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Sequência Didática

De onde vem o petróleo?

VEJA na Sala de Aula

Apresente à turma a composição e o processo de produção do petróleo. Aproveite para explicar o que é a camada pré-sal e a importância de buscar fontes alternativas de energia para o país

 Plataforma P-52 começa a produzir no
Campo de Roncador, Bacia de Campos. RIO DE JANEIRO /ESTADO.
Crédito: Divulgação

 Objetivos
- Entender a origem e obtenção do petróleo
- Compreender a exploração do petróleo para produção de energia e a utilização da biomassa

Conteúdos
- Origem e história do petróleo
- Composição do petróleo: aspectos químicos
- Hidrocarbonetos
- Processo de destilação do petróleo e seus derivados
- A camada pré-sal
- Biomassa: fonte energética

Ano
Ensino Médio

Tempo estimado
Duas aulas

Materiais necessários
- Computador com acesso à internet para apresentação de vídeos
- Tabela periódica
- Vídeos sobre a origem do petróleo e a produção de petróleo no Brasil 
- Vídeo sobre o processo de destilação fracionada disponível no Youtube

 

 

Introdução

O anúncio da descoberta da camada pré-sal, em uma faixa que se estende por 800km entre o Espírito Santo e Santa Catarina, e a expectativa de que o Brasil possa se tornar exportador de petróleo têm movimentado a economia nacional nos últimos anos. A reportagem da revista Veja, "Até morar na favela ficou caro" (Veja, 18 de setembro de 2013, 2339), mostra como os projetos de exploração do pré-sal têm elevado o preço dos imóveis na cidade do Rio de Janeiro, por exemplo.

Aproveite presença do tema no noticiário para trabalhar com a turma a composição do petróleo, a exploração do pré-sal e a importância de buscar novas fontes de energia para o país. 

Desenvolvimento

1ª. etapa
Inicie a aula abordando a história da exploração do petróleo e pergunte aos alunos se eles sabem a origem deste produto. Anote no quadro as respostas da turma e explique que o petróleo é obtido por meio da perfuração de poços subterrâneos e que o uso de seus derivados é mais antigo do que imaginamos.

Os registros históricos da utilização do petróleo datam de 4000 a.C. Um de seus derivados, o betume, era usado em construções, para aquecimento e até como laxante pelos povos da região da Mesopotâmia.

Somente em meados do século 19, o químico escocês James Young (1811-1883) descobriu que a partir do carvão e do xisto betuminoso poderia-se obter um líquido oleoso, menos denso que a água e escuro, denominado de petróleo. Ele também criou os processos de refinação deste produto. Após falar deste cientista, escreva no quadro a palavra petróleo e apresente sua origem do latim: petroleum, petrum = pedra e oleum = óleo.

E qual a origem do petróleo? Explique que o petróleo foi formado no nosso planeta há milhões de anos por meio da decomposição de matéria orgânica (pequenos animais marinhos, plâncton e vegetação típica de regiões alagadiças). Este óleo foi se acumulando junto ao gás de petróleo e eles formaram bolsões entre rochas impermeáveis ou impregnaram em rochas de origem sedimentar. Se possível, mostre aos alunos os vídeos sobre a origem do petróleo e a produção de petróleo no Brasil.

Conte que a primeira perfuração para a extração do petróleo ocorreu em 1859, ano em que nasce a indústria petrolífera. Muitos países passaram a produzir petróleo e o produto ganhou destaque na Primeira Guerra Mundial (1914-1918) como combustível para aviões e motores de submarinos.

2ª. etapa

Explique aos alunos que, em relação à composição química, o petróleo é a mistura de inúmeros compostos orgânicos, sendo predominantemente formado por hidrocarbonetos e sua composição varia de acordo com a procedência.

Os hidrocarbonetos são uma classe de compostos orgânicos formados apenas por átomos de carbono (C) e hidrogênio (H). Mostre na tabela periódica a posição destes elementos e relembre os alunos sobre a quantidade de ligações que cada um deles pode fazer para alcançar a estabilidade, segundo a regra do octeto. Por exemplo, o carbono é um elemento com 4 elétrons na última camada e necessita de mais 4 para alcançar a estabilidade.

Assim, ele pode formar ligações covalentes com átomos de hidrogênio ou ou ainda ligar-se a outros átomos de carbono. As ligações formadas entre os átomos de carbono podem ser simples, duplas ou triplas, dando origem às classes dos alcanos, alquenos e alquinos respectivamente, como mostrado nas fórmulas estruturais a seguir:

fórmula química. Crédito:
Divulgação

 

Os hidrocarbonetos estão associados a pequenas quantidades de nitrogênio (N), enxofre (S) e oxigênio (O) e, com essas misturas, o petróleo pode ser encontrado sob as formas gasosa, líquida ou sólida.

Utilize novamente a tabela periódica e recorde com os alunos a posição e os números atômicos destes elementos, explicando que por meio desses números é possível descobrir sua distribuição eletrônica. Por exemplo, 16S (número atômico, Z = 16), distribuição eletrônica = 1s22s2 3s22p63p4.

O petróleo cru é refinado e, dentre os processos realizados, a destilação fracionada é a que separa os componentes desta matéria-prima. O processo de destilação envolve o aquecimento de uma mistura líquida e, a partir dos diferentes pontos de ebulição (P.E) dos componentes, eles podem ser separados. O ponto de ebulição é determinado para cada substância pura e, ao atingir determinada temperatura e dependendo da pressão, cada componente evapora separadamente. Na coluna de condensação, o componente evaporado se transforma novamente em líquido e pode ser coletado.

Coloque no quadro um esquema representando as frações retiradas do petróleo, sua constituição e faixas de temperaturas de ebulição, conforme apresentado no vídeo disponível no Youtube

Apresente outros subprodutos do petróleo aos alunos, como por exemplo tecidos sintéticos, borrachas sintéticas, plásticos, fertilizantes, tintas, entre outros.

3ª. etapa
Inicie a segunda aula perguntando aos alunos se eles já ouviram falar sobre o pré-sal e questione-os se sabem por que esta é uma importante fonte de petróleo para o Brasil.

Explique que o pré-sal é uma camada de rochas porosas localizada entre 5 e 6 mil metros abaixo do nível do mar, a aproximadamente 400 km da costa. Essas rochas estão abaixo de uma camada de sal e, no interior delas, petróleo e gás ficam armazenados nos poros sob altíssima pressão.

Comente que essa fonte de petróleo é muito importante para a matriz energética do país por se tratar de uma bacia de grande extensão e com uma quantidade muito grande de petróleo. Mostre a figura abaixo para ilustrar como será a exploração na camada pré-sal. No site da Petrobras também é possível ver uma animação sobre o pré-sal.

Exploração de petróleo na camada pré-sal

Consultoria Gerência de Comunicação da Petrobras.

 


Diga que a temperatura onde está localizado o pré-sal é elevada e pode atingir entre 80 ºC e 100 ºC. Por causa da alta temperatura e da pressão elevada, as rochas se alteram e adquirem propriedades elásticas, ficando muito moles, o que dificulta a perfuração do poço e a extração do petróleo. Por isso, é necessário desenvolver novas tecnologias que têm sido importantes para o avanço científico do país. Comente que a quantidade de petróleo dessa fonte coloca o Brasil no mesmo nível de reserva dos grandes produtores mundiais.

4ª. etapa

Pergunte aos alunos o que eles acham que vai acontecer se a exploração dos poços de petróleo continuar em ritmo acelerado. Explique que o petróleo é um material finito no planeta e, como sua produção natural demora milhões de anos, logo ele irá acabar. Outras fontes de energia deverão ser encontradas e utilizadas para suprir a atual demanda energética apresentada pelas pessoas e das indústrias.

Já são conhecidas outras fontes de energia renováveis que, além de não serem finitas, são menos poluentes como as energias solar, dos ventos, hidroelétrica, geotérmica e oriunda da biomassa.

A biomassa é um material constituído por substâncias de origem biológica como resíduos de vegetais, animais e microorganismos. Um exemplo é a lenha, que ocupa a terceira posição em fonte de energia utilizada no país. Em escala mundial, dois bilhões de pessoas dependem da lenha como fonte de energia e o consumo anual é de 1,1 bilhão de metros cúbicos. A lenha pode ser aproveitada de duas maneiras diferentes, pela combustão que é o processo mais antigo para produção de calor doméstico e industrial - ou seja, a simples queima não controlada na presença de oxigênio - e pela pirólise que é o processo de queima da madeira a temperaturas entre l60 a 430 ºC na ausência de ar, produzindo gases e ácido pirolígneo (que pode sofrer mais uma reação para a extração de metanol, acetona e ácido acético).

Os resíduos orgânicos também podem ser utilizados como biomassa para fonte de energia e para isso devem sofrer transformações por intermédio da digestão anaeróbica, que é o processo de degradação da matéria orgânica por determinado grupo de microorganismos para resultar em gás combustível. A borra do digestor pode ser utilizada como fertilizante e o biogás pode ter diversas aplicações, como a cocção de alimentos, geração de energia em lampiões, geladeiras, chocadeiras, fornos industriais e também geração de energia elétrica. A China e a Índia já utilizam biodigestores, que são os equipamentos onde se processam a queima ou a digestão da biomassa, para produção de gás desde o inicio do século tendo como matéria-prima dejetos de origem humana, animal e vegetal. No Sul do Brasil estima-se que existam 10 mil biodigestores rurais em funcionamento e, em Minas Gerais, uma experiência comercial com a utilização do biogás para resfriamento de leite apresentou 60% de economia em relação a energia elétrica convencional.

Como o Brasil é grande produtor de cana-de-açúcar e de soja, os resíduos desses produtos também são muito usados como matéria-prima para biomassa. Diversas usinas de açúcar e destilarias estão produzindo metano a partir da vinhaça e o gás resultante está sendo utilizado como combustível para o funcionamento de motores das usinas e de seus caminhões.

Avaliação
Com o auxílio do esquema de destilação fracionada, peça para os alunos responderem quais substâncias entre gasolina, querosene e óleo diesel possuem a maior e a menor massas moleculares e porquê.

Peça também para os alunos redigirem um pequeno texto onde eles discutam a importância do petróleo e a necessidade de outras fontes de energia.
 

 

Conteúdo relacionado

Este plano de aula está ligado à seguinte reportagem de VEJA:

Consultoria Igor Rocha
bacharel e licenciado em Química pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)

Consultoria Raquel Vichessi
bacharel em Química pela Universidade Federal de São Carlos (UFSCar)

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