El petróleo y su comportamiento

Al hablar de petróleo hay que distinguir entre crudos y productosrefinados. Los crudos son mezclas complejas de varios hidrocarburos de diverso peso y estructura molecular, que van desde las sustancias simples y muy volátiles hasta los compuestos asfálticos que no se pueden destilar. Los productos, derivados del proceso de refinado del crudo, tienen unas propiedades físicas y químicas que dependen de la naturaleza de los crudos y de los distintos procesos a que se hayan sometido. Entre los distintos productos podemos encontrar gasolinas, queroseno, gasóleo, fueloil (ligero, medio y pesado), o aceites lubricantes.

Los hidrocarburos derramados en el mar sufren una serie de procesos que modifican sus características y su comportamiento: propagación, deriva, evaporación, disolución, dispersión, emulsificación, sedimentación, biodegradación y fotooxidación. El conocimiento de esos procesos y la forma en que interactúan para alterar la naturaleza del petróleo es muy valioso en la lucha contra los derrames, tanto en la mar como en tierra si el petróleo llega a alcanzar las costas.

Los crudos son mezclas complejas de hidrocarburos con pesos y estructuras moleculares diversos que comprenden tres grupos químicos principales: parafínico, nafténico y aromático. Estos hidrocarburos van desde sustancias simples altamente volátiles hasta ceras complejas y compuestos asfálticos que no pueden ser destilados. Pueden combinarse con oxígeno, nitrógeno, azufre, vanadio, níquel, sales minerales, etc. en distintas proporciones. Las características de la mayoría de los crudos están comprendidas dentro de las siguientes gamas:

• Densidad relativa, kg/m3 a 15ºC: 800 a 980
• Punto de ebullición inicial, ºC: 30 a 125
• Viscosidad cinemática, centistokes (cSt) a 40ºC: 3 a 100 (pero puede llegar hasta 20000)
• Punto de fluencia, ºC: -30 a +25 (pero puede ser inferior o llegar a 40)
• Punto de inflamación (Abel) ºC: -18 a 190
• Azufre, % en peso: 0,08 a 5
• Ceras, % en peso: hasta 15
• Asfaltenos, % en peso: hasta 5
• Vanadio, ppm V: 5 a 170

A menudo las denominaciones de los crudos se derivan o asocian con su origen geográfico, por ejemplo, crudo de las colinas del norte de Alaska. Cada crudo posee propiedades físico-químicas singulares que pueden variar tanto entre hidrocarburos de la misma zona como entre distintas regiones del mundo. Sus propiedades físicas y cómo se comportan cuando se produce un derrame, junto con sus propiedades químicas, determinantes de su toxicidad, son factores importantes que influyen en la respuesta al derrame de hidrocarburos y al impacto que éstos puedan tener en los distintos recursos marinos.

Los crudos más ligeros y más volátiles tienden a ser altamente fluidos y se extienden con rapidez además de desprender un fuerte olor, tener una elevada velocidad de evaporación y ser normalmente inflamables. Penetran en los substratos porosos pero no tienden a adherirse a las superficies duras y pueden resultar altamente tóxicos. Los crudos más pesados y menos volátiles poseen una diversidad de características que dependen de sus propiedades específicas. Son fluidos en diferentes grados, poseen una gama de velocidades de evaporación y pueden resultar inflamables. A medida que la temperatura aumenta pueden tener más tendencia a penetrar en sustancias porosas, pero los crudos más viscosos y pegajosos no penetran con facilidad aunque se adhieren a las superficies duras. Algunos de los crudos más pesados son sólidos a temperatura ambiente, tienen una toxicidad relativa y no penetran en las superficies porosas. Pueden fundirse al calentarse y formar una capa sobre las superficies duras que en ocasiones resulta difícil de eliminar.

Los productos derivados de la refinación de los crudos poseen unas características físico-químicas que dependen de la naturaleza de los crudos y de los distintos procesos a los que hayan sido sometidos. Por lo general, muchos productos refinados tienden a poseer unas características bien definidas y predecibles ya que un producto como la gasolina y el petróleo contienen compuestos similares de hidrocarburos dentro de una banda ajustada de temperaturas de destilación. Sin embargo, los fuel-oil residuales, tales como los intermedios y los pesados, son más diversos. Estos hidrocarburos suelen estar formados por residuos viscosos y alquitranados procedentes de la refinación de crudo y mezclas complejas de compuestos alifáticos y aromáticos pesados, alquitranes y asfaltenos. También pueden añadirse los residuos céreos procedentes de la limpieza de los tanques de almacenamiento de crudo a los residuos procedentes de la refinación de crudo. Estos residuos se mezclan con fuel-oil ligeros o derivados para satisfacer las especificaciones relativas a viscosidad y punto de inflamación. Las características de ciertos fuel-oil intermedios o pesados dependerán de los crudos a partir de los cuales deriva el residuo así como de la naturaleza de cualquier hidrocarburo u otros derivados con los que se han mezclado para cumplir con una prescripción concreta.

Las características típicas de los productos son las siguientes:

Se sueen utilizar varias denominaciones para describir los distintos fuel-oil. Se pueden denominar: Bunker A, B, C; fueloil núm. 2, 4, 5, 6; fueloil intermedio (IFO 180); o fuel-oil pesado (IFO 380). No siempre está clara la relación que existe entre las diferentes clasificaciones, pero la escala de Bunker A-C y la escala de fuel-oil ASTM son bastante equivalentes. La escala IFO especifica la viscosidad de los hidrocarburos en centistokes a 50ºC.

Cuando los hidrocarburos se derraman en el mar, éstos sufren varios cambios físico-químicos. Algunos de estos cambios hacen que los hidrocarburos desaparezcan de la superficie del mar mientras que otros hacen que los hidrocarburos persistan. Aunque el medio marino consiga finalmente asimilar los hidrocarburos derramados, el tiempo que tarde este hecho en producirse depende de las características físico-químicas de los hidrocarburos y de los procesos naturales de meteorización que puedan tener lugar.

Las propiedades específicas tienen una gran importancia ya que influyen en el comportamiento de los hidrocarburos sobre la superficie del mar y en su velocidad de disipación mediante procesos naturales. Estas propiedades son:

• Densidad relativa
• Punto de ebullición y gama de ebullición
• Viscosidad
• Punto de fluencia
• Punto de inflamación
• Solubilidad
• Contenido en asfaltenos

Los hidrocarburos derramados en el mar sufren, en su conjunto, una serie de procesos conocidos como meteorización que modificarán sus características y su comportamiento. El conocer estos procesos y cómo interactúan para transformar la naturaleza de los hidrocarburos tiene un gran valor en la lucha contra los derrames. Estos procesos son los siguientes:

• Propagación
• Deriva
• Evaporación
• Dispersión natural
• Emulsificación
• Otros procesos (disolución, oxidación, biodegradación, sedimentación)