DERIVADO DEL
PETROLEO:”BREA”
ELABORADO POR LA
ALUMNA: DIANA MOGOLLON VIERA
Brea
La brea
es un residuo de la pirólisis de un material orgánico o destilación
de alquitranes.
Es sólida a temperatura ambiente y está constituida por una mezcla compleja de
muchos hidrocarburos
de las siguientes clases: hidrocarburos aromáticos
policíclicos (HAP) (alquil
sustituidos, con el grupo ciclopentadieno, parcialmente
hidrogenados, heterosustituidos, con grupos carbonilo,
etc.), oligoarilos y ologoarilmetanos, compuestos policíclicos heteroaromáticos
(benzólogos de pirrol, furano, tiofeno y piridina). Las
breas presentan un amplio intervalo de ablandamiento en vez de una temperatura
definida de fusión.
Cuando se enfría el fundido las breas solidifican sin cristalización.
Los HAP
constituyen el grupo de compuestos más abundantes en las breas. Según su
estructura, pueden clasificarse en cata-condensados y peri-condensados. Los
cata-condensados presentan átomos de carbono terciario comunes, como máximo, a dos anillos
aromáticos, mientras que, en los peri-condensados, algún átomo de carbono
terciario pertenece a tres unidades aromáticas. La diferente tipología de esas
dos clases de compuestos poliaromáticos afecta a su comportamiento, por ejemplo
a su reactividad térmica.
_Introducción histórica
La brea
fue el producto más exportado por Finlandia
durante los siglos XVII y XVIII. Los navíos y buques mercantes europeos
necesitaban enormes cantidades de brea y su principal suministro provenía de
los bosques del Reino de Suecia-Finlandia.
En otros países se utilizaban pinos viejos, o lo que queda después de talar un
árbol, como materia prima para conseguir brea, mientras que los finlandeses la
sacaban de los pinos jóvenes.
La corteza
de árboles y arbustos se cortaba para producir incisiones por las que después
fluiría la resina. Tras unos años, éstos árboles eran talados, cortados en
trozos pequeños y almacenados para producir brea. Ésta se transportaba a los
puertos en barriles y embarcaba rumbo a los mercados internacionales. El
negocio de la brea fue el modo de subsistencia que tenían los habitantes del
interior, la mayoría de los cuales vivían en el sureste de Finlandia. Más
tarde, ya a finales del apogeo de esta industria, también se procesaba en las
regiones de Ostrobotnia y Kainuu.
Había un
sentimiento de que utilizar pinos de 30 a 40 años era una gran pérdida,
especialmente debido a que los bosques donde se habían llevado a cabo estas
actividades, nunca llegaban a producir troncos grandes aptos para los aserraderos
y se tenían que sustituir por las piceas, no tan buenas crecedoras. Sin embargo, para los
habitantes de esas regiones, las rentas procedentes de la venta de brea eran
necesarias; tenían que sacar lo que pudieran de un suelo pobre en nutrientes.
La
fabricación de brea se llevó a cabo en Finlandia durante 300 años, finalizando
a comienzos del siglo XX, cuando se dejaron de construir barcos de madera y se redujo así
la demanda de esta materia.
En España
está documentada la producción en Longás,
haciendo un producto de calidad que llegó a ser solicitado en muchas
poblaciones como si fuera una denominación de origen. Este producto fue tan
importante en esta población que dio lugar a su gentilicio denominándose los
habitantes de esta población peceros. Se cree que esta actividad desapareció en
Longás a mediados del siglo XIX.
*Tipos de brea
Según su
origen existen varios tipos de brea:
- Brea de alquitrán de hulla: Es un residuo de la destilación o tratamiento térmico del alquitrán de hulla. Están constituidas por mezclas complejas de numerosos HAP y compuestos heterocíclicos.
- Brea de petróleo: Son residuos del tratamiento térmico y destilación de distintas fracciones del petróleo. En estas breas abundan los hidrocarburos aromáticos con sustituyentes alquilo y grupos nafténicos.
- Brea Vegetal o de Biomasa: Se obtienen a partir de alquitranes de origen vegetal por procedimientos similares a los empleados en la obtención de breas de alquitrán de hulla o petróleo.
- Brea sintética: Se obtiene mediante “polimerización” de compuestos aromáticos puros como el naftaleno, o mediante pirólisis de polímeros. Su estructura y propiedades depende del compuesto de partida.
- Brea de mesofase: La brea de mesofase es un material con las características de un cristal líquido. Está formada por unas unidades básicas con forma de esfera que poseen una estructura similar a la del grafito aunque la forma de apilamiento de los planos grafíticos es muy diferente a la de éste. Se obtiene por diversos tratamientos térmicos en los que partiendo de otras breas, con características adecuadas, se consigue separar o concentrar la fracción rica en mesofase.
Por tanto,
la brea es un subproducto de procesos de conversión de carbones, petróleo o
biomasa. Es decir, un producto de, relativamente, poco valor añadido que, sin
embargo, es el precursor de productos con un gran valor añadido, como son los
materiales de carbón.
*Usos y aplicaciones de la brea
La materia
prima principal para la fabricación de los materiales de carbón es la brea,
principalmente la de alquitrán de hulla y petróleo y sus coques. La transformación de estos precursores en un material
de carbón implica un proceso de tratamiento térmico denominado carbonización.
De las condiciones de este proceso y de las características del precursor
dependerán las propiedades o prestaciones del material resultante.
La brea
también es una precursora de algunos tipos de fibras de carbono o de grafito.
Para la obtención de este tipo de fibras la brea se somete a un tratamiento
térmico para obtener la brea de mesofase. Posteriormente, esta se somete a un
hilado para obtener una fibra de brea (termoplástico,
con algún grado de orientación, en las moléculas,
a lo largo del eje de la fibra). Esta fibra se somete a una oxidación
para obtener una fibra de brea de mesofase termoestable (con enlaces
cruzados de oxígeno entre las moléculas que mantienen y bloquean la
orientación). Finalmente, se someten a un proceso de tratamiento térmico en gas
inerte, cuya temperatura puede variar entre 1500 ºC y 3000 ºC, para producir
fibras de carbono o grafito, respectivamente.
Las
aplicaciones de la brea presentan un futuro muy alentador. En España, el INCAR, (Instituto Nacional del Carbón),
perteneciente al CSIC,
ofrece a la industria un nuevo procedimiento de preparación de grafitos
sintéticos de alta densidad a partir de mesofase carbonosa procedente de brea
de alquitrán de hulla y una brea de mesofase sintética, utilizando un proceso
que se basa en la capacidad de las microesferas de mesofase para
autosinterizarse y densificar mediante tratamientos térmicos controlados.
Proceso simple y barato con el que se obtienen grafitos de mayor densidad, baja
resistividad
eléctrica y alta resistencia a flexión.
Caracterización de la brea
La brea es
la sustancia principal de partida de los materiales de carbón y su
caracterización estructural juega un papel muy importante en la predicción de
su comportamiento térmico. Los métodos más utilizados por los fabricantes y
usuarios para la caracterización de una brea son:
Punto de
reblandecimiento: Es la
temperatura a la cual la brea cambia de ser un sólido quebradizo a ser un
fluido más o menos viscoso. Puede presentar un intervalo de temperaturas cuyos límites
suelen estar comprendidos entre 30 y 180 ºC.
Rendimiento
en coque: Es el
residuo sólido (coque) de la coquización de la brea a 900 ºC. Está relacionado
con el rendimiento del material de carbón en el proceso industrial.
Temperatura
de destilación de la primera gota y destilado a 360 ºC: Son respectivamente la temperatura
a la que destila la primera gota y el porcentaje de material destilado hasta
360 ºC. Estos parámetros, junto con el contenido en materias volátiles, son
útiles para evaluar la potencialidad de emisiones de HAP de la brea.
Análisis
elemental (C, H, O, N, S): La relación atómica C/H es indicativa del grado de aromatización de la
brea.
Composición
de sus cenizas: Los
contenidos en K, Na, V, etc. Son particularmente importantes en el consumo de
los ánodos Söderberg utilizados en la obtención del aluminio.
Insolubles
en: quinoleína
(IQ, o resinas
a), tolueno
(IT) y n-Hexano (IH). Son los porcentajes de
material soluble en cada uno de estos disolventes. A partir de estos se
calculan las
- resinas b : IT-IQ
- resinas g : IH-IT
Referencias
- Extracto de: 300 años de producción de brea. La destilación de brea. Traducción de M.Luisa Gutiérrez Ruiz
- http://www.incar.csic.es
Definiciones web
- La brea es un residuo de la pirólisis de un material orgánico o destilación de alquitranes. Es sólida a temperatura ambiente y está constituida por una mezcla compleja de muchos hidrocarburos de las siguientes clases: hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) (alquil sustituidos, con el grupo ...
(castilla _piura)..2012
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