De onde vem o petróleo?
Apresente à turma a
composição e o processo de produção do petróleo. Aproveite para explicar o que
é a camada pré-sal e a importância de buscar fontes alternativas de energia
para o país
Objetivos
- Entender a origem e
obtenção do petróleo
- Compreender a exploração
do petróleo para produção de energia e a utilização da biomassa
Conteúdos
- Origem e história do
petróleo
- Composição do petróleo:
aspectos químicos
- Hidrocarbonetos
- Processo de destilação do
petróleo e seus derivados
- A camada pré-sal
- Biomassa: fonte
energética
Ano Ensino Médio
Tempo estimado Duas aulas
Materiais necessários
- Computador com acesso à
internet para apresentação de vídeos
- Tabela periódica
- Vídeos sobre a origem do
petróleo e a produção de petróleo no Brasil
- Vídeo sobre o processo de
destilação fracionada disponível no Youtube
Reportagem | Cinco perguntas
sobre petróleo
Reportagem | Petróleo e
minério são os destaques da economia africana
Reportagem | Como será
feita a exploração de petróleo na camada pré-sal?
Introdução
O anúncio da descoberta da
camada pré-sal, em uma faixa que se estende por 800km entre o Espírito Santo e
Santa Catarina, e a expectativa de que o Brasil possa se tornar exportador de
petróleo têm movimentado a economia nacional nos últimos anos. A reportagem da
revista Veja, "Até morar na favela ficou caro" (Veja, 18 de setembro
de 2013, 2339), mostra como os projetos de exploração do pré-sal têm elevado o
preço dos imóveis na cidade do Rio de Janeiro, por exemplo.
Aproveite presença do tema
no noticiário para trabalhar com a turma a composição do petróleo, a exploração
do pré-sal e a importância de buscar novas fontes de energia para o país.
Desenvolvimento
1ª. etapa
Inicie a aula abordando a
história da exploração do petróleo e pergunte aos alunos se eles sabem a origem
deste produto. Anote no quadro as respostas da turma e explique que o petróleo
é obtido por meio da perfuração de poços subterrâneos e que o uso de seus
derivados é mais antigo do que imaginamos.
Os registros históricos da
utilização do petróleo datam de 4000 a.C. Um de seus derivados, o betume, era
usado em construções, para aquecimento e até como laxante pelos povos da região
da Mesopotâmia.
Somente em meados do século
19, o químico escocês James Young (1811-1883) descobriu que a partir do carvão
e do xisto betuminoso se poderia obter um líquido oleoso, menos denso que a
água e escuro, denominado de petróleo. Ele também criou os processos de
refinação deste produto. Após falar deste cientista, escreva no quadro a
palavra petróleo e apresente sua origem do latim: petroleum, petrum = pedra e
oleum = óleo.
E qual a origem do
petróleo? Explique que o petróleo foi formado no nosso planeta há milhões de anos
por meio da decomposição de matéria orgânica (pequenos animais marinhos,
plâncton e vegetação típica de regiões alagadiças). Este óleo foi se acumulando
junto ao gás de petróleo e eles formaram bolsões entre rochas impermeáveis ou
impregnaram em rochas de origem sedimentar. Se possível, mostre aos alunos os
vídeos sobre a origem do petróleo e a produção de petróleo no Brasil.
Conte que a primeira
perfuração para a extração do petróleo ocorreu em 1859, ano em que nasce a
indústria petrolífera. Muitos países passaram a produzir petróleo e o produto
ganhou destaque na Primeira Guerra Mundial (1914-1918) como combustível para
aviões e motores de submarinos.
2ª. etapa
Explique aos alunos que, em
relação à composição química, o petróleo é a mistura de inúmeros compostos
orgânicos, sendo predominantemente formado por hidrocarbonetos e sua composição
varia de acordo com a procedência.
Os hidrocarbonetos são uma
classe de compostos orgânicos formados apenas por átomos de carbono (C) e
hidrogênio (H). Mostre na tabela periódica a posição destes elementos e
relembre os alunos sobre a quantidade de ligações que cada um deles pode fazer
para alcançar a estabilidade, segundo a regra do octeto. Por exemplo, o carbono
é um elemento com 4 elétrons na última camada e necessita de mais 4 para
alcançar a estabilidade.
Assim, ele pode formar
ligações covalentes com átomos de hidrogênio ou ainda ligar-se a outros átomos
de carbono. As ligações formadas entre os átomos de carbono podem ser simples,
duplas ou triplas, dando origem às classes dos alcanos, alquenos e alquinos
respectivamente, como mostrado nas fórmulas estruturais a seguir:
fórmula química. Crédito: Divulgação
Os hidrocarbonetos estão
associados a pequenas quantidades de nitrogênio (N), enxofre (S) e oxigênio (O)
e, com essas misturas, o petróleo pode ser encontrado sob as formas gasosa,
líquida ou sólida.
Utilize novamente a tabela
periódica e recorde com os alunos a posição e os números atômicos destes
elementos, explicando que por meio desses números é possível descobrir sua
distribuição eletrônica. Por exemplo, 16S (número atômico, Z = 16),
distribuição eletrônica = 1s22s2 3s22p63p4.
O petróleo cru é refinado
e, dentre os processos realizados, a destilação fracionada é a que separa os
componentes desta matéria-prima. O processo de destilação envolve o aquecimento
de uma mistura líquida e, a partir dos diferentes pontos de ebulição (P.E) dos
componentes, eles podem ser separados. O ponto de ebulição é determinado para
cada substância pura e, ao atingir determinada temperatura e dependendo da
pressão, cada componente evapora separadamente. Na coluna de condensação, o
componente evaporado se transforma novamente em líquido e pode ser coletado.
Coloque no quadro um
esquema representando as frações retiradas do petróleo, sua constituição e
faixas de temperaturas de ebulição, conforme apresentado no vídeo disponível no
Youtube.
Apresente outros
subprodutos do petróleo aos alunos, como por exemplo tecidos sintéticos,
borrachas sintéticas, plásticos, fertilizantes, tintas, entre outros.
3ª. etapa
Inicie a segunda aula
perguntando aos alunos se eles já ouviram falar sobre o pré-sal e questione-os
se sabem por que esta é uma importante fonte de petróleo para o Brasil.
Explique que o pré-sal é
uma camada de rochas porosas localizada entre 5 e 6 mil metros abaixo do nível
do mar, a aproximadamente 400 km da costa. Essas rochas estão abaixo de uma
camada de sal e, no interior delas, petróleo e gás ficam armazenados nos poros
sob altíssima pressão.
Comente que essa fonte de
petróleo é muito importante para a matriz energética do país por se tratar de
uma bacia de grande extensão e com uma quantidade muito grande de petróleo.
Mostre a figura abaixo para ilustrar como será a exploração na camada pré-sal.
No site da Petrobras também é possível ver uma animação sobre o pré-sal.
Exploração de petróleo na
camada pré-sal
Consultoria Gerência de
Comunicação da Petrobras.
Diga que a temperatura onde
está localizado o pré-sal é elevada e pode atingir entre 80 ºC e 100 ºC. Por
causa da alta temperatura e da pressão elevada, as rochas se alteram e adquirem
propriedades elásticas, ficando muito moles, o que dificulta a perfuração do
poço e a extração do petróleo. Por isso, é necessário desenvolver novas
tecnologias que têm sido importantes para o avanço científico do país. Comente
que a quantidade de petróleo dessa fonte coloca o Brasil no mesmo nível de
reserva dos grandes produtores mundiais.
4ª. etapa
Pergunte aos alunos o que
eles acham que vai acontecer se a exploração dos poços de petróleo continuar em
ritmo acelerado. Explique que o petróleo é um material finito no planeta e,
como sua produção natural demora milhões de anos, logo ele irá acabar. Outras
fontes de energia deverão ser encontradas e utilizadas para suprir a atual
demanda energética apresentada pelas pessoas e das indústrias.
Já são conhecidas outras
fontes de energia renováveis que, além de não serem finitas, são menos
poluentes como as energias solar, dos ventos, hidroelétrica, geotérmica e
oriunda da biomassa.
A biomassa é um material
constituído por substâncias de origem biológica como resíduos de vegetais,
animais e microorganismos. Um exemplo é a lenha, que ocupa a terceira posição
em fonte de energia utilizada no país. Em escala mundial, dois bilhões de
pessoas dependem da lenha como fonte de energia e o consumo anual é de 1,1
bilhão de metros cúbicos. A lenha pode ser aproveitada de duas maneiras
diferentes, pela combustão que é o processo mais antigo para produção de calor
doméstico e industrial - ou seja, a simples queima não controlada na presença
de oxigênio - e pela pirólise que é o processo de queima da madeira a temperaturas
entre l60 a 430 ºC na ausência de ar, produzindo gases e ácido pirolígneo (que
pode sofrer mais uma reação para a extração de metanol, acetona e ácido
acético).
Os resíduos orgânicos
também podem ser utilizados como biomassa para fonte de energia e para isso
devem sofrer transformações por intermédio da digestão anaeróbica, que é o
processo de degradação da matéria orgânica por determinado grupo de
microorganismos para resultar em gás combustível. A borra do digestor pode ser
utilizada como fertilizante e o biogás pode ter diversas aplicações, como a
cocção de alimentos, geração de energia em lampiões, geladeiras, chocadeiras,
fornos industriais e também geração de energia elétrica. A China e a Índia já
utilizam biodigestores, que são os equipamentos onde se processam a queima ou a
digestão da biomassa, para produção de gás desde o inicio do século tendo como
matéria-prima dejetos de origem humana, animal e vegetal. No Sul do Brasil
estima-se que existam 10 mil biodigestores rurais em funcionamento e, em Minas
Gerais, uma experiência comercial com a utilização do biogás para resfriamento
de leite apresentou 60% de economia em relação a energia elétrica convencional.
Como o Brasil é grande
produtor de cana-de-açúcar e de soja, os resíduos desses produtos também são
muito usados como matéria-prima para biomassa. Diversas usinas de açúcar e
destilarias estão produzindo metano a partir da vinhaça e o gás resultante está
sendo utilizado como combustível para o funcionamento de motores das usinas e de
seus caminhões.
Avaliação
Com o auxílio do esquema de
destilação fracionada, peça para os alunos responderem quais substâncias entre
gasolina, querosene e óleo diesel possuem a maior e a menor massas moleculares
e porquê.
Peça também para os alunos
redigirem um pequeno texto onde eles discutam a importância do petróleo e a
necessidade de outras fontes de energia.
Consultoria Igor Rocha
bacharel e licenciado em
Química pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
Consultoria Raquel Vichessi
bacharel em Química pela
Universidade Federal de São Carlos (UFSCar)
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