Petroquímica
rama de la química
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La petroquímica es la rama de la química que estudia la transformación del petróleo crudo y el gas natural en productos o materias primas útiles. Estos productos petroquímicos se han convertido en una parte esencial de la industria química moderna a nivel mundial.
La industria petroquímica se dedica a obtener derivados químicos del petróleo y de los gases asociados. Los productos petroquímicos incluyen todas las sustancias químicas que se derivan de ellos. Esta industria tiene sus orígenes a finales del XIX. La mayoría de los productos petroquímicos se fabrican a partir de un número relativamente pequeño de hidrocarburos, como el metano, el etano, propano, butano, y los aromáticos como el benceno, tolueno y xileno.
La petroquímica proporciona los conocimientos y los procesos para la producción de combustibles fósiles, como la gasolina, el gasóleo, el queroseno o el gas licuado del petróleo (GLP). Esta disciplina también abarca la fabricación de fertilizantes, pesticidas, herbicidas, asfaltos, fibras sintéticas y diversos tipos de plásticos. Muchos artículos de uso cotidiano, como guantes, borradores y pinturas, forman parte de la producción petroquímica.
Los procesos para obtener productos petroquímicos se llevan a cabo en refinerías e implican cambios físicos y químicos de los hidrocarburos. El proceso básico, que descompone el petróleo y el gas natural en compuestos más ligeros, se conoce como craqueo (del inglés cracking).
La combinación de petroquímicos básicos con distintos insumos químicos permite obtener petroquímicos intermedios, como resinas a base de metanol (utilizadas para fabricar gomas, plásticos, detergentes y lubricantes), poliuretanos (empleados en la fabricación de colchones y plásticos) y acetaldehídos (que a su vez derivan en perfumes, saborizantes y otros productos).
La industria petroquímica exige estrictas medidas de seguridad para minimizar daños ambientales, ya que sus procesos son potencialmente contaminantes y de alto impacto.
Origen
Es posible generar petróleo a partir de cualquier tipo de materia orgánica bajo condiciones adecuadas. Aunque la concentración de materia orgánica en los depósitos originales no es muy alta, el petróleo y el gas natural se acumularon en lugares que favorecían su retención, como areniscas porosas selladas. El petróleo, formado durante millones de años por la transformación de materiales orgánicos, se acumula bajo la superficie terrestre en cantidades muy grandes.
El primer pozo de petróleo comercial se estableció en 1859, y dos años después se instaló la primera refinería. La industria experimentó un gran crecimiento a finales de la década de 1940. La demanda de productos petroquímicos aumentó considerablemente durante la Segunda Guerra Mundial, impulsada por la necesidad de materiales sintéticos que sustituyeran a productos más costosos y menos eficientes. Esto consolidó el procesamiento petroquímico como una industria clave.
Con anterioridad, la petroquímica era un campo incipiente donde se realizaban diversos experimentos. Entre los hitos tempranos se encuentran los cauchos sintéticos en la década de 1900, la bakelita (el primer plástico derivado de la petroquímica) en 1907, los primeros solventes petroquímicos en la década de 1920 y el poliestireno en la década de 1930. A partir de entonces, la industria comenzó a producir materiales para una amplia gama de aplicaciones: desde artículos para el hogar (electrodomésticos, textiles, muebles) hasta medicina (marcapasos, bolsas de transfusión), y desde artículos de ocio (calzado deportivo, ordenadores) hasta campos especializados como la arqueología y la criminalística.
Petróleo crudo
Conceptos básicos
El petróleo crudo está compuesto principalmente por una mezcla compleja de hidrocarburos, y su apariencia y composición varían. La composición promedio es: 84 % de carbono, 14 % de hidrógeno, entre 1 % y 3 % de azufre, y menos del 1 % de nitrógeno, oxígeno, metales y sales.[1]
Los crudos se clasifican como dulces o amargos según su contenido de azufre. Los crudos con alto contenido de azufre (por ejemplo, en forma de sulfuro de hidrógeno) se denominan ácidos, mientras que los de bajo contenido se llaman dulces.
Procesamiento inicial
Un proceso llamado destilación fraccionada separa el petróleo crudo en diversas fracciones. Las fracciones más ligeras, con puntos de ebullición más bajos, se obtienen en la parte superior de la columna, mientras que las más pesadas quedan en la parte inferior. Estas fracciones pesadas se someten a procesos de "rotura" o craqueo para convertirlas en productos más ligeros y útiles.
El petróleo crudo sin procesar no es utilizable directamente. Aunque el crudo ligero dulce se ha usado ocasionalmente como combustible en quemadores, sus fracciones más volátiles forman vapores explosivos, lo que lo hace peligroso. Por ello, el crudo debe separarse y refinarse para producir combustibles, lubricantes y subproductos que sirvan como base para plásticos, detergentes, solventes, elastómeros y fibras como el nailon y el poliéster.
Procesamiento
El petróleo crudo y el gas natural se extraen mediante pozos, ya sea en tierra o en el mar. Luego, se transportan a las refinerías mediante buques, trenes o tuberías.
En las refinerías se realizan procesos fisicoquímicos altamente especializados. Uno de los más importantes es la destilación, que separa el crudo en fracciones más ligeras. Se emplean principalmente dos procesos: la destilación atmosférica (CDU) y la destilación al vacío (VDU). El objetivo de la CDU es separar destilados valiosos (nafta, queroseno, diésel) y gasóleo atmosférico (AGO) del crudo. La VDU, por su parte, recupera gasóleos valiosos del residuo de la destilación atmosférica aplicando vacío. Dos fracciones clave son el fuel oil (utilizado como combustible pesado) y la nafta (componente de la gasolina y materia prima fundamental para la petroquímica).
La refinación transforma una mezcla compleja de hidrocarburos en otras mezclas útiles. Este punto marca la transición entre la industria petrolera y la petroquímica. Las materias primas de la petroquímica (denominadas feedstocks) se obtienen de la refinería: nafta, componentes del gas natural como butano, y subproductos gaseosos como etano y propano. Estas materias primas se someten a craqueo, un proceso que rompe moléculas grandes en fracciones más ligeras y valiosas. Existen dos tipos principales: craqueo térmico (con altas temperaturas) y craqueo catalítico (que emplea un catalizador). La planta donde se realiza este proceso se llama cracker.
Como resultado, se obtienen los bloques básicos de la industria: olefinas (principalmente etileno, propileno y butadieno) y aromáticos (como el benceno, tolueno y los xilenos), llamados así por su olor característico.
Estos productos petroquímicos básicos se someten a diversos procesos posteriores para fabricar bienes finales como plásticos, jabones, detergentes, productos farmacéuticos (p. ej., aspirina), fibras sintéticas, cauchos, pinturas y materiales aislantes.
