Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Química Analítica
TÍTULO: Avaliação geoquímica dos hidrocarbonetos aromáticos em perfil estratigráfico de carvão da formação Rio Bonito - Maracajá - SC/Brasil.
AUTORES: Berne da Costa, J. (UFRGS) ; Missio Junior, V.F. (UFRGS) ; Ruaro Peralba, M.C. (UFRGS) ; Kalkreuth, W. (UFRGS) ; Barrinuevo, S. (UFRGS)
RESUMO: O carvão é uma das matérias primas mais utilizada como fonte de energia, o que
torna sua caracterização de extrema utilidade para o seu melhor e total
aproveitamento. O presente trabalho tem por objetivo analisar os hidrocarbonetos
aromáticos de um perfil estratigráfico de carvão do município de Maracajá
(SC/BRASIL) utilizando métodos cromatográficos de análise. O perfil dos
hidrocarbonetos aromáticos (HPAs) permitiu a caracterização geoquímica do carvão
quanto à origem do material orgânico bem como o grau de maturação.
PALAVRAS CHAVES: Biomarcadores; Geoquímica Orgânica; HPAs
INTRODUÇÃO: Os HPAs têm recebido considerável atenção nos últimos anos como importantes
compostos presentes em carvão e óleos. A abundância e a distribuição dos HPAs
representados por alquilnaftalenos e alquilfenantrenos são utilizados na
determinação de parâmetros tais como origem da matéria orgânica, ambiente
deposicional e evolução térmica (RADKE et al.,1986). Eles são monitorados através
de diferentes razões de concentrações relativas entre isômeros mais estáveis e
menos estáveis. Os HPAs estão entre os maiores constituintes da matéria orgânica
sedimentar podendo ser utilizado como biomarcadores, assim como os hidrocarbonetos
saturados, esteróis e hopanos (NABBEFELD et al., 2010).
MATERIAL E MÉTODOS: Foram encontradas sete camadas de carvão: Camada Barro Branco (11-004),Irapuá,
Camada A (11-007), Bonito Superior (11-008/11-009), Bonito Inferior (11-013/11-
014) Pré-Bonito Superior (11-016/11-017) e Pré-Bonito Inferior. Estas camadas
são intercaladas com camadas de siltitos e argilitos.A primeira camada de carvão
foi diagnosticada a 274,82 m, e a última, a 321,48 m de profundidade,
totalizando um pacote carbonoso de 46,66 m. Realizou-se extração, fracionamento
e análise cromatográfica das amostras. Oito amostras de carvão da sondagem MML-
09 foram extraídas com diclorometano em Soxhlet, por um período de 36h. O
extrato, concentrado em evaporador rotatório, foi submetido à coluna de cobre
ativado para remoção do enxofre elementar, e posteriormente, à cromatografia
líquida preparativa em coluna de sílica/alumina para obtenção da fração pura de
hidrocarbonetos aromáticos (HPAs). A fração de HPAs foi analisada em
cromatógrafo a gás (modelo 6890) com detector de massas (modelo 5975C), da
Agilent, equipado com coluna HP5-MS (60m x 0,25mm x 25 μm), injetor automático e
gás Hélio (99,999%) como gás de arraste. As condições de análise foram: 1 µL de
injeção no modo splitless; forno com Tinicial de 40ºC por 1 min,
seguido de taxa de aquecimento de 4ºC min-1 até 290ºC com isoterma de
30 min, e modo SCAN no detector. A análise semiquantitativa se deu por ntegração
das áreas dos analitos de interesse,cujas razões das mesmas determinaram
parâmetros geoquímicos, tais como índice de metilfenantrenos (IMF),
metilnaftalenos (IMN), dimetilnaftalenos (IDMN) e trimetilnaftalenos (ITMN).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Ao observar a Figura 1 é clara a predominância do isômero 2-MN frente ao isômero
1-MN. Este comportamento ocorreu em todas as 8 amostras estudadas. Essa
predominância é atribuída à geração seletiva do isômero 2-MN (mais estável
termodinamicamente) e a degradação do isômero 1-MN (menos estável) com o aumento
da maturação, visto que ocorre a redução do impedimento estérico (RADKE, 1984).
Tal fato induz a dizer que as 8 amostras são maturas. A distribuição dos MF não
depende apenas da maturação mas também da origem da matéria orgânica, marinha,
lacustre ou terrestre. As amostras de origem marinha apresentam maior abundância
do 9-MF e baixa concentração de 3-MF e 2-MF, enquanto que a maior abundância de
1-MF e 2-MF pode estar associada ao aporte de matéria orgânica de origem
terrestre. Observando o cromatograma da Figura 2 verificamos uma predominância
do 2-MF sobre os demais isômeros, o que aponta para um significativo aporte de
material de origem terrestre. Os parâmetros de maturidade térmica para as razões
IMN, IDMN e ITMN foram calculados e estão apresentados na Tabela 1. Os valores
obtidos para IMN são maiores que 1,3 para todas as amostras indicando elevado
grau de maturação dos carvões estudados com exceção da amostra 11-004, que
apresentou valor de 1,21. As razões IDMN e ITMN com valores superiores a 1,0
indicam elevada maturação devido à abundância dos isômeros ββ e βββ,
termodinamicamente mais estáveis. Nas amostras em estudo, os valores dos IDMN e
ITMN foram maiores do que 1,0 indicando elevada maturidade térmica, com exceção
da amostra 11-004, com ITMN de 0,94. Segundo a Tabela 1, o valor de IMF variou
entre 0,95 ~ 1,20 para a maioria das amostras, indicando media maturação, exceto
a amostra 11-004 que apresentou valor de 0,71.
Figura 1 e 2
Fragmentograma de massas parcial: m/z 142, 1MN=1-
metilnaftaleno e 2MN= 2-metilnaftaleno; m/z 192,
3MF=3- metilfenantreno; 2MF=2-metilfenantreno.
Tabela 1
Indicadores de maturação para a fração de
hidrocarbonetos aromáticos de carvões de Maracajá.
CONCLUSÕES: As razões de hidrocarbonetos aromáticos metilnaftalenos (IMN) sugerem elevada
maturação térmica para as amostras estudadas, enquanto que a razão dos
metilfenantrenos (IMF) indicou média maturação para a maioria das amostras,
inferindo que as amostras do presente estudo encontram-se entre médio a elevado
grau de maturação do material orgânico sedimentar. Através da distribuição dos MF
também foi possível verificar uma significativa contribuição de material de origem
terrestre para as amostras em estudo.
AGRADECIMENTOS: Agradecemos ao CNPq pelo apoio financeiro.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: NABBEFELD, B.; GRICE, K.; SCHIMMELMANN, A.; SUMMONS, R.E.; TROITZSCH, U.; TWITCHETT, R.J. 2010. A comparison of thermal maturity parameters between freely extracted hydrocarbons (Bitumen I) and a second extract (Bitumen II) from within the kerogen matrix of Permian and Triassic sedimentary rocks. Organic Geochemistry 41, p.78.
RADKE, M., LEYTHAEUSER, D.; TEICHMULLER, M. 1984. Relationship between rank and composition of aromatic hydrocarbons for coals of different origins. Organic Geochemistry, v.6, p.423-430.
RADKE, M.; WELTE, D.H.; WILLSCH, H. 1986. Maturity parameters based on aromatic hydrocarbons: Influence of the organic matter type. Organic Geochemistry 10, p.51-63.