Petróleo desde o centro da terra

1987/04/01 Gold, Tom Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Kimika
• Energia

A maioría considera que o petróleo e o gas natural, case na súa totalidade metano, proceden de sustancias biolóxicas. A teoría afirma que os restos de plantas e animais foron enterrados e sufriron grandes presións e temperaturas, converténdose en hidrocarburos. Cando fai 100 anos publicouse por primeira vez esta teoría parecía a única posible si queríase expresar a orixe deses líquidos estraños que aparecían en superficie e en profundidade. Paira os químicos da época era imposible pensar que hidrocarburos como o petróleo podían xerarse sen a axuda da bioloxía. Todos eran compostos orgánicos.

Había ademais outro factor que axudaba a esta teoría: os científicos de entón crían que a Terra fora una pelota derretida e que despois se solidificó arrefriándose. Esta situación non podía ser superada por ningún hidrocarburo e as posibilidades de que o hidrocarburo proveña de masa fundida ou outros produtos refrigerados eran escasas. Desde este punto de vista, era totalmente lícito pensar que a orixe do petróleo atopábase nos residuos orgánicos.

Con todo, non estaban de acordo, entre eles o coñecido químico ruso Dimitri Mendeleiev. Escribiu un tratado sobre a orixe do petróleo, no que reivindicaba que a orixe do petróleo estaba no fondo da terra. Deu moitos razoamentos a favor da súa visión e moitos deles seguen sendo lexítimos.

As dúbidas sobre a orixe biolóxica non concluíron así. Moitos científicos, sobre todo na Unión Soviética, buscaron e reunido probas de orixe non biolóxica. Con todo, a teoría da orixe biolóxica segue sendo firme, máxime cando se acumulan probas químicas ao seu favor. O petróleo ten moléculas complexas, que son marcadores biolóxicos específicos; fósiles químicos.

Ademais, algunhas fraccións do petróleo son capaces de virar a actividade óptica, é dicir, o plano de polarización da luz. As moléculas con actividade óptica desvían a luz polarizada cara á esquerda ou cara á dereita. Nunha sustancia determinada, algunhas moléculas desviarán a luz polarizada cara á dereita e outras cara á esquerda.

Normalmente, ao estar unidos grandes cantidades de moléculas, a desviación á esquerda é a mesma que á dereita e tomando o efecto na súa totalidade non hai desvío. Os seres vivos, cando sintetizan una sustancia orgánica, sintetizan un único tipo de moléculas que desvían a luz polarizada cara á dereita ou só a que a desvía cara á esquerda. Por tanto, ao existir un único tipo de sustancias de orixe biolóxica, producirase a desviación da luz polarizada. Por tanto, a actividade óptica é un indicador de orixe biolóxica.

Estas dúas paradas parecían que o problema fora limpado paira sempre; a orixe biolóxica do petróleo e do metano, así como o doutros hidrocarburos, estaba demostrado.

Con todo, o problema persistía. A distribución xeográfica do petróleo non está moi clara. Doutra banda, os xacementos de petróleo e gas natural atopados superaron en cen ocasións o previsto. En estimacións previas tívose en conta a orixe biolóxica.

O convencemento de que os hidrocarburos non podían sintetizarse sen bioloxía, seguiu intacto ata que os astrónomos descubriron que os hidrocarburos eran os compostos de carbono máis comúns do Sistema Solar. Júpiter, Saturno, Urano e Neptuno teñen na atmosfera cantidades inxentes de metano e outros hidrocarburos. Titán, o satélite de Saturno, ten fortes nubes de metano e etano na atmosfera. Cométalos e asteroides presentan algúns tipos de hidrocarburos. É difícil que a bioloxía produza este material.

A idea de que a Terra se formou como una pelota de roca líquida foi abandonada hai tempo. Agora sabemos que a Terra se debe á acumulación de sólidos. Una fusión parcial formou una capa de roca lixeira disgregada do manto sólido que constitúe a capa exterior da terra. Por tanto, pódese pensar que deste manto xurdiron fluídos volátiles.

Así xurdiron a auga dos océanos e o nitróxeno atmosférico. O elemento de carbono é abundante na superficie terrestre e nos sedimentos (oxidado en forma de carbonato e non oxidado en forma de carbón). Con todo, o carbono é un compoñente minoritario da roca básica, cuxa erosión produce sedimentos.

Por tanto, o carbono tivo que subir desde niveis profundos en forma de fluído paira ser tan abundante na capa externa. Ademais, parece que aflorou ao longo de todo o tempo xeolóxico, como indica a súa maior abundancia nos sedimentos máis recentes. Os compoñentes máis importantes destes fluídos son o dióxido de carbono e o metano. Coa atmosfera moi oxidante, todo o carbono acabou o seu camiño en forma de dióxido de carbono.

Os meteoritos son testemuñas dos tempos nos que se formaron os corpos planetarios. A súa composición pode achegar información sobre a composición dos corpos da época. De todos os tipos de meteoritos só un pode estar en condicións de traer carbono en grandes cantidades á Terra, a condrita carbonosa. As condritas carbonosas, enterradas na profundidade da Terra a altas presións e temperaturas, orixinaron hidrocarburos líquidos (con predominio do metano).

Tamén é posible xerar pequenas cantidades de dióxido de carbono. En principio, este carbono, con todo, estaría en forma de hidrocarburos case sólidos que forman contritas carbonosas. A crenza de que a orixe dos hidrocarburos na Terra era debido á bioloxía non ten por tanto una base sólida.

As erupciones afloraron diamantes desde grandes profundidades. O diamante é una forma de carbono puro que necesita presións a 150 km de profundidade paira formarse. É evidente, por tanto, que o carbono non oxidado é abundante na parte inferior. Neste sentido, é lexítimo pensar que o diamante vai acompañado doutras formas reducidas do carbono como o metano. O metano detectouse nos poros entre diamantes.

Os geólogos consideraron durante moito tempo que as altas temperaturas e presións que se atopan na parte inferior disociarían o metano e outros hidrocarburos. Os estudos que se realizaron agora oponse a esta idea, como os novos cálculos da termodinámica, xa que estas enormes presións estabilizarán as moléculas. Esperan que nestas condicións e presións exista un tipo de moléculas que forman parte do petróleo. Por desgraza, isto non se pode demostrar no laboratorio; nos laboratorios non se conseguiu este tipo de condicións de presión e dureza.

Pénsese que a cocción da condrita carbonosa proporciona carbono e hidróxeno, o que fai que os metanos se despracen cara arriba xunto coas moléculas máis pesadas. Si na subida o magma flúe por onde hai líquido, entón o osíxeno que hai no magma oxidará estes fluídos e chegará á superficie a auga e o dióxido de carbono. Pero se os fluídos soben por buracos, rendijas e gretas entre rocas, o osíxeno que hai na superficie das rocas esgotarase rapidamente e o metano e o petróleo chegarán ao final do camiño sen cambios. O petróleo e o gas acumularanse nos poros de sedimentos someros.

Contaminación biolóxica

Os fósiles moleculares presentes no petróleo e outras moléculas biolóxicas só indican contaminación por material biolóxico. A fonte de contaminación atópase nas bacterias que se alimentan do petróleo. Os químicos atoparon en case todos os petróleos un tipo de composto chamado hopanoide. Este tipo de compostos xérase na parede celular das bacterias. Ademais, o petróleo tómao cando o outro contaminante migra a través da materia orgánica presente nos sedimentos. Probablemente, se a xente coñecese estas cousas antes, a teoría da orixe biolóxica do petróleo non o aceptou con firmeza.

Algúns químicos seguían expondo as súas dúbidas; o petróleo estaba saturado de hidróxeno no material biolóxico enterrado e podíase esperar a escaseza de hidróxeno. Paira eles o petróleo, una sustancia abiológica biológicamente contaminada, era máis que algo de orixe biolóxica.

Con todo, o maior problema que presentan as teorías de orixe biolóxica é a presenza de helio. Moitas zonas da Terra con alto contido en petróleo e gas natural presentan á súa vez numerosos helios. A fonte do helio utilizado comercialmente é o gas natural. O helio non aparece asociado ao metano na Terra. Esta relación non é posible si considérase que a orixe do metano son residuos biolóxicos enterrados. A bioloxía non puido intervir na concentración de helio, xa que o helio é un gas inerte.

Por outra banda, a visión da distribución global dos hidrocarburos é una cuestión de teoría de orixe biolóxica. Por que Oriente Próximo ten tantos hidrocarburos? As montañas do sueste turco, o val do Tigris, os montes encartados de Persia, o Golfo Pérsico e as chairas launas de Arabia Saudita teñen pouco que ver entre si, á marxe da existencia de pozos ben dotados de petróleo e gas. Ninguén atopou nada que asocie estas rexións. As zonas petrolíferas son de diferentes épocas xeolóxicas, á vez que as rocas que sosteñen os depósitos son diferentes. Os intentos de atopar sedimentos en residuos biolóxicos foron corruptos e non hai acordo sobre tanta fonte de gas e petróleo.

Ademais, os xacementos de hidrocarburos presentan una acumulación vertical. Os xacementos de petróleo ou gas a baixas profundidades adoitan ter a miúdo outros máis profundos e nunca debaixo da roca básica.

Se consideramos que os materiais enterrados profundamente no chan son a base dos sumidoiros, estes estarán distribuídos de forma diferente e non teñen una relación sinxela co estado da superficie terrestre. A cantidade de gas ou petróleo almacenado nun territorio depende de factores como a importancia da subministración procedente de niveis inferiores e a magnitude doutros fenómenos tectónicos como a falla que pode axudar á migración ascendente. En Oriente Medio a subministración parece frutífero, suficiente paira encher todos os buracos. Por tanto, podemos esperar que os sumidoiros teñan una acumulación vertical.

Tamén podemos entender outros fenómenos que ocorren co petróleo e o gas. O helio débese principalmente á radioactividade das pedras. O gas atraparía e transportaría na súa viaxe ascendente. A asociación helio e metano indica que o metano percorreu una longa distancia, probablemente debido á gran profundidade. Pódese pensar de forma similar ao mercurio e outros elementos traza. O querógeno, considerado por algúns como de orixe vexetal, podía deberse á precipitación de gases e hidrocarburos en auxe. A pesar de todas estas razóns que atopamos, a idea de que os hidrocarburos da Terra teñen unha orixe biolóxica é difícil de descartar.

Paira demostrar a teoría da orixe non biolóxica é necesario atopar grandes xacementos de hidrocarburos en lugares onde a bioloxía non poida intervir na formación destes xacementos. A antiga capa de granito escandinava parece a máis adecuada paira iso. Á capa inferior, se o hidrocarburo fóra ao seu termo, significaría que o granito sueco estaría sobre unha zona rica en hidrocarburos. Isto indicaría como se formaron os xacementos ricos en Noruega. Sabemos, ademais, que en moitas gretas do granito sueco hai xacementos de geminado (procedentes dos hidrocarburos que levaban na parte inferior). Si no granito sueco existise una zona de porosidad poderíase esperar dispor de gas e petróleo.

Con estas ideas en mente púxenme en contacto coa Oficina de Enerxía de Suecia. Un grupo local, dirixido por Tord Lindbo, tiña os meus mesmas intencións. Entre as zonas nas que pode haber pedra porosa, o anel de Siljan da central sueca, o máis apropiado, o maior cráter de impacto producido polos meteoritos en Europa, parecía. Nada máis iniciar as investigacións, atopouse moita evidencia na estrutura a favor do que se denominaba gas e petróleo. Hai tempo que os baserritarras da zona sabían que os pozos de auga producían gases combustibles. Ademais, os investigadores atoparon numerosos derrames de petróleo nas pequenas fosas de sedimentación do cráter.

Tras tres anos de investigación, todos os fenómenos que se producen nos escapes de gas das zonas ricas de petróleo e gas na Terra, danse, como quedou patente, nesta área sueca. Os investigadores atoparon carbonatos especiais formados pola oxidación do metano en goteo e algúns metais traza que axudan a derrámelos. O grupo perforou até os cincocentos metros en sete orificios onde atopou carbono derivado do metano, hidróxeno, metano, etano, etileno e propano.

Obtéñense máis datos cando se mide a aceleración local da gravidade. Se as pedras subterráneas son compactas, a aceleración da gravidade será maior que se non. Neste caso medíronse valores moi baixos comparándoos cos medidos noutros cráteres de impacto. Segundo os geólogos, isto é debido á porosidad da pedra.

O espazo ocupado polos poros é moi grande, segundo indican as medicións da gravidade. Se estes están cheos de gas, esta área será una das zonas de gas máis importantes do mundo. Con todo, pode haber bates de auga, aínda que tendo en conta que hai moitos sinais de petróleo e de gas que aparecen no resto, isto é totalmente incerto. Aínda que só una pequena parte dos poros están cheos de hidrocarburos, a zona pode ser comercialmente útil.

O pasado verán a Oficina Enerxética de Suecia iniciou un novo programa de perforación. Prevese alcanzar entre 4.500 e 6.000 metros de profundidade. Este programa sueco pode aclarar moitas cousas sobre a orixe dos hidrocarburos. Se os investigadores suecos atopan suficiente hidrocarburo nesta profundidade de granito, a fonte biolóxica non parece posible. Se se atopasen grandes cantidades de gas, que poderían ser explotadas comercialmente, significaría que a capa inferior aínda é gasosa. Ademais, noutros lugares onde non se sospeita pode suceder o mesmo. Por iso, pódense coñecer máis xacementos de hidrocarburos e as reservas coñecidas destes recursos crecerán.

Por tanto, o programa de perforación do anel de Siljan é importante e non só como ensaio científico. Tamén pode ser de gran importancia paira o abastecemento enerxético mundial.