Pizarra bituminosa

Pizarra bituminosa es rico en materia orgánica rocas sedimentarias que contienen kerógeno (materia orgánica insoluble en roca sedimentaria. Cuando se someten a un calor intenso, estas lutitas producen petróleo. Las lutitas bituminosas varían de color marrón a negro. Son inflamables y arden con una llama tiznada. Algunas lutitas bituminosas son lutitas verdaderas en las que minerales de arcilla son predominantes. Otros son en realidad calizas y dolomitas. Gran parte del material orgánico original en los esquistos bituminosos es irreconocible, pero se cree que se deriva del plancton, las algas y los microorganismos que viven en los sedimentos frescos. En siglos anteriores, se han recuperado con éxito pequeñas cantidades de petróleo de los esquistos bituminosos. Durante el siglo pasado, las lutitas bituminosas se extrajeron con tipos de roca que variaban de lutita a marga y otros carbonatos rocas. Se han construido varias plantas piloto para extraer petróleo de los esquistos, pero hasta ahora los resultados comerciales han sido modestos.

Clasificación de esquisto bituminoso

Clasificación se clasifican generalmente por su contenido mineral y la historia de depósito. La historia de depósito de una roca sedimentaria es el tipo de entorno en el que se desarrolló la roca. La historia de depósito de una lutita bituminosa incluye los organismos y sedimentos que se depositaron, así como la forma en que XNUMX% interactúa con la presión y el calor.

El diagrama de van Krevelen

El diagrama de van Krevelen es un método para clasificar las lutitas bituminosas en función de su historial de depósito. El diagrama divide las lutitas bituminosas según el lugar donde se depositaron: en lagos (lacustres), en el océano (marinos) o en tierra (terrestres).  

Las lutitas bituminosas de ambientes lacustres se formaron principalmente a partir de algas que viven en agua dulce, agua salada o agua salobre. Lamosita y torbanita son tipos de lutitas bituminosas asociadas con ambientes lacustres. Los depósitos de lamosita constituyen algunas de las formaciones de esquisto bituminoso más grandes del mundo. Los depósitos de torbanita se encuentran principalmente en Escocia, Australia, Canadá y Sudáfrica.

 Las lutitas bituminosas de ambientes marinos se formaron principalmente a partir de depósitos de algas y plancton. La kukersita, la tasmanita y la marinita son tipos de lutitas marinas. La kukersita se encuentra en la cuenca de esquisto bituminoso del Báltico en Estonia y Rusia. Tasmanite lleva el nombre de la región en la que se descubrió, la isla de Tasmania, Australia. La marinita, la más abundante de todas las lutitas bituminosas, se encuentra en ambientes que alguna vez tuvieron mares anchos y poco profundos. Aunque la marinita es abundante, a menudo es una capa delgada y no es económicamente práctica de extraer. Los depósitos de marinita más grandes del mundo se encuentran en los Estados Unidos, y se extienden desde los estados de Indiana y Ohio hasta Kentucky y Tennessee.

 Las lutitas bituminosas de ambientes terrestres se formaron en ciénagas poco profundas y pantanos con bajas cantidades de oxígeno. Los depósitos eran en su mayoría tallos cerosos o corchosos de plantas resistentes. esquisto de canal, también llamado canal carbón mineral o “vela de carbón”, es probablemente el tipo más familiar de esquisto bituminoso terrestre. El carbón de canal se usó principalmente como combustible para el alumbrado público y otras luces en el siglo XIX.

Clasificación de esquistos bituminosos por contenido mineral

Se clasifican en tres tipos principales en función de su contenido mineral: lutita rica en carbonato, lutita silícea y lutita de canal.

 Los depósitos de esquisto ricos en carbonato tienen altas cantidades de carbonato minerales. Los minerales de carbonato están hechos de varias formas del ion carbonato (un compuesto único de carbono y oxígeno). Calcita, por ejemplo, es un mineral de carbonato común en las lutitas ricas en carbonato. La calcita es un componente principal de muchos organismos marinos. La calcita ayuda a formar las conchas y los exteriores duros de las ostras, las estrellas de mar y los dólares de arena. El plancton, las algas rojas y las esponjas también son fuentes importantes de calcita.

 El esquisto silíceo es rico en sílice mineral o dióxido de silicio. Lutita silícea formada a partir de organismos como algas, esponjas y microorganismos llamados radiolarios. Las algas tienen una pared celular de sílice, mientras que las esponjas y los radiolarios tienen esqueletos o espículas de sílice. El esquisto bituminoso silíceo a veces no es tan duro como el esquisto rico en carbonato y se puede extraer más fácilmente.

 Cannel shale tiene orígenes terrestres y, a menudo, se clasifica como carbón. Está formado por restos de resina, esporas y materiales corchosos de plantas leñosas. Puede contener los minerales inertinita y vitrinita. El esquisto de canal es rico en hidrógeno y se quema fácilmente.

Composición de esquisto bituminoso

La composición del esquisto bituminoso puede variar según el mecanismo de depósito y el entorno. La composición de la materia orgánica original puede afectar la composición química del kerógeno incrustado.

Factores de calidad

La calidad del esquisto bituminoso es importante para determinar su idoneidad para la producción. Algunos de los determinantes importantes de la calidad incluyen:

  • Riqueza/Ley (litros por tonelada l/t))
  • Contenido de material orgánico (como porcentaje del peso)
  • contenido de hidrógeno,
  • Contenido de humedad y
  • Concentraciones de contaminantes que incluyen:
  • Nitrógeno y
  • Azufre y metales.

Riqueza/Grado

La conveniencia comercial de cualquier depósito de esquisto bituminoso depende de la riqueza del esquisto. Los grados comercialmente atractivos de esquisto bituminoso contienen 100 l/t o más. Hay algunos yacimientos de esquisto bituminoso que contienen 300 l/t (4). De hecho, la riqueza puede dar como resultado mayores rendimientos que los determinados por el ensayo Fischer debido a las eficiencias en el procesamiento. Las lutitas bituminosas varían considerablemente en términos de riqueza o ley, que está determinada por el porcentaje de carbono orgánico en el mineral. El rendimiento es una expresión del volumen de petróleo de esquisto que se puede extraer del esquisto bituminoso. La riqueza del esquisto bituminoso se puede evaluar mediante metodologías que incluyen el ensayo de Fischer, que es el método tradicional, pero es posible que no proporcione el volumen potencial total de petróleo que se puede producir a partir del esquisto. Un método más nuevo, conocido como evaluación de rocas, puede proporcionar una mejor medida del verdadero rendimiento potencial (5).

Recuperabilidad

El volumen de esquisto bituminoso a menudo se expresa como el esquisto bituminoso en el lugar. Esta es una estimación del volumen total de esquisto bituminoso contenido en el mineral teniendo en cuenta la calidad del recurso. Algunos yacimientos también cuentan con estimaciones del recurso recuperable que tienen en cuenta factores adicionales para determinar el volumen de esquisto que en realidad se puede extraer del mineral. Existe una variación en el grado en que se han evaluado o caracterizado depósitos individuales en todo el mundo; por lo tanto, el volumen de petróleo de esquisto no se conoce por completo.

Formación de esquisto bituminoso

El esquisto bituminoso se forma a partir de material orgánico que puede tener varios orígenes diferentes. A menudo se clasifica según el origen del material orgánico en tres categorías principales: terrestre, lacustre y marino (2).

  • El esquisto bituminoso terrestre se forma a partir de material orgánico, materia vegetal y animal que una vez vivió en la tierra, similar al material que produce el carbón.
  • El esquisto bituminoso lacustre desciende de restos de algas de agua dulce o salobre.
  •  Los depósitos de esquisto bituminoso marino son el resultado de algas de agua salada, acritarcos y dinoflagelados.

El origen del esquisto bituminoso puede afectar su calidad y/o los otros minerales que se encuentran dentro del depósito.

Distribución

Los depósitos de esquisto bituminoso se pueden encontrar a diferentes profundidades debajo de la superficie. El esquisto bituminoso se encuentra en casi 100 depósitos importantes en 27 países de todo el mundo (3). Generalmente se encuentra a profundidades superficiales de menos de 900 metros, mientras que se requieren zonas geológicas más profundas y cálidas para formar petróleo convencional. Algunos depósitos están cerca de la superficie en lechos de esquisto relativamente delgados. Se pueden encontrar otros depósitos más profundos debajo de la superficie (más de 300 metros) en lechos muy gruesos (300 metros o más de espesor).

Características y Propiedades

Se encuentran en diferentes tipos de rocas hospedantes, pero la mayoría de los depósitos tienen una base de carbonato o sílice. El tipo de roca que comprende el cuerpo de esquisto afecta los enfoques de extracción y calentamiento, el contenido de humedad y las emisiones al aire y de carbono liberadas durante el procesamiento. Las lutitas bituminosas a base de sílice y arcilla tienden a tener un mayor contenido de humedad. La roca carbonatada puede desmoronarse en la extracción, trituración y manipulación creando pequeñas partículas llamadas finos. Los finos requieren enfoques de retorta diferentes a los de la lutita en trozos. Los finos también pueden contaminar el petróleo de esquisto con partículas que son difíciles de eliminar. La roca carbonatada también se descompone cuando se somete a altas temperaturas, lo que provoca la creación y liberación de emisiones de dióxido de carbono.

Recursos mundiales de esquisto bituminoso

Los recursos mundiales de esquisto bituminoso se caracterizan en diversos grados. El recurso más grande, los depósitos de Estados Unidos, contienen aproximadamente el 75 por ciento de los recursos de esquisto bituminoso del mundo y se sabe mucho sobre la calidad y extensión de estos recursos. Sin embargo, hay muchos yacimientos en todo el mundo en los que se sabe poco sobre la calidad y extensión del recurso.

Usos de esquisto bituminoso

La gente ha estado usando esquisto bituminoso durante miles de años. Los antiguos mesopotámicos usaban aceite de esquisto para pavimentar carreteras y calafatear barcos. Los antiguos mongoles sumergieron las puntas de sus flechas en aceite de esquisto durante las batallas, enviando flechas llameantes a sus enemigos. En Oriente Medio, el aceite de esquisto pegajoso era incluso un componente de los mosaicos decorativos.

 La industria moderna del esquisto comenzó en el siglo XIX. Esta industria utilizaba procesos industriales para calentar el esquisto con el fin de extraer petróleo. El aceite de esquisto se utilizó para una variedad de productos, incluida la cera de parafina.

 Los países europeos, y más tarde los Estados Unidos, comenzaron a extraer esquisto bituminoso y petróleo de esquisto bituminoso y a quemarlos como fuentes de combustible. Las primeras instalaciones mineras de esquisto de EE. UU. se establecieron en el valle del río Ohio en los estados de Pensilvania, Ohio, Virginia Occidental y Kentucky.

 La extracción y el procesamiento del petróleo de esquisto es un proceso costoso y difícil. Carbón, petróleo, y el gas natural son menos costosos de extraer. Australia, Brasil, Suiza, Suecia, España y Sudáfrica comenzaron a extraer esquisto bituminoso en los siglos XIX y XX, pero todos dejaron de producir en la década de 19. Estados Unidos cesó la producción a principios de la década de 20.

 Muchas naciones, incluidas Estonia, China y Brasil, continúan dependiendo del esquisto bituminoso como combustible. Se quema para generar electricidad, es un componente en las industrias químicas y los subproductos se utilizan en la producción de cemento.

Referencias

  • Bonewitz, R. (2012). Rocas y minerales. 2ª ed. Londres: DK Publishing.
  • Knaus, E., Killen, J., Biglarbigi, K. y Crawford, P. (2010). Una visión general de los recursos de esquisto bituminoso. En la serie de simposios de la ACS (Vol. 1032, págs. 3-20). Prensa de la Universidad de Oxford.
  • Sociedad, N. (2019). esquisto bituminoso. [en línea] Sociedad Geográfica Nacional. Disponible en: https://www.National Geographic.org/encyclopedia/oil-shale/ [Consultado el 9 de mayo de 2019].
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