Petrolio: Come si ottiene?

“SI FACCIA luce”. Nel XIX secolo negli Stati Uniti occorreva una nuova fonte di luce artificiale per sostituire la luce tremolante prodotta da grassi, olio di balena e altre sostanze. La soluzione? Il petrolio! Dove si poteva trovare?

Nel 1859 Edwin L. Drake, controllore ferroviario in pensione, usando un vecchio motore a vapore scavò un pozzo di 22 metri nei pressi di Titusville, in Pennsylvania, e fece sgorgare per la prima volta il petrolio grezzo. Quell’episodio segnò l’inizio dell’era del petrolio. Man mano che si scopriva il petrolio in molte parti del mondo, ne risultavano grandi conseguenze a livello economico e politico. Il petrolio si rivelò la fonte d’illuminazione artificiale di qualità che il mondo attendeva con ansia.

Ben presto nelle regioni petrolifere degli Stati Uniti non si faceva che comprare terreni e scavare pozzi. In quegli anni era normale venire a sapere di gente che era diventata ricca di colpo e di altri che in seguito avevano perso la loro fortuna. Ironia della sorte, fra questi ultimi ci fu Edwin Drake, l’uomo che aveva scavato il primo pozzo in Pennsylvania.

Nonostante il boom, o forse proprio a causa di questo, presto l’industria petrolifera in Pennsylvania subì la prima caduta dei prezzi. Il prezzo del petrolio scese da 20 dollari a 10 centesimi al barile! Alla base del tracollo ci furono sovrapproduzione e speculazione, in più alcuni pozzi si esaurirono rapidamente. Esempio emblematico di quei tempi è Pithole City, in Pennsylvania, che oggi è una città fantasma. Fu fondata, fiorì e fu  abbandonata: tutto in poco più di un anno e mezzo. Questi alti e bassi sarebbero diventati parte integrante della storia del petrolio.

Nel 1870 John D. Rockefeller e alcuni soci fondarono la Standard Oil Company. La compagnia dominò il mercato del cherosene finché non comparve la concorrenza, specialmente quella dell’industria petrolifera russa. Un rivale fu Marcus Samuel, un fondatore dell’odierna Royal Dutch Shell. Inoltre, grazie all’ingegnosità dei fratelli Nobel, * con il petrolio estratto dai giacimenti di Baku fu fondata in Russia una potente compagnia petrolifera.

In quegli anni nacquero diverse compagnie. Da allora si sono create partnership e organizzazioni per far fronte all’instabilità dei prezzi e della produzione che caratterizzò i primi tempi. Una di esse è l’Organizzazione dei Paesi Esportatori di Petrolio (OPEC), i cui 11 membri possiedono collettivamente la maggior parte delle risorse petrolifere disponibili al mondo. — Vedi il  riquadro a pagina 7.

Quantità e diffusione del petrolio

Verso la fine del XIX secolo per le imprese petrolifere l’esteso impiego dell’elettricità avrebbe potuto significare la bancarotta. Tuttavia la situazione fu completamente capovolta grazie ad un’altra invenzione: il motore a combustione interna, usato soprattutto nelle automobili. Ora la benzina, un derivato del petrolio, era essenziale per i veicoli semoventi, che alla fine del terzo decennio del XX secolo erano già disponibili in gran parte dei paesi industrializzati. Adesso per far muovere il mondo occorreva molto più petrolio, ma dove si poteva trovare?

 Col passare degli anni la supremazia del petrolio sul mercato mondiale si è consolidata grazie alle continue scoperte di nuovi giacimenti, circa 50.000, in diverse parti del mondo. Ai fini della produzione, però, il fattore importante non è il numero dei giacimenti scoperti ma la loro estensione. Quanto sono grandi questi giacimenti?

I giacimenti petroliferi che contengono almeno cinque miliardi di barili di petrolio grezzo ricuperabile sono classificati come supergiganti, i più grandi della categoria, mentre al secondo posto per grandezza (da cinquecento milioni a cinque miliardi di barili) ci sono i cosiddetti giganti. Anche se ci sono circa 70 paesi che, possedendo alcune risorse petrolifere, sono iscritti nel “U.S. Geological Survey World Petroleum Assessment 2000”, solo alcuni di essi hanno giacimenti classificati come giganti. (Vedi il  riquadro a pagina 7). La più grande concentrazione di giacimenti supergiganti si trova nel bacino sedimentario arabo-iraniano, che comprende la zona del Golfo Persico e dintorni.

La ricerca di nuove risorse petrolifere non si è fermata. Anzi, grazie all’impiego di tecnologie avanzate ha ricevuto nuovo impulso. Attualmente si è imposta all’attenzione dei produttori la regione del Mar Caspio, formata da Azerbaigian, Iran, Kazakistan, Russia, Turkmenistan e Uzbekistan. Secondo U.S. Energy Information Administration, questa regione possiede un potenziale enorme in termini di petrolio e gas naturale. Si stanno vagliando vie di esportazione alternative, ad esempio attraverso l’Afghanistan. Altri giacimenti sono stati scoperti anche in Medio Oriente, in Groenlandia e in alcune zone dell’Africa. Occorre fare un discorso a parte su come gli idrocarburi scoperti vengono convertiti in energia e in prodotti di uso quotidiano.

 Estrazione

Geologi e topografi vanno alla ricerca di luoghi in cui il petrolio grezzo potrebbe essere intrappolato nel sottosuolo. Dopo aver eseguito misurazioni specifiche e aver raccolto campioni, effettuano alcune perforazioni per accertare la presenza del petrolio. Nei primi tempi riuscire a scovare un giacimento poteva voler dire essere investiti da una pioggia di fango e petrolio che sgorgava dal pozzo, con la conseguente perdita del petrolio fuoriuscito e il rischio di esplosione. Tuttavia negli odierni impianti di perforazione opportuni strumenti di misurazione e valvole speciali impediscono che questo accada. Ora è possibile effettuare anche trivellazioni più piccole e più profonde.

Col tempo la pressione che fa risalire il petrolio e il gas diminuisce, e va mantenuta pompando nel sottosuolo acqua, sostanze chimiche, anidride carbonica o altri gas, come l’azoto. La densità del petrolio estratto varia da zona a zona. Ovviamente, il petrolio con minore densità è di gran lunga più pregiato, dato che è più facile da estrarre e raffinare.

Come spiega l’istituto americano del petrolio (American Petroleum Institute), la tecnologia moderna permette di eseguire perforazioni orizzontali, fatte quasi parallelamente alla superficie terrestre, cosa che riduce il numero di pozzi da trivellare. La perforazione offshore, che ebbe inizio nel Golfo del Messico nel 1947, incrementò notevolmente la produzione di petrolio. Naturalmente il metodo di estrazione usato incide direttamente sul prezzo del prodotto finale. *

Trasporto

Nel 1863 in Pennsylvania per trasportare il petrolio si costruirono piccoli oleodotti di legno, dato che erano più economici e meno ingombranti dei barili da 159 litri trasportati su carri trainati da cavalli. * Oggi gli oleodotti si sono evoluti e moltiplicati. Secondo l’Association of Oil Pipe Lines, gli Stati Uniti da soli possiedono una rete di oleodotti di 300.000 chilometri.

Tali oleodotti, fatti prevalentemente di metallo, trasportano non solo il petrolio grezzo alle raffinerie, ma anche i prodotti finali ai vari distributori. La moderna tecnologia degli oleodotti consente di monitorare il flusso e la pressione attraverso sistemi automatizzati. Inoltre, per ispezionare le condotte sono stati messi a punto i cosiddetti pig intelligenti (apparecchiature impiegate per ispezionare centinaia di chilometri di condotte), nonché sistemi magnetici e a ultrasuoni per rilevare perdite di metallo o cricche. Eppure, tutto ciò che l’utente vedrà dei prodotti finali probabilmente sarà un cartello indicante che lì sotto passa un oleodotto e che è vietato praticare scavi in quel punto.

Per quanto utile, però, l’oleodotto non è un  sistema pratico per trasportare ingenti quantità di petrolio da una sponda all’altra del mare. I primi imprenditori petroliferi, però, escogitarono qualcosa anche per questo: immense petroliere, navi che possono raggiungere i 400 metri di lunghezza. Le petroliere sono le più grosse navi che solcano i mari e sono in grado di trasportare fino a un milione di barili di petrolio o più. Purtroppo, anche se appaiono possenti, hanno un tallone di Achille che non è stato ancora risolto, come mostra il riquadro “ Fuoriuscite di greggio”. Altri mezzi normalmente usati per il trasporto di grosse quantità di petrolio sono le chiatte e i vagoni cisterna. Tuttavia nel viaggio che compie il petrolio, il trasporto è solo una parte della storia.

Se vedete una fiammella, o torcia, in cima a una torre metallica, probabilmente vi trovate di fronte a una raffineria e quella fiamma funge da valvola di sicurezza. Fondamentalmente in questi enormi impianti il petrolio grezzo viene riscaldato e inviato a una torre di distillazione dove viene suddiviso in più frazioni. Queste frazioni vanno dagli idrocarburi più leggeri (che sono gassosi, come il butano) a quelli più pesanti, dai quali si ricavano, fra l’altro, oli lubrificanti. (Vedi le  pagine 8-9). Resta, comunque, un interrogativo: Fino a che punto l’influenza del petrolio sulla nostra società è stata positiva?

[Note in calce]

[Riquadro/Immagine a pagina 5]

 BARILI O TONNELLATE?

Le prime compagnie petrolifere della Pennsylvania trasportavano il petrolio in barili (precisamente botti da vino) da 180 litri. A un certo punto invalse l’uso di riempirli solo con 159 litri per evitare sprechi durante il trasporto. Nel commercio del petrolio l’unità di misura tuttora in uso è il barile, che equivale a 159 litri.

Sin dall’inizio il petrolio destinato all’Europa veniva trasportato via mare e si misurava in tonnellate, come si fa ancora oggi.

[Credit Line]

Fonte: American Petroleum Institute

[Riquadro a pagina 6]

COME SI È FORMATO IL PETROLIO?

A partire dagli anni ’70 del XIX secolo, fra la maggioranza degli scienziati è prevalsa la cosiddetta teoria della biogenesi, con cui “si sostiene che, nell’arco di un lungo periodo di tempo, detriti biologici sepolti nei sedimenti si siano decomposti in petrolio e gas naturale, e questi si concentrarono nelle porosità delle rocce sedimentarie negli strati più superficiali della crosta [terrestre]”. Questo processo avrebbe prodotto quindi il petrolio, composto principalmente da idrocarburi, ovvero sostanze formate da idrogeno e carbonio. Tuttavia, a partire dagli anni ’70 del XX secolo questa teoria è stata a volte messa in discussione da alcuni scienziati.

Il numero del 20 agosto 2002 di una prestigiosa rivista scientifica (Proceedings of the National Academy of Sciences) conteneva l’articolo “La genesi degli idrocarburi e l’origine del petrolio”, in cui gli autori affermavano che il petrolio naturale deve avere avuto origine a grandi profondità, “all’interno del mantello terrestre”, e non alle profondità molto minori generalmente accettate.

Il fisico Thomas Gold ha proposto alcune teorie controverse spiegandone le ragioni in un libro. (The Deep Hot Biosphere—The Myth of Fossil Fuels) Gold scrive: “La teoria dell’origine biologica degli idrocarburi fu accolta così favorevolmente negli Stati Uniti e in gran parte dell’Europa che soffocò completamente qualunque opinione contraria. Non fu così nei paesi dell’ex Unione Sovietica”. Questo accadde “con tutta probabilità perché l’emerito chimico russo Mendeleev aveva propugnato la teoria dell’abiogenesi [origine non biologica degli idrocarburi]. Oggi, grazie alle informazioni molto più ampie di cui disponiamo, le argomentazioni da lui addotte risultano ancora più valide”. In cosa consiste la teoria dell’abiogenesi?

Gold dice: “Secondo la teoria dell’abiogenesi gli idrocarburi erano tra i materiali che formarono la terra attraverso il graduale accumulo di sostanze solide circa 4 miliardi e mezzo di anni fa”. Stando a questa teoria, gli elementi che costituiscono il petrolio si trovano nelle viscere della terra sin dalla sua formazione. *

[Nota in calce]

 [Riquadro/Immagine alle pagine 10 e 11]

 FUORIUSCITE DI GREGGIO

▪ Fra il 1970 e il 2000 le petroliere hanno riversato in mare complessivamente 5.322.000 tonnellate di greggio

▪ La più grande fuoriuscita di greggio si è verificata nel 1979, quando l’Atlantic Empress è entrata in collisione con l’Aegean Captain e si sono riversate nel Mare delle Antille 287.000 tonnellate di greggio

▪ Nella lista dei grandi disastri in cui sono state coinvolte delle petroliere, la fuoriuscita di greggio della Exxon Valdez risulta solo al 34° posto circa

▪ Anche se la maggioranza delle fuoriuscite di greggio si verificano durante operazioni come carico, scarico e rifornimento, quelle più gravi sono avvenute in seguito a collisioni e incagli

▪ Alcune delle principali fuoriuscite di greggio non causate da petroliere:

● Nel 1979 nel Golfo del Messico esplode il pozzo esplorativo Ixtoc Unò. Fuoriescono in totale 500.000.000 di litri di greggio

● Nel 1983 nel Golfo Persico esplode una piattaforma petrolifera. Fuoriescono in totale 300.000.000 di litri di greggio

● Nel 1991 nel Golfo Persico per un sabotaggio fuoriescono in totale 900.000.000 di litri di greggio

[Immagine]

13 dicembre 1999: La petroliera “Erika” cola a picco vicino a Penmarch, in Francia

[Fonti]

Fonti: International Tanker Owners Pollution Federation Limited, “Oil Spill Intelligence Report”, “The Encarta Encyclopedia”

© La Marine Nationale (Francia)

 [Diagramma/Immagini alle pagine 8 e 9]

 (Per la corretta impaginazione, vedi l’edizione stampata)

PRODUZIONE DEL PETROLIO: SCHEMA SEMPLIFICATO

1 ESPLORAZIONE

SATELLITE

Si effettuano rilievi topografici servendosi dei segnali precisi forniti dal sistema di localizzazione GPS

GEOFONI

CAMION CON VIBRATORE SISMICO

IDROFONI

NAVE SISMICA

Un metodo impiegato è il rilevamento sismico, in cui si registrano i riflessi sotterranei di onde acustiche provocate artificialmente

2 ESTRAZIONE

POZZI SULLA TERRAFERMA

PIATTAFORMA OFFSHORE

POZZO SOTTOMARINO

I metodi di estrazione includono l’uso di pozzi petroliferi sulla terraferma, piattaforme offshore e pozzi sottomarini. Per mantenere la pressione si può ricorrere al pompaggio di gas o acqua

[Immagine]

POZZO SOTTOMARINO

Si utilizzano sottomarini telecomandati per costruire impianti di produzione sul fondo marino

[Immagine]

PERFORAZIONE ORIZZONTALE

Motori comandati a distanza da un tecnico fanno ruotare lo scalpello di perforazione e alcuni sensori rilevano le proprietà della roccia

3 TRASPORTO

OLEODOTTI

PETROLIERA

Il petrolio viene trasportato attraverso oleodotti posti sopra il terreno, sottoterra e sott’acqua. Altri metodi sono: petroliere, chiatte e vagoni cisterna

 4 RAFFINAMENTO

RAFFINERIA

Il petrolio grezzo viene riscaldato, distillato e scisso in frazioni utilizzabili per ottenere prodotti di uso quotidiano

TORRE DI DISTILLAZIONE

Quando il petrolio grezzo, scuro e appiccicoso, viene riscaldato, gli idrocarburi si trasformano in gas. Questi gas ritornano allo stato liquido a temperature diverse. In questo modo il petrolio viene separato in varie parti, o frazioni

20°C

GAS DI RAFFINERIA

Includono metano, etano, propano e butano

20°-70°C

BENZINA

Usata come carburante per automobili e come materia prima per la plastica

70°-160°C

NAFTA

Si può convertire in plastica, carburante per automobili e altri prodotti chimici

160°-250°C

CHEROSENE

Trasformato in carburante per aerei e combustibile

250°-350°C

GASOLIO

Usato come carburante per motori diesel e come combustibile per le caldaie

FORNO

400°C

RESIDUI

Dopo ulteriori lavorazioni si ottengono combustibili di raffineria, gasoli pesanti, cera per candele, lubrificanti e asfalto

CRACKER CATALITICO

Gli idrocarburi vengono riscaldati dal vapore e mischiati al catalizzatore caldo a base di silicoalluminati cristallini. Questo processo rompe le molecole di idrocarburi in molecole più piccole e più utili

Il catalizzatore in polvere si mescola con l’idrocarburo nella fase vapore

ETANOLO

Impiegato come solvente nella produzione di vernici, cosmetici, profumi, saponi e tinture

PLASTICA

Il polistirene, per esempio, si ottiene con la polimerizzazione dello stirene

ADDITIVI DELLE BENZINE

Gli elevatori del numero di ottano aumentano il potere antidetonante della benzina, migliorando le prestazioni del motore

[Fonte]

Foto: Cortesia di Phillips Petroleum Company

[Grafico a pagina 7]

  (Per la corretta impaginazione, vedi l’edizione stampata)

PRINCIPALI PRODUTTORI DI PETROLIO

I totali sono espressi in miliardi di barili. I dati non tengono conto delle riserve petrolifere non accertate

▪ Paese membro dell’OPEC

• Paese che possiede uno o più giacimenti supergiganti

Petrolio già estratto

◆ Riserve

▪ • ◆ 332.7 ARABIA SAUDITA

• ◆ 216.5 STATI UNITI

• ◆ 192.6 RUSSIA

▪ • ◆ 135.9 IRAN

▪ • ◆ 130.6 VENEZUELA

▪ • ◆ 125.1 KUWAIT

▪ • ◆ 122.8 IRAQ

▪ • ◆ 113.3 EMIRATI ARABI UNITI

• ◆ 70.9 MESSICO

• ◆ 42.9 CINA

▪ • ◆ 41.9 LIBIA

▪ ◆ 33.4 NIGERIA

◆ 21.2 CANADA

▪ ◆ 21.0 INDONESIA

◆ 20.5 KAZAKISTAN

▪ • ◆ 18.3 ALGERIA

◆ 17.6 NORVEGIA

◆ 16.9 REGNO UNITO

[Immagini a pagina 4]

1859: primo pozzo petrolifero, Titusville, Pennsylvania

Petrolio che sgorga da un pozzo in Texas

[Fonte]

Brown Brothers

[Immagine a pagina 5]

Beaumont, Texas: uno dei primi giacimenti petroliferi sfruttati

[Immagine a pagina 5]

Carro trainato da cavalli che trasporta barili di petrolio

[Immagine a pagina 10]

Pozzo in fiamme in Kuwait

[Fonte dell’immagine a pagina 5]

Tutte le foto: Brown Brothers