Impactul ecologic și economic al deversărilor de hidrocarburi în Marea Neagră

I. NOTIUNI GENERALE

1. Noţiuni generale despre produsele petroliere

În ceea ce priveşte modul de formare a petroului brut (ţiţei) s-au emis mai multe ipoteze, însă doar două teorii s-au conturat mai bine, anume, acelea care consideră că originea ţiţeiului este de natură anorganică, respectiv organică.

Teoria anorganică asupra originii ţiţeiului a fost formulată de M. Berthelot şi a fost completată şi susţinută de D.I. Mendeleer. Această teorie afirmă că ţiţeiul s-a format în straturile adânci ale scoarţei terestre prin acţiunea apei asupra carburilor metalice (CaCI2, Al4C3 etc. care în contact cu apa se descompun, rezultând acetilenă, metan şi alte hidrocarburi), dar nu a putut explica prezenţa în ţiţei a compuşilor optic activi şi a celor cu fosfor. Hidrocarburile nesaturate, sub acţiunea temperaturii şi presiunii ridicate din interiorul pământului şi în prezenta catalizatorilor naturali, s-au polimerizat, formând aşa numitul „aur negru".

Teoria organică se bazează pe câteva ipoteze şi anume:

• a originii vegetale (Figuier), care susţine că ţiţeiul este format în urma descompunerii plantelor moarte şi a transformării lor în mâl, care prin depunere la mare adâncime pe fundul apelor, în decurs de milioane de ani, a suferit procese de descompunere şi transformare ce s-au produs în absenţa aerului şi sub influenţa căldurii terestre, a presiunii ridicate şi probabil, a unor bacterii anaerobe;

• a originii animale (Engler), conform căreia petrolul brut se obţine din transformarea grăsimilor animalelor marine, în special a peştilor, la temperaturi şi presiuni mari în scoarţa pământului;

• a originii mixte vegetale - animale (Potonie) prin care aşa numitul astăzi „sânge al economiei" s-a format în urma transformărilor chimice sub influenţa temperaturii şi a presiunii ridicate a sapropelului

Teoria originii organice mixte vegetale - animale este însă cea mai acceptată.

Aşadar, sapropelul constituie primul stadiu de transformare a substanţelor organice, care are loc în timpul sedimentării şi stă la baza formării bitumului în etapa următoare mai lungă când se produc transformări biochimice şi geochimice în această etapă, important este procesul de saponificare, în cadrul căruia grăsimile se transformă într-o primă fază în glicerina şi în acizi graşi liberi. Cu timpul ele devin cetone şi apoi hidrocarburi, obtinându-se în final bitumuri care pot fi libere (formate din hidrocarburi uşoare, fără legături puternice cu roca mamă: gazele naturale, ţiţeiul) şi cu o construcţie chimică complexă (legate de roca mamă care nu se pot separa decât prin distilare forţată la temperaturi ridicate transformându-se în hidrocarburi libere mai uşoare: şisturile bituminoase, şisturile negre şi cărbunoase) (Cogălniceanu, Al. & Cogălniceanu, D., 1998).

Formarea zăcămintelor de petrol are loc ulterior, în urma unor procese de migraţie şi acumulare prin care au luat naştere concentraţii mari de petrol în zone relativ mici din scoarţa pământului (Beral & Zapan, 1973).

Petrolul se găseşte în zăcăminte primare sau secundare (în care a pătruns prin migrare din zăcămintele primare sub acţiunea presiunii gazelor). După pătrunderea în roca de înmagazinare (calcarul, gresia, dolomitul, marnele şi nisipul au totdeauna pori şi fisuri), petrolul poate să se separe de apă şi de gazele care îl însoţesc, formând în acelaşi rezervor trei straturi distincte, apă, petrol şi gaze, în zăcământ, petrolul se găseşte sub presiune din cauza hidrocarburilor gazoase dizolvate.

2. Clasificarea produselor petroliere

Petrolul este un amestec de hidrocarburi (gazoase şi solide dizolvate în hidrocarburi lichide), a căror compoziţie poate varia de la un zăcământ la altul, sau în cadrul aceluiaşi zăcământ la diferite momente şi adâncimi pentru un anumit foraj. Are în compoziţia sa pe lângă hidrocarburi (în procente semnificative) şi alţi diferiţi compuşi organici în proporţii mici, ce conţin N2, S, 02, precum şi metale grele (Fe, Ni, V, Cr) (Overstreet & Galt, 1995).

Petrolurile variază după natura hidrocarburilor (hidrocarburi parafinice, naftenice, aromatice etc), după compuşii cu sulf, azot şi după sărurile diferitelor metale cu acizii organici care intră în componenţa lor.

Hidrocarburile existente în petrol fac parte din următoarele clase: hidrocarburi saturate (aciclice şi ciclice) şi hidrocarburi aromatice (Fig.II.1). Petrolul nu conţine hidrocarburi nesaturate (acestea pot apărea însă în unele produse de cracare).

a) Alcanii (parafinele) (CnH2n+2) sunt hidrocarburi saturate aciclice, ce se găsesc în proporţia cea mai mare în petrol, cu precădere în fracţiunile uşoare (metan - CH4, etan - C2H6, propan - C3H8). Sunt compuşi inerţi din punct de vedere chimic (parum affinis = afinitate redusă) şi se caracterizează prin aceea că au toţi atomii de C dispuşi în catene deschise liniare sau ramificate. Ele pot exista în toate stările de agregare: gazoasă, lichidă, solidă şi semi-solidă (gelatină), în funcţie de numărul atomilor de carbon pe care-l posedă (Overstreet & Galt, 1995). Astfel, gazele de sondă sunt alcătuite aproape numai din alcani inferiori, care se găsesc amestecaţi în zăcământ (adeseori ei erup din pământ formând gaze naturale). În fracţiunile cu puncte de fierbere mai înalte (fracţiuni medii), proporţia de alcani scade. Parafina care este formată din alcani cu un număr mare de atomi de carbon (peste 16), se găseşte în proporţii ridicate în fracţiunile de ulei.

b) Cicloalcanii (naftenele) (CnH2n) sunt hidrocarburi saturate ciclice, ce se găsesc de asemenea în proporţie mare şi sunt caracterizate prin aceea că atomii de C sunt dispuşi în formă circulară, pe unul sau mai multe inele (ex. ciclopentan - C5H10, ciclohexan - C6H12). În petroluri există numai naftene cu cicluri de C5 şi C6. în fracţiunile inferioare se găsesc derivaţi ai ciclopentanului şi ciclohexanului, iar în fracţiunile superioare sunt prezente naftene policiclice cu 2-6 cicluri, în ale căror molecule se găsesc şi catene alchilice. Se caracterizează prin rezistenţă şi densitate uşor mai ridicată decât a parafinelor, la aceeaşi temperatură de fierbere.

c) Hidrocarburile aromatice (arene) se găsesc în proporţie mai redusă decât celelalte hidrocarburi. Ele au la bază inelul clasic al benzenului (cu 6 atomi de C). Totuşi, proporţia lor în petrol variază în limite foare largi. Astfel, în fracţiunile uşoare se găsesc în proporţie de 4-20% hidrocarburi aromatice monociclice; în fracţiunile care fierb peste 200 °C, creşte conţinutul în compuşi cu mai multe nuclee aromatice. Cu cât conţinutul în hidrocarburi aromatice din fracţiunile grele este mai mare, cu atât petrolul respectiv conţine mai mult asfalt.