Indústria Química e Sociedade DISCIPLINA. O petróleo e seus derivados. Autores. Ana Cristina Facundo de Brito. Daniel de Lima Pontes.

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1 DISCIPLINA Indústria Química e Sociedade O petróleo e seus derivados Autores Ana Cristina Facundo de Brito Daniel de Lima Pontes aula 05

2 Governo Federal Presidente da República Luiz Inácio Lula da Silva Ministro da Educação Fernando Haddad Secretário de Educação a Distância Carlos Eduardo Bielschowsky Reitor José Ivonildo do Rêgo Vice-Reitora Ângela Maria Paiva Cruz Secretária de Educação a Distância Vera Lucia do Amaral Secretaria de Educação a Distância (SEDIS) Coordenadora da Produção dos Materiais Vera Lucia do Amaral Coordenadora de Revisão Giovana Paiva de Oliveira Coordenador de Edição Ary Sergio Braga Olinisky Projeto Gráfi co Ivana Lima Revisores de Estrutura e Linguagem Eugenio Tavares Borges Janio Gustavo Barbosa Jeremias Alves de Araújo José Correia Torres Neto Luciane Almeida Mascarenhas de Andrade Thalyta Mabel Nobre Barbosa Revisora das Normas da ABNT Verônica Pinheiro da Silva Revisores de Língua Portuguesa Cristinara Ferreira dos Santos Emanuelle Pereira de Lima Diniz Janaina Tomaz Capistrano Kaline Sampaio de Araújo Revisoras Tipográfi cas Adriana Rodrigues Gomes Margareth Pereira Dias Nouraide Queiroz Arte e Ilustração Adauto Harley Carolina Costa Heinkel Hugenin Leonardo Feitoza Roberto Luiz Batista de Lima Diagramadores Elizabeth da Silva Ferreira Ivana Lima José Antonio Bezerra Junior Mariana Araújo de Brito Priscilla Xavier Adaptação para Módulo Matemático Joacy Guilherme de A. F. Filho Divisão de Serviços Técnicos Catalogação da publicação na Fonte. Biblioteca Central Zila Mamede UFRN Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste material pode ser utilizada ou reproduzida sem a autorização expressa da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)

3 Apresentação Já estudamos nas aulas anteriores o surgimento da Indústria Química no cenário mundial e no Brasil. Agora, vamos nos aprofundar na indústria Petroquímica, no seu crescimento e na sua importância. Este é um tema bem interessante, tendo em vista que a produção está caindo e corremos um sério risco de daqui a alguns anos não termos mais produtos de origem petroquímica, isto inclui não só os combustíveis, mas os plásticos também. Objetivos 1 2 Compreender o desenvolvimento da indústria petroquímica no nosso país. Entender a importância desta indústria na qualidade de vida do homem moderno. 1

4 O início da indústria Petroquímica Brasileira A petroquímica é o ramo da indústria química Orgânica que obtém como matéria-prima o gás natural, gases liquefeitos de petróleo, gases residuais de refinaria, naftas, querosenes, parafinas, resíduos de refinação do petróleo e alguns tipos de petróleo cru. A atividade petroquímica, no Brasil, surge da grande demanda do mercado internacional. Ela teve seu desenvolvimento inicial no estado de São Paulo, onde no início da década de 50 já contava com duas fábricas de poliestireno. Estas fábricas utilizavam matéria-prima (estireno) importada. Havia também uma fábrica no interior de São Paulo de policlotero de vinila ou PVC, que produzia também o seu monômero a partir do acetileno originado do carbureto de cálcio e do cloro, resultante da eletrolise do cloreto de cálcio. Era comum a importação de produtos como polietileno, nylon, poliéster e os fertilizantes nitrogenados. A primeira refinaria no Brasil foi construída em 1952 e foi chamada de Refinaria Presidente Bernardes (RPBC), localizada na cidade de Cubatão (SP). Esta refi naria estava sobre a responsabilidade do Conselho Nacional de Petróleo (CNP). No ano seguinte, o CNP iniciou a construção de uma fábrica de nitrogenados como a amônia, nitrato de amônia e nitrocalcário. A indústria de fertilizantes foi construída próximo a refinaria, pois viria a utilizar como matériaprima os seus gases residuais. A PETROBRAS Petróleo Brasileiro S.A foi criada em A partir deste ano houve uma fase de crescimento significativo no setor petroquímico. Ela possui todo o monopólio de exploração, produção, refino e transporte de petróleo e seus derivados em todo o país. 2

5 A oferta de alguns produtos petroquímicos básicos evidenciou o efeito multiplicador da indústria petroquímica, tendo em vista que no final dos anos de 1950 já estavam instaladas 4 unidades industriais que utilizam derivados do refino do petróleo. As indústrias eram: Companhia Brasileira de Estireno (CBE) : Empresa subsidiária da Koppers Co. Inc. que produzia estireno a partir do eteno. Union Carbide do Brasil, empresa subsidiária Americana 1958: Produzia polietileno de baixa densidade a partir do eteno. Companhia Petroquímica Brasileira 1958: Produção de negro de fumo a partir de resíduo aromático. Alba S. A, empresa subsidiária da Borden Americana 1958: produção de metano a partir de óleo combustível. No ano de 1957, o Conselho Nacional do Petróleo baixou uma nova resolução em que facultava a PETROBRAS a produção e a comercialização dos produtos petroquímicos básicos e outros essenciais. Também dava prioridade à distribuição desses produtos a empresas que possuíam um maior capital nacional. Com isto, a PETROBRAS decidiu ampliar sua atuação no campo da indústria petroquímica, através da oferta de eteno. Novos decretos em 1965 fl exibilizam a participação privada, o que juntamente com o aumento do consumo de produtos petroquímicos, estimulou o surgimento de novos projetos. A indústria Petroquímica Brasileira Pós-60 Após os anos de 1960, ocorreu a grande arrancada e consolidação da indústria petroquímica Brasileira, principalmente com a criação dos três polos petroquímicos: em São Paulo (1972), na Bahia (1978) e outro no Sul do país em Em São Paulo foi criado o primeiro polo petroquímico do Brasil. Nem se havia terminado a construção do polo petroquímico em São Paulo, já se iniciava os estudos iniciais para a implementação do segundo polo petroquímico Brasileiro, localizado em Camaçari, na Bahia. Para a consolidação do polo petroquímico Baiano, muitas empresas migraram para a região, principalmente, pelas facilidades e incentivos fiscais fornecidos pelo BNB e pela SUDENE. O polo petroquímico Baiano teve uma concepção de planejamento global, diferentemente do polo Paulista, as diferentes empresas acionárias que eram divididas em três componentes: 3

6 a) a PETROQUISA, uma estatal que tinha uma participação nunca inferior a qualquer outro acionista; b) a empresa estrangeira de capital privado com conhecimento sólido e fornecimento de tecnologia; c) o grupo privado nacional. O terceiro polo petroquímico Brasileiro foi instalado no Sul do país, na cidade de Triunfo - RS (Figura 1). A Companhia Petroquímica do Sul ou COPESUL, subsidiária da PETROQUISA, foi criada em Fonte: < Acesso em: 17 nov Figura 1 Vista do Polo Petroquímico de Triunfo O polo paulista teve um baixo índice de nacionalização, já o baiano restringiu-se a importação de tecnologias, enquanto o polo do sul teve como característica marcante a transferência de tecnologia relacionada aos processos de produção, atingindo um percentual de 85% de nacionalização em materiais e equipamentos. Uma outra diferença do polo do sul foi a não exploração da fração aromática do petróleo. Um fato importante foi a crescente preocupação ambiental que ocorreu juntamente com a implementação dos polos petroquímicos. 4

7 A indústria Petroquímica Brasileira Pós-70 No início dos anos 80, as crises do petróleo aliadas aos altos juros trouxeram a recessão e sua influência ao mercado, isto foi bem impactante, pois o Brasil encontrava-se no meio de um salto em investimentos, principalmente, na indústria petroquímica. Em 1986 com a criação do Plano Cruzado, o mercado interno parece recuperar-se da crise e a demanda acabou por se tornar maior que a capacidade das empresas de produzir. Na tentativa de solucionar estes problemas, várias indústrias ampliaram suas unidades, além da criação de novas plantas. Vale destacar que o projeto mais importante era do Polo Petroquímico do Rio de Janeiro. Nos anos de 1990 ocorreu a recessão econômica da indústria petroquímica mundial e a expansão da sua produção, ocasionada pela entrada no mercado das petroquímicas asiáticas, estes fatores levaram a uma queda nos preços de mercado. O Plano Econômico do Presidente Collor de Melo, em 1990, deu início ao processo de privatização da indústria petroquímica, inicialmente com a venda das ações da PETROQUISA, isto acabou com gerenciamento por parte do governo como responsável pelo planejamento do crescimento neste setor. O mercado só iniciou uma recuperação em 1994, com o Plano Real, em que os projetos puderam ser desenvolvidos. Entre eles temos a duplicação da COPESUL, o polo Gás Químico do Rio de Janeiro e o Polo Petroquímico de Paulínea - SP. A indústria petroquímica Brasileira passou por diversas mudanças, inicialmente era controlada e planejada pelo Governo Federal e depois passou a sua privatização, isto permitiu uma otimização e crescimento como um todo. Atividade Identifi que os três polos petroquímicos mais importantes nos anos de Comente sobre a crise do início dos anos 80 e seus efeitos na economia mundial e Brasileira. 5

8 Petróleo e seus produtos O petróleo bruto é uma mistura de várias substâncias químicas diferentes, onde os principais componentes são os hidrocarbonetos de cadeia linear e os ciclanos. A composição do petróleo varia bastante de região de extração, somente uma fração, cerca de 15 a 30%, possuem substâncias com 4 a 12 átomos de carbono, como exemplo a gasolina bruta e a nafta. O restante do petróleo é constituído de substâncias bem mais pesadas e com ponto de ebulição superior a 400 C. A fi gura 2 mostra a primeira etapa do refi no do petróleo, os produtos obtidos nessa etapa são chamados de produtos primários, entre eles temos a nafta que é a matéria-prima para a produção de resinas plásticas. petróleo bruto 20 c 40 c 70 c 120 c 200 c 300 c 600 c caldeira (sistema super aquecido) coluna de destilação unidade de craqueamento reformador unidade de coqueamento unidade de alquilação carbonos gás nafta gasolina querosene galoleo ou diesel óleo lubrificante gasóleo pesado resíduos Fonte: < Acesso em: 17 nov Figura 2 Esquema da primeira etapa do refino do petróleo 6

9 Nos anos de a produção mundial de petróleo diminuiu e o ritmo crescente do mercado consumidor, fizeram com que a indústria petroquímica mundial investisse mais em pesquisas, no sentido de melhorar a utilização e o aproveitamento dos resíduos. Estes estudos levaram a indústria o desenvolvimento do processo chamado craqueamento. Neste processo, as moléculas maiores de (C 14 a C 15 ) são aquecidas na presença de catalisadores, o mais utilizado é a alumina (Al 2 O 3 ), neste caso, temos um craqueamento catalítico. Este processo gera produtos com cadeias menores, em que um dos produtos formado é a gasolina cuja cadeia varia de C 6 H 14 a C 10 H 22. Este processo propiciou o progresso na indústria automobilística, aeronáutica e naval. Com o aumento da produção de nafta (mistura de alcanos de 5 a 9 átomos de carbono) as empresas buscaram aplicações para este produto, que hoje serve como matéria-prima para a produção dos polímeros sintéticos, como o polietileno e o polipropileno e o 1,4-polibutadieno, nome científico para a borracha sintética. A nafta passa por fornos de altas temperaturas para ser quebrada, gerando gases que são levados a uma área de compressão. Em seguida, é realizada a separação dos compostos originados a baixa temperatura, utilizando colunas de destilação ou fracionamento, obtendo como um dos produtos o etileno que é matéria- prima para a produção de polímeros como o policroreto de vinila (PVC) e o polietileno. A nafta é a matéria-prima básica da indústria petroquímica, dela originam-se os plásticos, solventes e outros produtos presentes no nosso cotidiano, somos tão dependentes dele que fica difícil imaginar o mundo sem eles. Sem o petróleo a maioria dos materiais sintéticos que conhecemos hoje não existiria, bem como as roupas de poliéster ou os tênis de nylon. Sem estes materiais ficaríamos completamente dependentes da produção de algodão. A PETROBRAS é a fornecedora exclusiva de nafta no Brasil, atendendo a demanda com a produção de suas refinarias e com importações. Atividade Pesquise sobre os tipos de craqueamento utilizados pela indústria petroquímica e com quais objetivos são utilizados. Identifi que cada um dos produtos formados no primeiro refi no do petróleo (tamanho da molécula, estrutura, ponto de fusão e utilização). 7

10 Os produtos petroquímicos Nesta seção, iremos detalhar somente os produtos petroquímicos termoplásticos e as borrachas sintéticas. Este tipo de material apresenta um grande consumo, não só no Brasil, mas também no mundo e criamos uma espécie de dependência deles. Abaixo, seguem alguns dos principais produtos de origem petroquímica utilizados. Polietilenos (( CH 2 CH 2 ) n ) Polietileno ou polieteno é quimicamente o polímero mais simples. Ele é obtido através da polimerização do etileno. O polietileno é a resina termoplástica mais utilizada no mundo, com cerca de 40% do total do mercado, ele pode ser comumente encontrado nas sacolas plásticas (Figura 3). Fonte: < Acesso em: 17 nov Figura 3 Foto de sacolas plásticas em que o principal constituinte é o polietileno Existem três tipos de polietilenos: polietileno de alta densidade (PEAD), polietileno de baixa densidade (PEBD) e polietileno de baixa densidade linear (PEBDL). A classifi cação nessas três categorias se dá de acordo com a densidade e o índice de fluidez do polímero. A constante preocupação com o meio ambiente e a busca por materiais que possam substituir os polímeros sintéticos, a Braskem anunciou o primeiro polietileno a partir do etanol extraído da cana de açúcar, este apresenta características biodegradáveis e vem despertando bastante interesse por parte do mercado internacional. 8

11 Polietileno de Alta Densidade (PEAD) O polietileno de alta densidade teve sua produção comercial iniciada nos anos de 1950 e, dentre os três tipos de polietileno, é o que apresenta a maior produção. Possui uma cadeia ramifi cada. A principal aplicação do PEAD no Brasil é o de fi lmes destinados à produção de sacolas de supermercados e sacos picotados em rolos, que, em 2002, corresponderam a cerca de 40% da demanda total. Possui como uma de suas características a alta resistência a tensão, compressão e tração. É inerte e não tóxico. Polietileno de Baixa Densidade (PEBD) O polietileno de baixa densidade foi o primeiro a ser produzido. É um produto com elevado custo o que tem levado a uma baixa produção. O PEBD é, em geral, processado de forma misturada com o PEBDL para a produção de filmes flexíveis para embalagens. É atóxico, flexível, leve, transparente e impermeável. Polietileno de Baixa Densidade Linear (PEBDL) Por ser um produto mais recente, obtido em processos eficientes, o PEBDL apresenta taxa de crescimento de demanda superior ao dos demais polietilenos. Conforme já mencionado, ele é utilizado em mistura com o PEBD, nos últimos anos seu percentual na mistura tem crescido. Cloreto de Polivinila PVC O cloreto de polivinila é um plástico que não é completamente originário do petróleo, pois é obtido através de reações do cloreto de sódio com o eteno (derivado do petróleo). Ele é obtido através de repetidos processos de polimerização, os quais convertem os hidrocarbonetos em um único composto denominado de polímero. Uma das vantagens deste material é não estar tão vulnerável a alterações do preço do petróleo. A fórmula da sua unidade monomérica é vista na fi gura 4. H 2 C CH n Cl Figura 4 Unidade monomérica do PVC 9

12 Borracha sintética A borracha sintética é obtida através da polimerização de vários monômeros: isopreno, 1,3-butadieno, o cloropreno e o isobutileno, todos derivados do petróleo. Para que se tenha um melhor controle do produto pode-se controlar a proporção de ligações duplas cis e trans durante o processo de polimerização. Já a borracha natural vem do látex, extraído do caule de uma determinada planta, que é composta em grande maioria de isopreno polimerizado em pequenas quantidades pela própria natureza. Para melhorar suas propriedades de resistência, a indústria tem adicionado enxofre e realizado a vulcanização. É fácil perceber a diferença entre a borracha natural e a sintética, a primeira é mais macia, como a borracha que você utiliza para apagar lápis. Já a borracha sintética é aquela encontrada nos pneus de um carro, ou seja, é um material mais duro. Náilon O náilon é um nome genérico para a família das poliamidas, ela foi a primeira fibra têxtil sintética produzida. Seus fi os são utilizados para produzir velcro e seu tecido é utilizado em fabricação de meias, roupas e biquínis. A fi gura 5 mostra o primeiro monômero de náilon produzido comercialmente. o H N o N H n Figura 5 Monômero do náilon 6,6, o primeiro a ser produzido industrialmente Os fi os de náilon apresentam uma resistência elevada, comparada ao fi o das teias de aranha, isto se deve a semelhança química entre elas. Os polímeros que chamamos de náilon são produtos da reação de polimerização entre os ácidos carboxílicos e as diaminas. 10

13 Atividade 3 Pesquise sobre os efeitos destes materiais ao meio ambiente e o que se tem feito para solucionar estes problemas. Resumo Nesta aula, estudamos a origem do petróleo, seu desenvolvimento no mundo e, principalmente, no Brasil. Conhecemos como foram criados os primeiros polos petroquímicos em nosso país e sua importância dentro do contexto mundial e econômico. Relembramos os principais produtos obtidos da destilação fracionada do petróleo e o processo de craqueamento da nafta o qual serve de matéria-prima para a produção dos materiais sintéticos que conhecemos hoje como o polietileno e o polipropileno e o 1,4-polibutadieno (borracha sintética). Autoavaliação Quais os fatos mais importantes durante o desenvolvimento da indústria petroquímica brasileira? Qual a principal vantagem dos produtos sintéticos em comparação aos naturais? E suas desvantagens? Quais são os produtos primários do petróleo? Quais as empresas que podem explorar o petróleo brasileiro? 11

14 Leituras complementares Referências ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DA INDÚSTRIA QUÍMICA ABIQUIM. Disponível em: <www. abiquim.com.br>. Acesso em: 23 out CARRARA JÚNIOR, E.; MEIRELLES, H. A indústria química e o desenvolvimento do Brasil. São Paulo: Metalivros, INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA - IBGE. Dados estatísticos da indústria brasileira. Rio de Janeiro, WONGTSCHOWSKI, P. Indústria química: riscos e oportunidades. 2. ed. São Paulo: Edgard Blücher, Anotações 12

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