Fonti energetiche non rinnovabiliIl petrolio

Il petrolioCaratteristiche chimico-fisiche

Olio di pietra, dal latino petra e oleum, è un liquido denso, vischioso, dall’odore caratteristico e di colore variante da giallo-bruno a nerastro.

Il petrolio è costituito da una miscela di idrocarburi naturali liquidi (olio) e, in proporzione molto minore, gassosi (gas naturale) e solidi (bitumi e asfalti).

Il petrolio si concentra in rocce serbatoio, ossia in volumi circoscritti del sottosuolo dove particolari conformazioni delle rocce porose e delle sovrastanti rocce impermeabili, definite trappole, ne impediscono la dispersione verso la superficie.

La composizione dell’olio ha caratteristiche chimico-fisiche molto diverse, a seconda della provincia petrolifera di provenienza, che variano da quelle degli oli pregiati leggeri (>30°API), con basso contenuto di zolfo, a quelli degli oli pesanti (<20°API) con alto tenore di zolfo e diminuito valore commerciale.

La formazione del petrolio deriva principalmente dall’alterazione termica nei tempi geologici della materia organica contenuta nelle rocce madri durante il loro seppellimento nei bacini sedimentari.

Il petrolioFormazione di un giacimento petrolifero

Il disegno mostra un bacino dove si forma il petrolio: i resti di organismi animali e vegetali si depositano, l'ossigeno si disperde, il carbonio e l'idrogeno formano gli idrocarburi che danno origine alla roccia madre.Le alte pressioni e temperature permettono la formazione del petrolio che si accumula nella roccia serbatoio.

Il petrolioLe tecniche di estrazione

Per estrarre il petrolio dai giacimenti si scavano dei pozzi che perforano la roccia mediante trivelle. Sopra i giacimenti si installano i pozzi petroliferi, cioè delle torri che servono per eseguire le perforazioni e far risalire il petrolio in superficie. Spesso, spinto dalla pressione il petrolio sale da solo, ma spesso deve però essere pompato dall’esterno.

Se il giacimento è situato in mare occorre costruire delle piattaforme su cui installare gli impianti di trivellazione. Tali piattaforme possono essere galleggianti, ma anche costruite su piloni situati nei fondali e devono essere oltremodo resistenti per arginare la forza delle onde e del vento.

Attraverso le pompe non si riesce ad estrarre tutto il petrolio di un giacimento, allora alle pompe di estrazione vengono abbinate pompe di iniezione che immettono nel giacimento acqua salata, o anche gas uniti a solventi e fluidificanti, per aumentare la pressione nel giacimento, riuscendo in tal modo ad estrarre circa il 60% del petrolio presente.

Il petrolioLe tecniche di estrazione

Il petrolioDistribuzione dei giacimenti

In questa immagine è evidente come la stragrande maggioranza delle riserve di petrolio sia concentrata in una minima parte del pianeta, i 2/3 delle riserve sono concentrate nell'area dei paesi del golfo persico.

Dati indicati in miliardi di barili

Il petrolioI primi 20 paesi produttori di petrolio nel mondo nel 2006

I pozzi italiani di petrolio e di gas

I pozzi di petrolio e di gas in Italia sono modesti, molto frammentati e spesso situati a grandi profondità oppure offshore, e questo ha reso difficile sia la loro localizzazione che il loro sfruttamento.

I giacimenti di petrolio più importanti in Italia si trovano in Sicilia e nel suo immediato offshore, in particolare il giacimento di Ragusa (1500 metri di profondit) o quello di Gela (scoperto nel 1956, ha caratteristiche simili a quello di Ragusa e si trova a 3500 metri di profondità) e quello di Gagliano Castelferrato (scoperto nel 1960, produce gas ed è situato a circa 2000 metri di profondit).

Oltre a questi vi sono anche altri giacimenti nella parte orientale dell'isola come in quella occidentale. Vi sono poi, tra i più importanti, quelli dalla Val d'Agri, in Basilicata, e quello di Porto Orsini nell'Adriatico ravennate.

I pozzi italiani di petrolio e di gas

La ricerca petrolifera prosegue ancora oggi, con una produzione petrolifera attorno ai 80.000 barili al giorno, mentre quella gassifera è di circa 15 miliardi di metri cubi.

Il picco di produzione petrolifera in Italia è stato raggiunto nel 1997, e la velocità di esaurimento corrente è del 3,1%.

La produzione nazionale rappresenta circa il 7% del nostro consumo totale di petrolio, il rimanente 93% è pertanto importato dall'estero; la produzione italiana, infine, corrisponde all'1% dellla produzione mondiale, con le riserve rimanenti, circa 1 miliardo di barili, che rappresentano lo 0.1% delle riserve mondiali di greggio.

Il petrolio

I primi 20 paesi consumatori di petrolio nel mondo nel 2006

Il cammino del petrolio

Il mercato del petrolio

L’estrazione del petrolio inizia nel 1859, quando il «colonnello» Edwin Drake realizza, in Pennsylvania, la prima trivellazione commerciale.

In poco tempo, due nomi si associano alla storia del petrolio: la famiglia Rockfeller, che acquista pozzi e raffina il greggio per conto della Standard Oil, e il ramo francese della famiglia Rothschild, legata all’ambiente bancario.

La storia del petrolio è stata pressoché interamente gestita da poche persone o grandi gruppi. Il “principio di concentrazione” influenzerà l’economia delle energie fossili nel suo insieme.

Il cartello delle “sette sorelle”, le sette maggiori imprese petrolifere, ha dominato il mercato mondiale del petrolio fino all’avvento dell’OPEC. Nel 1949, Exxon, Chevron, Mobil, Gulf, Texaco, BP e Shell possedevano i quattro quinti delle riserve di petrolio ubicate al di fuori degli USA e dell’URSS, controllavano i nove decimi della produzione, i tre quarti delle capacità di raffinazione, i due terzi delle navi cisterna e quasi tutti gli oleodotti.

Il mercato del petrolio

Il mercato del petrolio è gestito ancor oggi da un ristretto numero di attori, soprattutto a causa degli ingenti investimenti necessari per individuarlo, estrarlo, trasportarlo, raffinarlo, distribuirlo ecc.

I due mercati principali per lo scambio di petrolio sono il NYMEX di New York e l'International Petroleum Exchange di Londra (IPE).

Entrambi sono di proprietà americana e in entrambi, il prezzo del petrolio e la quotazione avvengono in dollari.

Russia e Iran sono intenzionati ad aprire Borse locali in cui è possibile acquistare petrolio e gas in valuta diversa dal dollaro.

A dicembre 2008, il Brent ha toccato il suo minimo storico il 10 dicembre 1998 quando fu quotato a 9,55 $ al barile.

Il massimo storico è dell'11 luglio 2008 quando le quotazioni registrarono i 147,25 $ al barile.

Il mercato del petrolio

Andamento del prezzo del petrolio (in dollari al barile) dal 1861 al 2007

Lavorazione ed impieghi del petrolio Distillazione del greggio

Il greggio (è detto greggio o grezzo il petrolio così come esso viene estratto dai giacimenti, cioè prima di subire qualsiasi trattamento teso a trasformarlo in successivi prodotti lavorati) è una miscela molto complessa di idrocarburi che non può essere impiegata direttamente.

Necessita innanzi tutto di essere separata in frazioni (o tagli petroliferi) tramite l'operazione di distillazione topping (o distillazone atmosferica).

I tagli petroliferi sono miscele di idrocarburi che hanno una temperatura di ebollizione compresa in un determinato intervallo.

Le frazioni che otteniamo da una colonna di distillazione sono generalmente: GPL (Gas di Petrolio Liquefatto) Benzina (Gasoline) Kerosene Gasolio leggero (Diesel oil) Gasolio pesante (Fuel oil) Residuo atmosferico: Oli lubrificanti, cere paraffiniche, asfalti

Lavorazione ed impieghi del petrolio Distillazione del greggio

Il petrolio dissalato e pre-riscaldato, viene alimentato in un forno che lo porta fino ad una temperatura di 350 °C circa.

La carica,in parte vapore, viene messa nella "zona di flash“ della colonna (sul fondo) dove si vaporizza ulteriormente grazie a una riduzione di pressione (tipo si passa da 5 bar a 2 bar).

Tutti i prodotti che hanno una temperatura di ebollizione inferiore diventato vapore e risalgono verso l'alto mentre i prodotti più pesanti ("residuo atmosferico") escono dal fondo.

Il vapore, man mano che sale in colonna, viene in contatto con il liquido che scende dai piatti di distillazione superiori. In questo modo si condensano i prodotti con la temperatura di ebollizione più alta. Da alcuni piatti di distillazione si ottengono i prodotti che poi vengono inviati alle lavorazioni successive.

Lavorazione ed impieghi del petrolio Distillazione del greggio

Lavorazione ed impieghi del petrolioGPL

Il GPL si presta molto bene ad utilizzi di piccola e media combustione, quali l'uso di cucina o del riscaldamento in cui rappresenta l'unica alternativa valida al metano. Infatti lo si riesce a distribuire tramite reti canalizzate in cui società fornitrici dello stesso, riempiono i serbatoi installati a monte dell'impianto (detti comunemente satelliti) tramite autobotti e gestiscono i consumi pro-capite con l'applicazione di misuratori volumetrici (contatori).

Altro uso è nella trazione individuale come l'automobile (in rari casi anche su scooter 4T di piccola cilindrata) in cui, nei motori a ciclo Otto è l'alternativa più valida alla benzina, avendo potere calorifico maggiore del metano a parità di peso caricato (anche se il metano inquina meno), senza i problemi di corrosione che sono dati da metanolo ed etanolo.

Per queste sue proprietà, il GPL ha assunto una rilevante valenza economica con moltissimi addetti impiegati nelle fasi a valle della raffinazione, imbottigliamento, distribuzione, produzione di serbatoi e valvole.

Lavorazione ed impieghi del petrolio Benzina

La benzina viene utilizzata esclusivamente come carburante nei motori a scoppio. Per questo, essa deve avere queste caratteristiche:

adeguata volatilità (sufficiente per un rapido avvio del motore) buona capacità antidetonante (capacità di non accendersi per

la semplice pressione del pistone) Questo ultimo dato si misura con il numero di ottano (NO). Questo

è un indice di riferimento ad una scala, in cui l'isoottano puro è uguale a 100 (poco detonante) e il normal-eptano è uguale a 0 (molto detonante).

Lavorazione ed impieghi del petrolio Kerosene

Una volta veniva ampiamente usato in lampade a cherosene ma ora è usato principalmente come combustibile aeronautico per i motori a propulsione. Un tipo di cherosene noto come RP-1 viene bruciato con l'ossigeno liquido come carburante per missili.

Il suo uso come combustibile di cottura principalmente si limita ad alcune stufe portatili per i viaggiatori con zaino e sacco a pelo e a paesi meno sviluppati, in cui solitamente è meno raffinato e contiene impurità e perfino residui.

Può anche essere usato per rimuovere i pidocchi dai capelli, ma brucia e può essere pericoloso sulla pelle.

Come combustibile di riscaldamento, è spesso usato in stufe portatili ed è venduto in alcune stazioni di servizio.

Il cherosene è ampiamente usato in Giappone come combustibile di riscaldamento domestico per i riscaldatori a cherosene portatili ed installati. In Giappone, il cherosene può essere comprato direttamente in qualsiasi stazione di servizio o essere recapitato a casa.

Viene anche usato come solvente organico.

Lavorazione ed impieghi del petrolio Gasolio

Gasolio per autotrazioneHa visto ridurre progressivamente il suo contenuto di zolfo fino

all'attuale 0,005%. Viene usato nei moderni motori diesel per automezzi, nelle

macchine agricole e per muovere i piccoli mezzi meccanici impiegati in agricoltura.

La specifica di riferimento che armonizza in tutta l'Europa Occidentale le specifiche nazionali del gasolio per autotrazione é la EN 590, che è stata recepita in Italia come UNI EN 590.

L'Unione Europea, con la Direttiva 2003/17/CE, ha definito inoltre le caratteristiche di impatto ambientale del gasolio

Lavorazione ed impieghi del petrolio Gasolio

Gasolio da riscaldamentoIl gasolio da riscaldamento viene utilizzato come combustibile negli impianti

termici. La sua principale caratteristica è l'elevato potere calorifico. Lo si può

distinguere dagli altri gasoli per il suo colore rosso. Le esigenze applicative e quindi di specifica per l'impiego del gasolio nella combustione stazionaria sono meno severe rispetto a quelle per l'autotrazione. Per il gasolio da riscaldamento ogni paese ha la propria specifica.

Il gasolio per riscaldamento si differenzia dal prodotto per autotrazione per tre aspetti:

un tenore di zolfo più elevato (0,2% vs 0,035%) il numero di cetano può variare è più “altobollente” Le specifiche tecniche che regolarizzano le caratterische del gasolio da

riscaldamento sono diverse per ogni paese. In Italia é in vigore la UNI-CTI 6759

Lavorazione ed impieghi del petrolioOli lubrificanti

Il compito principale che l’olio deve svolgere è quello di lubrificare gli organi meccanici in movimento relativo, in modo da ridurre al minimo l’attrito e portare a livelli trascurabili le usure.

I principali impieghi tecnologici degli oli minerali (oggi affiancati anche dagli oli di sintesi) sono:

Olio motore Olio per trasmissioni Olio idraulico