura. A densidade é geralmente expressa em °API, dada pela fórmula:

141,5
°API= ————————– -131,5
gravidade específica

 

Classificação dos tipos de óleo
Grupo Densidade API Composição Meia Vida Persistência
I < 0,8 > 45 Leve ~ 24 h 1 – 2 dias
II 0,80 à 0,85 35 à 45 Leve ~ 48 h 3 – 4 dias
III 0,85 à 0,95 17,5 à 35 Pesado ~ 72 h 5 – 7 dias
IV > 0,95 < 17,5 Pesado ~ 168 h > – 7 dias
Fonte: ITOPF – The International Tanker Owners Pollution Federation

Praticamente todos os óleos têm gravidade específica menor que 1. Processos de intemperismo podem alterar as propriedades do óleo tornando-o mais denso provocando seu afundamento na água. Outras importantes propriedades do óleo são:

Volatilidade
A volatilidade de um óleo é caracterizada pela sua destilação. Conforme a temperatura de um óleo aumenta, diferentes componentes atingem seu ponto de ebulição. As características de destilação são expressas pela proporção do óleo original que se destila a uma dada temperatura.

Viscosidade
É a resistência ao fluxo. Depende diretamente da temperatura e quantidade de frações leves na mistura. Influencia a taxa de espalhamento e espessura das manchas de óleo bem como seu comportamento no ambiente e nos procedimentos de limpeza empregados.

Petróleo degradado, com elevada viscosidade e densidade. Acidente Hamilton Lopes, janeiro. 1976. São Sebastião, SP

Pour Point ou Fluidez
É a temperatura abaixo da qual o óleo não fluirá. Resultado da formação de uma estrutura microcristalina que amplia a viscosidade e tensão superficial do produto. Tensão superficial geralmente varia entre 32°C a -57 °C; óleos leves e menos viscosos, apresentam ponto de pureza mais baixos.

Tensão superficial
É a força de atração entre as moléculas de superfície de um líquido. Esta, juntamente com a viscosidade determinam a taxa de espalhamento das manchas de óleo. Tensão superficial decresce com aumento da temperatura. Óleos leves apresentam menos tensão superficial

Ponto de ignição ou ” Flash Point”
Temperatura em que os vapores de um produto irão ignizar quando em contato com uma fonte de ignição. Constitui um importante fator de segurança durante operações de limpeza. Óleos leves e produtos refinados podem ignizar facilmente, ao passo que óleos pesados e/ou intemperizados não causam sérios riscos de incêndio.

Solubilidade
Processo em que uma substância pode se dissolver em um dado solvente; no caso, a dissolução do óleo em água. A solubilidade de um óleo em água é muito baixa. Nos óleos menos densos, a fração hidrossoluvel é geralmente maior se comparada à dos óleos mais densos.

Comparação das características físicas de vários tipos de óleo

Gravidade
específica
(15 C)
Grau API
15 C
Viscosidade
cs (38C)
Ponto de pureza
ºC
Ponto de ignição
ºC
Ponto de ebulição
ºC
  Óleo crú 0,8 a 0,95 5 a 40 20 a 1000 – 35 a 10 variável 30 a 500
  Gasolina 0,65 a 0,75 60 4 a 10 na – 40 30 a 200
  Querozene 0,8 50 1,5 na 55 160 a 290
  Óleo com combustível nº 2 0,85 30 1,5 – 20 55 180 a 360
  Óleo com combustível nº 4 0,9 25 50 – 10 60 180 a 360
  Óleo com combustível nº 5 0,95 12 100 – 5 65 180 a 360
  Óleo com combustível nº 6 0,98 10 300 a 3000 2 80 180 a 500