Estudio de la Asfaltita Para su Aprovechamiento Como Posible Recurso Energético a Futuro en Colombia

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Debido al consumo masivo de hidrocarburos fósiles y a la ausencia de nuevas reservas de petróleo convencional, prima la necesidad de investigación en recursos no convencionales. La asfaltita recibe muchos nombres según el país, o área de conocimiento, por lo que también se conoce como betún, asfalto y gilsonita. Su composición es una mezcla de sustancias orgánicas de alto peso molecular, principalmente compuestos poliaromáticos caracterizados por el color negro, que aparece en estado semisólido o sólido. Es una sustancia de alto valor energético gracias a su composición de hidrocarburos de alto peso molecular, esto la convierte en una fuente alternativa energética para el futuro. En la región del Magdalena medio de Colombia, surge una de las formaciones geológicas más importantes llamada Formación la Luna que cuenta con sus miembros Salada, Pujamana y Galembo pertenecientes al Cretácico Superior, esta formación es considerada roca madre o generadora de hidrocarburos y contiene un yacimiento de asfaltita en el oriente colombiano; por ende, podría convertirse en un motor económico y energético para la región. Una muestra representativa de esta asfaltita fue colectada en superficie, en el miembro Galembo (parte superior de la formación la Luna). En este proyecto se realizó una descripción geológica sobre su formación y ocurrencia en la zona; así mismo se le hizo una minuciosa caracterización por medio de solubilización, espectroscopía de infrarrojo visible y ultravioleta, adicionalmente, un análisis elemental y mediante termogravimetría (TGA) y calorimetría de barrido diferencial (DSC) se ejecutó un análisis a su potencial energético. En segunda instancia, la muestra de asfaltita se comparó con un ejemplar de asfaltenos de un crudo extrapesado colombiano con espectroscopía-infrarroja, espectroscopía-ultravioleta, TGA y DSC; Además, con el fin de determinar si el comportamiento y la composición de ambos hidrocarburos es similar, se realizó un análisis por difracción de rayos X.

Due to the massive consumption of fossil hydrocarbons and the absence of new conventional oil reserves, the need for research into non-conventional resources is paramount. Asphaltite is called by many names depending on the country or area of knowledge, so it is also known as bitumen, asphalt and gilsonite. Its composition is a mixture of organic substances of high molecular weight, polyaromatic compounds characterized by the black color, which appears in a semi-solid or solid state. It is a substance of high energy value due to its composition of high molecular weight hydrocarbons, which makes it an alternative energy source for the future. In the Magdalena medio region of Colombia, there is one of the most important geological formations called La Luna Formation with its members Salada, Pujamana and Galembo belonging to the Upper Cretaceous, this formation is considered a source rock or hydrocarbon generator and contains a deposit of asphaltite in eastern Colombia; therefore, it could become an economic and energetic engine for the region. A representative sample of this asphaltite was collected at surface, in the Galembo member (upper part of the La Luna formation). In this project, a geological description of its formation and occurrence in the area was made; likewise, a detailed characterization was made by means of solubilization, visible infrared and ultraviolet spectroscopy, additionally, an elemental analysis and by means of thermogravimetry (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC), an analysis of its energetic potential was conducted. Secondly, the asphaltite sample was compared with a sample of asphaltenes from a Colombian extra-heavy crude oil with infrared-spectroscopy, ultraviolet-spectroscopy, TGA and DSC spectroscopy; in addition, to determine if the behavior and composition of both hydrocarbons is similar, an X-ray diffraction analysis was conducted.

Pregrado

Ingeniero(a) en Petroquímica

Introducción .................................................................................................................................. 17 1. Objetivos ......................................................................................................................... 19 1.1 Objetivo General ............................................................................................................. 19 1.1.1 Objetivos Específicos ..................................................................................................... 19 2. Marco Referencial .......................................................................................................... 20 2.1 Elevado Consumo de Hidrocarburo Fósil ....................................................................... 20 2.2 Reservas Mundiales de Crudo Convencional ................................................................. 21 2.2.1 En Colombia ................................................................................................................... 23 2.2.1.1 Escenario Alto.. .............................................................................................................. 24 2.2.1.2 Escenario Medio. ............................................................................................................ 25 2.2.1.3 Escenario Bajo. ............................................................................................................... 26 2.3 Recursos no Convencionales .......................................................................................... 26 2.3.1 Petróleos Extrapesados y Arenas Petrolíferas ................................................................ 27 2.3.2 Esquistos o Arenas Bituminosas ..................................................................................... 29 2.4 Hidrocarburos Sólidos .................................................................................................... 30 2.4.1 Clasificación de los Hidrocarburos Sólidos .................................................................... 31 2.4.2 Asfaltita ........................................................................................................................... 37 2.4.3 Aplicaciones ................................................................................................................... 38 2.4.3.1 Usos en Colombia.. ......................................................................................................... 40 3. Metodología .................................................................................................................... 42 3.1 Caracterización Geológica de la Asfaltita ...................................................................... 42 3.2 Caracterización Química de la Asfaltita ......................................................................... 44 3.2.1 Prueba de Solubilidad ..................................................................................................... 44 3.2.2 Caracterización Espectroscópica .................................................................................... 45 3.2.3 Termogravimetría ........................................................................................................... 45 3.2.4 Cuantificación Elemental ................................................................................................ 46 3.3 Determinación de Densidades API a Crudos Colombianos ........................................... 46 3.4 Extracción de Asfaltenos y Maltenos a Asfaltita y Crudos Colombianos ...................... 46 3.4.1 Caracterización Mediante Difracción de Rayos X, Termogravimetría y Calorimetría Diferencial de Barrido los Asfaltenos y Maltenos ........................................................................ 47 3.5 Análisis Comparativo Entre la Asfaltita y los Crudos Analizados ................................. 47 3.5.1 Caracterización por Espectroscopía ................................................................................ 47 3.5.2 Prueba de Solubilidad ..................................................................................................... 47 3.5.3 Cuantificación Elemental ................................................................................................ 48 3.5.4 Termogravimetría y Calorimetría Diferencial de Barrido .............................................. 48 3.5.5 Caracterización por DR-X .............................................................................................. 48 4. Resultados ....................................................................................................................... 49 4.1 Caracterización Geológica de la Asfaltita ...................................................................... 49 4.2 Caracterización Química de la Asfaltita ......................................................................... 50 4.2.1 Prueba de Solubilidad ..................................................................................................... 50 4.2.2 Caracterización Espectroscópica .................................................................................... 50 4.2.3 Termogravimetría ........................................................................................................... 51 4.2.4 Cuantificación Elemental ................................................................................................ 52 4.3 Determinación de Densidades API a Crudos Colombianos ........................................... 53 4.4 Extracción de Asfaltenos y Maltenos a Asfaltita y Crudos Colombianos ...................... 53 4.5 Caracterización Mediante Difracción de Rayos X, Termogravimetría y Calorimetría Diferencial de Barrido los Asfaltenos y Maltenos ........................................................................ 54 4.6 Análisis Comparativo Entre la Asfaltita y los Crudos Analizados ................................. 56 4.6.1 Caracterización Espectroscópica .................................................................................... 56 4.6.2 Prueba de Solubilidad ..................................................................................................... 58 4.6.3 Cuantificación Elemental ................................................................................................ 58 4.6.4 Termogravimetría y Calorimetría Diferencial de Barrido .............................................. 59 4.6.5 Caracterización DR-X .................................................................................................... 60 5. Discusión ........................................................................................................................ 63 6. Recomendaciones ........................................................................................................... 65 7. Conclusiones ................................................................................................................... 66 8. Publicaciones y Eventos Relacionados ........................................................................... 67 8.1 Eventos ........................................................................................................................... 67 8.2 Publicaciones y Revistas ................................................................................................. 67 Referencias Bibliográficas ............................................................................................................ 69