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Esclarecendo um mito: Petróleo NÃO é feito de dinossauros

          Ainda é bastante disseminada a crença de que o petróleo (um combustível fóssil) - matéria-prima para combustíveis diversos (ex.: gasolina) e diversos outros produtos (ex.: plástico e solventes) - é formado a partir da matéria orgânica de dinossauros extintos, os quais emergiram há cerca de 245 milhões de anos e dominaram a Terra até cerca de 65 milhões de anos (desde o Triássico até o Cretáceo) (!). Esse mito provavelmente possui duas principais origens (uma reforçando a outra).

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(!) Lembrando que os dinossauros não estão extintos, já que aves modernas (classe Aves, subordem Theropoda) são também dinossauros. Para mais informações, sugestão de leitura: Quais as evidências da evolução biológica?

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           A primeira seria o termo "fóssil" para fazer referência tipicamente aos combustíveis associados ao gás natural, petróleo e carvão mineral. Fóssil, naturalmente, é um termo muito ligado aos dinossauros por razão da grande popularidade histórica desses animais extintos entre o público em geral.

          A segunda também é baseada na popularidade histórica dos dinossauros, explorada intensamente pela companhia de petróleo Sinclair Oil, fundada em 1916, e ainda hoje uma das maiores corporações privadas Norte-Americanas. O símbolo da Sinclair é justamente um dinossauro - um brontossauro apelidado de "Dino" -, e teve inspiração a partir do envolvimento da companhia por vários anos no financiamento de pesquisas de campo do famoso paleontólogo Dr. Barnum Brown, então curador de répteis fossilizados do Museu de História Natural Americano e responsável pela descoberta do Tiranossauro rex em 1902 (Ref.3). Para capitalizar ao máximo a popularidade dos dinossauros - os quais faziam extremo sucesso no final do século XIX e início do século XX - o marketing da Sinclair aproximou muito seus produtos da imagem desses animais, valorizando em especial a associação de "grandeza e força". A companhia também associou erroneamente a formação do petróleo que explorava à época dos dinossauros. À medida que a companhia crescia e se expandia ao longo dos EUA - se tornando fortemente presente em todo os EUA após a Segunda Guerra Mundial - 'dinossauros' e 'petróleo' acabaram se tornando inseparáveis, exportando também essa ideia para outras partes do mundo.

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          A verdade - considerando os modelos teóricos hoje estabelecidos - é que o petróleo atualmente explorado para a produção de combustíveis e outros produtos não possui qualquer significativa relação com os dinossauros. O 'fóssil' no termo 'combustível fóssil' faz referência a uma origem biótica antiga, mas o petróleo que exploramos foi formado essencialmente (95% ou mais) a partir de pequenos organismos marinhos mais antigos do que os dinossauros, incluindo algas, plâncton e zooplâncton, que viveram há cerca de 300-400 milhões de anos atrás. Ao longo de vários milhões de anos, esses organismos marinhos se proliferavam intensamente sob condições muito favoráveis, fixando enorme quantidade de carbono atmosférico (CO2) e, à medida que morriam, foram se acumulando em grande quantidade no solo oceânico, com parte da matéria orgânica associada sendo enterrada rapidamente por sedimentos, impedindo total oxidação seja pela interação direta com O2 dissolvido na água ou por bactérias aeróbicas. Decomposição aeróbica procede de forma efetiva a concentrações de O2 acima de 1 mg/L; a formação de combustível fóssil pode ser pensada como uma corrida entre a taxa de degradação oxidativa e a taxa de enterro da matéria orgânica. 

          Abaixo de 1 metro de profundidade, o conteúdo de O2 cai a um nível suficiente para a degradação oxidativa parar, dando espaço para novos processos químicos começarem, incluindo ação de bactérias anaeróbicas (<0,1 mg/L de O2 no ambiente). A temperatura a poucos metros de profundidade é ainda similar à temperatura ambiente, dando espaço para reações como hidrólise de polissacarídeos e de polipeptídios, além de robusta formação de metano. Eventualmente, reações anaeróbicas dão origem a ácidos fúlvicos e, finalmente, ácidos húmicos (sólidos amarronzados a pretos, com alta massa molecular, em torno de ~10000-300000 Da).

          A uma profundidade de ~10 metros, a ação de bactérias anaeróbicas cessam, mas já próximo do limite do material orgânico que esses organismos são capazes de metabolizar; além disso, compostos fenólicos - e mesmo antibióticos (ex.: tetraciclina) - produzidos em algumas reações funcionam como bactericidas. Aqui temos uma mistura de ácidos húmicos, e gorduras, ceras e óleos parcialmente metabolizados ou totalmente conservados. Essa mistura eventualmente dá origem a querogênios, sólidos orgânicos poliméricos insolúveis em meio aquoso e solventes orgânicos comuns, preto-amarronzados e com alto peso molecular.

          A formação de querogênio continua até uma profundidade em torno de 1000 metros, onde as temperaturas podem alcançar ~50°C. Essencialmente, o querogênio representa um "ponto de meio caminho" entre matéria orgânica e combustíveis fósseis. A transformação de querogênio em combustíveis fósseis é fomentada primariamente pela temperatura (aquecimento natural na crosta terrestre, ou gradiente geotérmico), a qual aumenta de forma substancial com o aumento da profundidade, principalmente devido ao decaimento de materiais radioativos (particularmente 40K, 232Th, 235U e 238U) acumulados na crosta. O gradiente geotérmico varia dependendo da localidade, mas é tipicamente de 10-30°C para cada quilômetro (°C/km). Dramáticas variações de temperatura às vezes podem ocorrer devido a eventuais intrusões de magma do manto. 

          Reações nessa etapa (catagênese) - dirigidas primariamente pelas altas temperaturas, mas também pela crescente pressão resultante do grande peso dos sedimentos acumulados ou movimentos geológicos - levam milhares a milhões de anos para serem finalizadas, resultando no petróleo que conhecemos. A catagênese - englobando vários mecanismos reacionários, incluindo radicalares - resulta na formação de hidrocarbonetos com um amplo espectro de massas moleculares e razão entre hidrogênio (H) e carbono (C), incluindo compostos muito usados no nosso cotidiano e em aplicações industriais, como o propano (C3H8), heptano (C7H16), tolueno (C7H8) e betume (asfalto). Nessa etapa também é produzido metano (CH4), o hidrocarboneto mais rico em hidrogênio e o termodinamicamente mais estável. Como o petróleo é formado em sua maior parte a partir de querogênios dos Tipos I e II, produtos da catagênese serão mais ricos em hidrogênio.

          Betume, um líquido preto e altamente viscoso (ou semi-sólido), é formado a partir de 60°C. Hidrocarbonetos menores e voláteis são formados a partir de ~110°C. A partir de aproximadamente 170°C, a formação da fase líquida do petróleo é cessada, deixando espaço apenas para a formação de gases (ultimamente metano). Temperaturas mais altas levam à formação de sólidos com alto teor de carbono, como grafite.

          Sob alta pressão e temperatura, o petróleo formado começa a migrar através de poros nas rochas e se acumular em poços e armadilhas naturais (reservatórios de petróleo) - associados geralmente com bolsões de metano -, explorados pelas companhias petrolíferas.

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          No caso do carvão mineral, muito rico em carbono (C), esse se formou quase exclusivamente a partir de plantas terrestres no Carbonífero (359-299 milhões de anos atrás) e em parte do Permiano, enterradas de forma similar em sedimentos e sofrendo transformações também sob alta pressão e temperatura - e em ambiente anaeróbico - ao longo de milhões de anos. Essas transformações químicas têm início típico com a formação primordial de lignite e eventualmente resultam na formação de querogênio do Tipo III. O querogênio do Tipo III também contribui em menor extensão para a formação de petróleo e gás. Componentes orgânicos no carvão mineral são ricos em carbono, incluindo grande quantidade de grafite (Cs) - a forma termodinamicamente mais estável do carbono puro - e de moléculas aromáticas.

           A enorme quantidade de combustíveis fósseis ainda presente no planeta representa o vestígio de quantidades colossais de matéria orgânica. Na média, cerca de 7 kg de carbono (C) acumulado na matéria orgânica de organismos vivos eventualmente resultam em 1 grama de carbono em combustíveis fósseis. O consumo anual global de combustíveis fósseis em 2005, equivalente a 7,5 gigatoneladas de carbono, derivou de algo em torno de 50 teratoneladas (5x1012 toneladas!) de carbono em matéria orgânica (Ref.6).

           É interessante também mencionar que o processo de formação dos combustíveis fósseis parece ter impactado de forma importante a composição atmosférica e o clima global. É sugerido que o nível de oxigênio molecular (O2) na atmosfera terrestre aumentou de forma dramática e se estabilizou em alta concentração com o aumento da fotossíntese nos mares e na superfície terrestre, e redução dos processos de oxidação com a cobertura sedimentar de matéria orgânica oriunda de organismos mortos (proteção contra processos aeróbicos) (Ref.8). Associado ao processo de formação do carvão mineral, a emergência das florestas no Carbonífero e massivo sequestro de carbono da atmosfera pelas árvores reduziram os níveis de CO2 atmosférico em 10-15 vezes, reduzindo de forma robusta o efeito estufa atmosférico e ajudando a temperatura global a cair vários graus; o grande enterro de matéria orgânica provavelmente teve um papel importante em manter sequestrado o carbono atmosférico no Carbonífero e no Permiano (Ref.9) - e hoje estamos desenterrando e queimando os combustíveis fósseis de forma desenfreada, devolvendo à atmosfera o CO2 sequestrado, potencializando o efeito estufa e acelerando o aquecimento global.   

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> O processo de formação de combustíveis fósseis é contínuo no nosso planeta, utilizando qualquer fonte de matéria orgânica no ambiente terrestre ou aquático. Porém, como esse processo leva muito tempo para ocorrer (escalas geológicas), combustíveis fósseis são considerados fontes não renováveis. Nesse sentido, matéria orgânica oriunda de dinossauros está contribuindo para a formação de combustíveis fósseis, assim como vários outros organismos já extintos. Porém, em relação aos reservatórios de gás natural, carvão mineral e petróleo hoje explorados pelos humanos, é provável que não houve qualquer contribuição significativa de matéria orgânica oriunda de dinossauros, especialmente petróleo (cuja origem é basicamente de organismos marinhos) (!).

(!) IMPORTANTE lembrar que não conhecemos nenhum dinossauro extinto que habitou os oceanos, sendo que esses animais eram essencialmente terrestres, com exceção dos espinossauros, os quais tinham adaptações para o nado e habitavam sistemas fluviais. Para mais informações, acesse: Revelado o primeiro dinossauro capaz de nadar, e um dos maiores predadores conhecidos

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REFERÊNCIAS

  1. Benton et al. (2014). Models for the Rise of the Dinosaurs. Current Biology, Volume 24, Issue 2, 20 January 2014, Pages R87-R95.  
  2. Benton et al. (2018). The Carnian Pluvial Episode and the origin of dinosaurs. Journal of the Geological Society, 175 (6): 1019–1026 
  3. http://blog.statemuseum.nd.gov/blog/busting-myth-about-dinosaurs-does-oil-come-from-dinosaurs
  4. https://openpress.usask.ca/physicalgeology/chapter/18-4-fossil-fuels/ 
  5. https://ei.lehigh.edu/learners/energy/fossils2.html
  6. Schobert, H. (2013). Formation of fossil fuels. In Chemistry of Fossil Fuels and Biofuels (Cambridge Series in Chemical Engineering, pp. 103-131). https://doi.org/10.1017/CBO9780511844188.009
  7. https://www.nature.com/articles/nature02131
  8. Husson & Peters (2017). Atmospheric oxygenation driven by unsteady growth of the continental sedimentary reservoir. Earth and Planetary Science Letters, 460, 68–75. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2016.12.012 
  9. Feulner, Georg (2017). Formation of most of our coal brought Earth close to global glaciation. PNAS, 114(43). https://doi.org/10.1073/pnas.1712062114