O petróleo é um líquido negro esverdeado de ocorrência natural encontrado em formações geológicas sob a superfície da Terra. É comumente refinado em vários tipos de combustíveis. Os componentes do petróleo são separados utilizando uma técnica chamada destilação fraccionada, ou seja, a separação de uma mistura líquida em fracções que diferem no ponto de ebulição por meio de destilação, utilizando normalmente uma coluna de fraccionamento.
É constituído por hidrocarbonetos de ocorrência natural de várias massas moleculares e pode conter compostos orgânicos diversos. O nome “petróleo” abrange tanto o petróleo bruto não processado natural como os produtos petrolíferos constituídos por petróleo bruto refinado. Um combustível fóssil, o petróleo é formado quando grandes quantidades de organismos mortos, principalmente zooplâncton e algas, são enterrados sob rochas sedimentares e submetidos a calor e pressão intensos.
O petróleo tem sido recuperado principalmente por meio de perfuração de petróleo (as fontes naturais de petróleo são raras). A perfuração é realizada após a conclusão dos estudos de geologia estrutural (à escala do reservatório), análise da bacia sedimentar e caracterização do reservatório (principalmente em termos de porosidade e permeabilidade das estruturas geológicas do reservatório). É refinado e separado, mais facilmente por destilação, em numerosos produtos de consumo, desde a gasolina (gasolina) e querosene até ao asfalto e reagentes químicos utilizados no fabrico de plásticos, pesticidas e produtos farmacêuticos. O petróleo é utilizado na fabricação de uma grande variedade de materiais, e estima-se que o mundo consome cerca de 95 milhões de barris por dia.
De acordo com o Painel Intergovernamental sobre Mudança Climática da ONU, a eliminação progressiva dos combustíveis fósseis, incluindo o petróleo, precisa ser concluída até o final do século 21 para evitar “impactos severos, generalizados e irreversíveis para as pessoas e os ecossistemas”. De acordo com o Painel Intergovernamental sobre Mudança Climática da ONU, a eliminação progressiva dos combustíveis fósseis, incluindo o petróleo, precisa ser concluída até o final do século 21 para evitar “impactos graves, generalizados e irreversíveis para pessoas e ecossistemas”.
O petróleo, de uma forma ou de outra, tem sido usado desde tempos antigos, e agora é importante em toda a sociedade, inclusive na economia, na política e na tecnologia. O aumento da importância deveu-se à invenção do motor de combustão interna, ao aumento da aviação comercial e à importância do petróleo para a química orgânica industrial, particularmente a síntese de plásticos, fertilizantes, solventes, adesivos e pesticidas.
Há mais de 4000 anos, segundo Heródoto e Diodoro Sículo, o asfalto era utilizado na construção das paredes e torres da Babilônia; havia poços de petróleo perto de Ardericca (perto da Babilônia), e uma fonte de petróleo em Zacynthus. Grandes quantidades foram encontradas nas margens do rio Issus, um dos afluentes do Eufrates.
O uso do petróleo na China antiga remonta a mais de 2000 anos atrás. Em I Ching, um dos primeiros escritos chineses cita que o petróleo em seu estado bruto, sem refinação, foi descoberto, extraído e usado na China no primeiro século a.C. Além disso, os chineses foram os primeiros a registrar o uso do petróleo como combustível já no século IV a.C. Em 347 d.C., o petróleo era produzido a partir de poços de bambu perfurados na China.
O petróleo bruto era frequentemente destilado por químicos persas, com descrições claras dadas em manuais árabes, como os de Muhammad ibn Zakarīya Rāzi (Rhazes). As ruas de Bagdá foram pavimentadas com alcatrão, derivado do petróleo que se tornou acessível a partir de campos naturais da região. No século IX, os campos de petróleo foram explorados na área em torno da moderna Baku, no Azerbaijão. Estes campos foram descritos pelo geógrafo árabe Abu al-Hasan ‘Alī al-Mas’ūdī no século 10, e por Marco Polo no século 13, que descreveu a saída desses poços como centenas de carregamentos de navios. Os químicos árabes e persas também destilaram petróleo bruto para produzir produtos inflamáveis para fins militares. Com Spain islamic, o distillation tornou-se disponível em Europa ocidental pelo 12o século. Também está presente na Roménia desde o século XIII, sendo registada como păcură.
Os primeiros exploradores britânicos em Myanmar documentaram uma florescente indústria de extracção de petróleo baseada em Yenangyaung que, em 1795, tinha centenas de poços escavados à mão em produção.
Pechelbronn (fonte Pitch) é considerado o primeiro local europeu onde o petróleo foi explorado e utilizado. A ainda activa Erdpechquelle, uma fonte onde o petróleo parece estar misturado com água, é utilizada desde 1498, nomeadamente para fins médicos. As areias petrolíferas são extraídas desde o século XVIII.
Em Wietze, na Baixa Saxônia, asfalto natural / betume tem sido explorado desde o século 18. Tanto em Pechelbronn como em Wietze, a indústria do carvão dominou as tecnologias petrolíferas.
O químico James Young notou uma infiltração natural de petróleo na mina de Riddings em Alfreton, Derbyshire, da qual destilou um óleo fino leve adequado para uso como óleo de iluminação, ao mesmo tempo em que obtinha um óleo mais viscoso adequado para lubrificar máquinas. Em 1848, Young fundou uma pequena empresa de refinação de petróleo bruto.
Young acabou por conseguir, destilando carvão de canela a baixo calor, criar um fluido parecido com o petróleo, que quando tratado da mesma forma que o óleo infiltrado dava produtos semelhantes. Young descobriu que, por destilação lenta, ele poderia obter uma série de líquidos úteis a partir dele, um dos quais ele chamou de “óleo parafínico” porque, a baixas temperaturas, ele se congelava em uma substância semelhante à cera de parafina.
A produção destes óleos e da cera de parafina sólida a partir do carvão foi objecto da sua patente de 17 de Outubro de 1850. Em 1850, Young & Meldrum e Edward William Binney firmaram uma parceria sob o título de E.W. Binney & Co. em Bathgate em West Lothian e E. Meldrum & Co. em Glasgow; suas obras em Bathgate foram concluídas em 1851 e tornaram-se as primeiras fábricas de petróleo verdadeiramente comerciais do mundo com a primeira refinaria de petróleo moderna.
A primeira refinaria de petróleo do mundo foi construída em 1856 pela Ignacy Łukasiewicz. Suas realizações também incluíram a descoberta de como destilar querosene de óleo de infiltração, a invenção da moderna lâmpada de querosene (1853), a introdução da primeira lâmpada de rua moderna na Europa (1853) e a construção do primeiro poço de petróleo moderno do mundo (1854).
A demanda por petróleo como combustível para iluminação na América do Norte e em todo o mundo cresceu rapidamente. Edwin Drake de 1859 bem perto de Titusville, Pensilvânia, é popularmente considerado o primeiro poço moderno. Georg Christian Konrad Hunäus, já em 1858, tinha encontrado uma quantidade significativa de petróleo durante a perfuração de lignite 1858 em Wietze, na Alemanha. Mais tarde, Wietze forneceu cerca de 80% do consumo alemão na Era Wilhelminiana. A produção cessou em 1963, mas Wietze acolhe um Museu do Petróleo desde 1970.
O poço de Drake é provavelmente destacado porque foi perfurado, não escavado; porque usou uma máquina a vapor; porque havia uma empresa associada a ele; e porque tocou um grande boom. No entanto, houve uma actividade considerável antes da Drake em várias partes do mundo em meados do século XIX. Um grupo dirigido pelo Major Alexeyev do Corpo de Engenheiros de Minas de Bakinskii abriu um poço à mão na região de Baku em 1848. No mesmo ano que o poço de Drake, havia poços perfurados com motor na Virgínia Ocidental. Um primeiro poço comercial foi escavado à mão na Polônia em 1853, e outro na vizinha Romênia em 1857. Por volta da mesma época, a primeira pequena refinaria de petróleo do mundo foi aberta em Jasło na Polônia, com uma maior aberta em Ploiești na Romênia logo depois. A Roménia é o primeiro país do mundo a ter a sua produção anual de petróleo bruto oficialmente registada nas estatísticas internacionais: 275 toneladas para 1857.
O primeiro poço de petróleo comercial no Canadá tornou-se operacional em 1858 em Oil Springs, Ontário (então Canada West). O empresário James Miller Williams escavou vários poços entre 1855 e 1858 antes de descobrir uma rica reserva de petróleo quatro metros abaixo do solo. A Williams extraiu 1,5 milhões de litros de petróleo bruto em 1860, refinando grande parte dele em petróleo de iluminação com querosene. O poço de Williams tornou-se comercialmente viável um ano antes da operação da Drake na Pensilvânia e poderia ser considerado o primeiro poço de petróleo comercial da América do Norte. A descoberta em Oil Springs provocou um boom petrolífero que trouxe centenas de especuladores e trabalhadores para a área. Os avanços na perfuração continuaram em 1862, quando o perfurador local Shaw atingiu uma profundidade de 62 metros, utilizando o método de perfuração com pino de mola. Em 16 de janeiro de 1862, após uma explosão de gás natural, o primeiro jorro de petróleo do Canadá entrou em produção, disparando para o ar a uma taxa recorde de 3.000 barris por dia. No final do século XIX, o Império Russo, especialmente a empresa Branobel no Azerbaijão, tinha assumido a liderança na produção.
O acesso ao petróleo foi e continua a ser um factor importante em vários conflitos militares do século XX, incluindo a Segunda Guerra Mundial, durante a qual as instalações petrolíferas constituíram um importante activo estratégico e foram amplamente bombardeadas. A invasão alemã da União Soviética incluiu o objectivo de capturar os campos petrolíferos de Baku, uma vez que iria fornecer fornecimentos de petróleo muito necessários para os militares alemães que estavam a sofrer bloqueios. A exploração de petróleo na América do Norte, no início do século XX, levou a que os EUA se tornassem o principal produtor em meados do século XX. No entanto, à medida que a produção de petróleo nos EUA atingiu o auge nos anos 60, os Estados Unidos foram ultrapassados pela Arábia Saudita e pela União Soviética.
Em 1973, a Arábia Saudita e outras nações árabes impuseram um embargo de petróleo contra os Estados Unidos, Reino Unido, Japão e outras nações ocidentais que apoiaram Israel na Guerra do Yom Kippur de outubro de 1973. O embargo causou uma crise petrolífera com muitos efeitos a curto e longo prazo na política global e na economia global.
Hoje, cerca de 90% das necessidades de combustível veicular são atendidas por petróleo. O petróleo também representa 40 por cento do consumo total de energia nos Estados Unidos, mas é responsável por apenas 1 por cento da geração de eletricidade. O valor do petróleo como fonte de energia portátil e densa que alimenta a grande maioria dos veículos e como base de muitos produtos químicos industriais o torna uma das commodities mais importantes do mundo. A viabilidade da commodity petrolífera é controlada por vários parâmetros-chave: número de veículos no mundo competindo por combustível; quantidade de petróleo exportada para o mercado mundial (Modelo Terra de Exportação); ganho líquido de energia (energia economicamente útil fornecida menos a energia consumida); estabilidade política das nações exportadoras de petróleo; e capacidade de defender linhas de suprimento de petróleo.
Os três principais países produtores de petróleo são Rússia, Arábia Saudita e Estados Unidos. Em 2018, devido em parte ao desenvolvimento da fraturação hidráulica e da perfuração horizontal, os Estados Unidos tornaram-se o maior produtor mundial. Cerca de 80 por cento das reservas mundiais de fácil acesso estão localizadas no Oriente Médio, com 62,5 por cento provenientes dos 5 árabes: Arábia Saudita, Emirados Árabes Unidos, Iraque, Catar e Kuwait. Uma grande parte do petróleo total do mundo existe como fonte não convencional, como o betume nas areias petrolíferas de Athabasca e o petróleo extra pesado no cinturão do Orinoco. Embora volumes significativos de petróleo sejam extraídos de areias petrolíferas, especialmente no Canadá, ainda existem obstáculos logísticos e técnicos, pois a extração de petróleo requer grandes quantidades de calor e água, tornando seu conteúdo líquido de energia bastante baixo em relação ao petróleo bruto convencional. Assim, não se espera que as areias petrolíferas do Canadá forneçam mais de alguns milhões de barris por dia em um futuro previsível.
O petróleo inclui não apenas o petróleo bruto, mas todos os hidrocarbonetos líquidos, gasosos e sólidos. Sob pressão superficial e condições de temperatura, os hidrocarbonetos mais leves – metano, etano, propano e butano – existem como gases, enquanto o pentano e os hidrocarbonetos mais pesados estão na forma de líquidos ou sólidos. No entanto, em um reservatório subterrâneo de petróleo, as proporções de gás, líquido e sólido dependem das condições subterrâneas e do diagrama de fases da mistura de petróleo.
Um poço de petróleo produz predominantemente petróleo bruto, com algum gás natural dissolvido nele. Como a pressão é mais baixa na superfície do que no subsolo, parte do gás sairá da solução e será recuperado (ou queimado) como gás associado ou gás de solução. Um poço de gás produz predominantemente gás natural. No entanto, como a temperatura e a pressão subterrâneas são mais altas do que na superfície, o gás pode conter hidrocarbonetos mais pesados, como pentano, hexano e heptano no estado gasoso. Em condições de superfície, estes se condensam fora do gás para formar “condensado de gás natural”, muitas vezes encurtado para condensado. O condensado se assemelha à gasolina na aparência e é semelhante em composição a alguns óleos crus leves voláteis.
A proporção de hidrocarbonetos leves na mistura de petróleo varia muito entre diferentes campos de petróleo, variando desde 97% em peso nos óleos mais leves até 50% nos óleos mais pesados e betuminosos. Os hidrocarbonetos do petróleo bruto são principalmente alcanos, cicloalcanos e vários hidrocarbonetos aromáticos, enquanto os outros compostos orgânicos contêm nitrogênio, oxigênio e enxofre, e vestígios de metais como ferro, níquel, cobre e vanádio. Muitos reservatórios de petróleo contêm bactérias vivas.
O petróleo é uma mistura de um grande número de hidrocarbonetos diferentes; as moléculas mais comumente encontradas são alcanos (parafinas), cicloalcanos (naftênios), hidrocarbonetos aromáticos ou produtos químicos mais complicados como asfaltenos. Cada variedade de petróleo tem uma mistura única de moléculas, que definem suas propriedades físicas e químicas, como cor e viscosidade.
Os alcanos, também conhecidos como parafinas, são hidrocarbonetos saturados com cadeias retas ou ramificadas que contêm apenas carbono e hidrogênio e têm a fórmula geral CnH2n+2. Eles geralmente têm de 5 a 40 átomos de carbono por molécula, embora quantidades vestigiais de moléculas mais curtas ou mais longas possam estar presentes na mistura.
Os alcanos do pentano (C5H12) ao octano (C8H18) são refinados em gasolina, os do nonano (C9H20) ao hexadecano (C16H34) em diesel, querosene e combustível para aviação. Alcanos com mais de 16 átomos de carbono podem ser refinados em óleo combustível e óleo lubrificante. No extremo mais pesado da faixa, a parafina é um alcano com aproximadamente 25 átomos de carbono, enquanto o asfalto tem 35 e mais, embora estes sejam geralmente rachados pelas refinarias modernas em produtos mais valiosos. As moléculas mais curtas, aquelas com quatro ou menos átomos de carbono, estão em estado gasoso à temperatura ambiente. São os gases de petróleo. Dependendo da demanda e do custo da recuperação, esses gases são queimados, vendidos como gás liquefeito de petróleo sob pressão ou usados para alimentar os queimadores da própria refinaria. Durante o inverno, o butano (C4H10), é misturado à gasolina em altas taxas, pois sua alta pressão de vapor auxilia nas partidas a frio. Liquidificada sob pressão ligeiramente acima da atmosférica, é mais conhecida por alimentar isqueiros de cigarros, mas também é a principal fonte de combustível para muitos países em desenvolvimento. O propano pode ser liquefeito sob pressão modesta, e é consumido em quase todas as aplicações que dependem do petróleo para obter energia, do cozimento ao aquecimento e ao transporte.
Os cicloalcanos, também conhecidos como naftênios, são hidrocarbonetos saturados que possuem um ou mais anéis de carbono aos quais estão ligados átomos de hidrogênio de acordo com a fórmula CnH2n. Os cicloalcanos têm propriedades semelhantes às dos alcanos, mas têm pontos de ebulição mais elevados.
Os hidrocarbonetos aromáticos são hidrocarbonetos insaturados que possuem um ou mais anéis planos de seis carbonos, denominados anéis de benzeno, aos quais estão ligados átomos de hidrogénio pela fórmula CnH2n-6. Eles tendem a queimar com uma chama de fuligem, e muitos têm um aroma doce. Alguns são cancerígenos.
Estas moléculas diferentes são separadas por destilação fracionada em uma refinaria de petróleo para produzir gasolina, combustível de aviação, querosene e outros hidrocarbonetos.