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Tratamiento y disposición final de lodos aceitosos resultantes de los
procesos de producción y extracción de crudo
L. E. Peña Prieto1*
, J. P. Heredia Martín2, M. I. Sanabria
3
1*Ph. D. en Química, Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Bogotá-Colombia,
Cra 3 No 26 A 40; [email protected]; [email protected] 2Licenciado en Química 3Ing. Química, M. Sc
RESUMEN
Se caracterizó una muestra de lodos aceitosos de desecho proveniente de un campo
petrolero, determinando las proporciones de agua, sólidos y crudo que contenía,
identificando la viabilidad de recuperación de crudo en este tipo de emulsión inversa
(Martínez D. Jaime, Ruiz R, Marco Antonio. 2004) y estableciendo la dosificación
óptima de rompedores de emulsión y mejoradores químicos como agentes que
permitieron la mejor separación de dichas fases; el agua y los sólidos resultantes del
proceso con un contenido de Hidrocarburos Totales del Petróleo (TPH’s) aproximado
de 750 ppm, se lograron detoxificar por medio de un proceso de biorremediación
(Vargas G. Paola Andrea y col. 2004) utilizando un biorreactor convencional de
laboratorio para tratamiento de la muestra. Una vez lograda la descontaminación de los
subproductos se separaron utilizando agentes coagulantes y floculantes, reduciendo la
turbidez del agua en un 94%.
Los resultados obtenidos en laboratorio se escalaron para ser aplicados en campo
teniendo en cuenta el protocolo diseñado que incluyó procedimientos y condiciones
necesarias para la disposición final de residuos y las alternativas de disposición final a
ejecutar de acuerdo a los resultados obtenidos en laboratorio para el agua y los sólidos.
Palabras Claves: PETRÓLEO, BIORREMEDIACIÓN, DISPOSICIÓN FINAL.
1. INTRODUCCIÓN
Todas las actividades que están involucradas en la exploración y explotación del
petróleo provocan impactos potencialmente negativos sobre el medio ambiente y sobre
las personas que lo manipulan o que están en contacto con este por un tiempo
considerable. En ocasiones las operaciones normales de trabajo en una explotación
petrolera tienen consecuencias muy perjudiciales ya que sus efectos son a más largo
plazo y mayor magnitud siendo acumulativos en el entorno ocasionando afecciones y
trastornos crónicos.
Establecer un tratamiento in situ y una disposición final adecuados a estos
sedimentos contaminados obtenidos en los procesos de exploración, extracción y
explotación de petróleo crudo (Aycachi I. R. 2008) generados en estos campos
petroleros contribuirá a mitigar el impacto ambiental de este tipo de residuos y
trascenderá y será significativo en la medida que este proceso tenga un impacto a nivel
social y ecológico ya que sería ampliamente aplicable a otros campos y operadoras
petroleras.
La técnica que se utiliza como pre – tratamiento físico – químico de este tipo de
sedimentos contaminados se basa en un lavado previo con agua y otros compuestos
como surfactantes y mejoradores o demulsificantes que faciliten el desprendimiento del
petróleo o crudo de estos, previo calentamiento y agitación de la mezcla. La finalidad de
este tratamiento es la separación por medios físicos de las fases que componen la
mezcla, es decir, que los sedimentos precipiten, el agua quede en medio y el aceite flote.
Una vez separados estos residuos o subproductos, se puede utilizar una o varias técnicas
de tratamiento descontaminante diferente para cada uno de ellos, o de lograrse un buen
rendimiento y extracción podrían recuperarse con el fin de devolverlos al proceso
productivo, el crudo regresaría al sistema de producción, el agua biotecnológicamente
tratada a reinyección en campo o al mismo pretratamiento de descontaminación y los
sedimentos, como subproductos que de ninguna manera puedan reutilizarse dentro del
proceso después de los tratamientos por los cuales fueron sometidos, necesitan una
técnica de disposición final con la cual se evite propagación de este material en el medio
con el fin de eliminar el riesgo de lixiviación o derrame.
2. OBJETIVOS
2.1. Objetivo general
Establecer una técnica para la separación, tratamiento fisicoquímico, biológico y
descontaminación de las fases que componen los lodos aceitosos provenientes de los
procesos de extracción y producción de crudo en un campo petrolero, permitiendo la
recuperación de crudo, el tratamiento biotecnológico al agua contaminada obtenida en el
proceso y la disposición final de los sedimentos.
2.2. Objetivos específicos
Realizar el mapeo y muestreo requeridos para la recolección de las muestras,.
Determinar los parámetros físico – químicos iniciales en que se encuentran los
lodos aceitosos provenientes de los procesos de extracción y producción de
crudo.
Realizar el pre - tratamiento fisicoquímico de separación en sus fases
composicionales a los lodos aceitosos, el tratamiento biotecnológico y/o la
recuperación de los subproductos obtenidos de este, de manera que permita la
selección de la técnica de disposición final adecuada.
Seleccionar la técnica de disposición final apropiada y más viable tanto
científica como económicamente teniendo en cuenta la eficiencia del proceso
para aplicación a gran escala en sistemas de recuperación de crudo,
biorremediación de agua y disposición final de sedimentos en campo
estableciendo un protocolo que la regule.
3. MARCO TEÓRICO
3.1. Emulsiones
“Una emulsión es una mezcla intima de dos fases liquidas, tales como aceite y agua,
en la cual una de ellas está dispersa en la otra”1. Por lo general se presentan dos tipos de
emulsiones, la primera de ellas denominada directa o aceite en agua, representada como
o/w, e inversas (Martínez D. Jaime, Ruiz R, Marco Antonio. 2004) o agua en aceite,
representada como w/o, ejemplos típicos en las industrias de estas son las aguas
aceitosas de desecho para emulsiones directas y emulsiones de aceite de desecho para
las inversas.
Dos líquidos inmiscibles por su naturaleza no pueden coexistir o ligarse a menos que
haya un intermediario que genere tal efecto, este intermediario se denomina
emulsificador o agente de superficie, que generalmente son moléculas de estructura
compleja en la cual una parte es compatible con el agua o hidrófila y la otra es
compatible con el aceite, hidrófoba o liofílica. La acción principal de los
emulsificadores es dispersar las gotas del agua o el aceite, ya que es compatible con
ambos tipos de sustancias.
3.2. Sedimentos en crudo
Los lodos aceitosos son el resultado de la sedimentación de sólidos (Unger, S.L;
Lubowitz, H.R. 1990) en los tanques de almacenamiento de crudo y de la separación de
estos sólidos durante la producción. Los principales tipos de sedimentos que se
encuentran en este tipo de material son arenas, limos y arcillas (Jiménez salas J. A.;
justo alpañes J. L. 1975) y, de las anteriores, las que en mayor medida repercuten
negativamente en la producción son las arenas, sin decir que sean las que se encuentren
en mayor proporción.
1. KEMMER, Frank N. Manual del agua: su naturaleza, tratamiento y aplicaciones. NALCO. McGraw Hill. México D.F.
1989. Pág. 11 – 1.
3.3. Contenido de agua y sedimentos
La presencia de agua y sedimentos en el crudo se debe, en primer lugar a la propia
localización del crudo, en yacimientos en los que el crudo impregna determinadas
estructuras sedimentarias y mezclado con aguas salinas. Además puede producirse un
aporte adicional de toda la manipulación del crudo en el proceso de extracción, carga y
transporte. Los sedimentos, generalmente inorgánicos, pueden ser arenas, arcillas, etc.
El agua suele encontrarse libre o en emulsión con los hidrocarburos (Maroto A. Mª
Esther, Rogel Q. Juan Manuel. 2001).
3.4. Clasificación de las partículas minerales del suelo
Se han desarrollado varios sistemas de clasificación de tamaño de partículas y los
más comúnmente usados en la Ciencia del Suelo (Gómez, W. A. 2009) son del
Departamento de Agricultura de Estados Unidos (USDA) y de la Sociedad Internacional
de la Ciencia de Suelo (ISSS), descritos en la tabla 1.
Tabla 1. Sistemas de clasificación de tamaños de partículas más usados en la ciencia del suelo2
USDA ISSS
Diámetro mm
>2
Denominación
Fragmentos
gruesos
Diámetro mm
>2
Denominación
Fragmentos
gruesos
2.0 0.05 ARENA 2.0 0.02 ARENA
2.0 1.0 Muy gruesa
1.0 0.5 Gruesa 2.0 0.2 Gruesa
0.5 0.25 Media
0.25 0.10 Fina 0.2 0.02 Fina
2. Casanova Eduardo. Introducción a la ciencia del suelo. Venezuela. Universidad Central de Venezuela. 2005. Pág. 7,8.
0.10 0.05 Muy fina
0.05 0.002 LIMO 0.02 0.002 LIMO
< 0.002 ARCILLA < 0.002 ARCILLA
3.5. Principios de biorremediación
La biorremediación (Vargas. P. A. y col. 2004) es la digestión de las sustancias
orgánicas por los microorganismos, de la cual obtienen la fuente de carbono necesaria
para el crecimiento de sus células y una fuente de energía para llevar a cabo todas las
funciones metabólicas que necesitan sus células para su crecimiento. Para que estos
procesos metabólicos se lleven a cabo, y puedan ser utilizados como una técnica
remediativa, es necesario que existan en el medio unas condiciones físico -químicas
óptimas.
En general, se necesita la existencia de determinadas poblaciones de
microorganismos autóctonos capaces de utilizar los hidrocarburos como fuente
nutricional y de energía. A su vez, son necesarias unas condiciones adecuadas de pH,
nutrientes, temperatura, humedad, textura y estructura del suelo, y concentración de los
contaminantes.
Algunos términos claves en la biorremediación son: Bioestimulación, bioaireación,
bioalimentación, compostaje, fitorremediación.
Tratamiento y técnicas de disposición final. En la disposición final del petróleo (U.S.
Environmental Protection Agency. 2001) y desechos petrolizados existen técnicas que
se pueden clasificar en tres categorías:
Recuperación del petróleo para su reuso – utilizados como combustible en
refinerías o para altos hornos en otras aplicaciones industriales.
Estabilización del desecho petrolizado – someterlo a diversos tratamientos hasta
que no constituya una amenaza para el medio ambiente.
Destrucción o descomposición del petróleo.
El tratamiento de agua puede subdividirse en cuatro etapas: clarificación,
desinfección, acondicionamiento químico y acondicionamiento organoléptico. La etapa
de clarificación, consiste en la eliminación de partículas finas suspendidas en el agua y a
su vez se subdivide en coagulación, floculación y sedimentación y/o filtración.
Dentro de la biorremediación de suelos contaminados esta la biolabranza o
landfarming, esta consiste en esparcir los suelos contaminados excavados en una capa
delgada sobre una superficie impermeable, estimulando la actividad microbiana
mediante aireación y adición de nutrientes y humedad o bioestimulación. El cultivo de
la tierra posibilita combinar la bioaumentación y la bioestimulación.
La técnica de solidificación/estabilización/encapsulamiento, se la utiliza para mejorar
la manipulación y las características físicas de residuos sólidos, limitar su solubilidad o
detoxificar algún componente peligroso que pudiera contener. El encapsulamiento es un
proceso por medio del cual el residuo es incorporado dentro de un material que lo aísla
del ambiente, sin que los componentes del residuo se fijen químicamente al material
utilizado.
4. METODOLOGÍA
Se estudió el tratamiento y la disposición final de un lodo aceitoso o aceite de
desecho, cuya muestra fue obtenida de un campo petrolero. Este procedimiento incluyó:
1. Mapeo y muestreo
2. Caracterización inicial de las muestras:
PARÁMETRO UNIDAD MÉTODO
BS&W (crudos y
derivados)
% v/v ASTM D 4007 – 08
Densidad (lodos) g/ml –
lb/gln
API RP 13 B, sección 1
pH (general) Uds. pH Standard methods 4500 -
H+B
% arenas (lodos) % v/v API RP 13 B, sección 4
3. Pre-tratamiento básico de separación de fases
4. Tratamiento y disposición para cada una de las fases:
- Tratamiento y disposición para el crudo (US EPA SW – 846. 2007)
-Tratamiento y disposición para el agua (Hach Company. 2000) (AWWA,
WPCF. 1989)
-Tratamiento y disposición para los sólidos (AWWA, WPCF. 1992)
5. RESULTADOS
5.1. Muestreo, Toma de temperatura in situ, Mapeo.
Muestreo. En campo se tomaron muestras de aproximadamente 80 ml para realizar
el análisis de BSW inicial, las muestras para posterior tratamiento fueron recolectadas
en un recipiente con capacidad de un galón, el cual fue enviado al laboratorio en Bogotá
siguiendo la cadena de custodia establecida en los protocolos respectivos.
Toma de temperatura in situ. Se siguió el procedimiento para toma de temperatura de
muestras fluidas contenidas en tanques de acuerdo al protocolo de técnicas de muestreo.
Mapeo. Ubicación en campo de los equipos necesarios para el desarrollo a futuro de
los distintos procedimientos posibles; el mapeo se realizó con base en las necesidades
para la implementación del proceso en campo sin tener en cuenta las recomendaciones
finales luego del tratamiento en laboratorio de la muestra, es decir, los equipos que se
encontraron más apropiados para implementar el proceso no necesariamente son los que
se utilizaran en campo para el tratamiento sugerido del producto contaminado una vez
hechas las recomendaciones de la consultoría.
5.2. Caracterización inicial de lodos aceitosos. Caracterización inicial de aceite de
desecho o emulsión inversa
La tabla 2. reporta la caracterización del BSW inicial, determinación hecha en
campo, del aceite de desecho – muestra de campo Jazmín.
Tabla 2. Caracterización inicial de BSW en campo para las muestras de superficie e inferior del aceite de desecho
Muestra % Crudo % Agua % Sedimentos
Superficie 85 5 10
Inferior 51 13 36
BSW reportado 68 9 23
La tabla 3. reporta los resultados obtenidos en laboratorio de Bogotá, para la
caracterización inicial del aceite de desecho, muestra obtenida de campo Jazmín. Para la
determinación de BSW en laboratorio se hizo una muestra compuesta de las dos
muestras enviadas de campo y se hizo un solo análisis, esto como medio para corroborar
el análisis hecho en campo, obteniéndose resultados similares.
Tabla 3. Resultados de la caracterización inicial del aceite de desecho
PARÁMETRO UNIDAD RESULTADO
BS&W (crudos y derivados) % v/v % de crudo: 70
% agua: 10
% de sedimentos: 20
Densidad (lodos) g/ml – lg/gln 0,98 g/ml = 8,2 lb/gln
pH (general) Uds. pH 6.8
% arenas (lodos) % v/v < 1%
5.3. Tratamiento de optimización
Una vez conocida la dilución adecuada para la separación de las fases, que de
acuerdo a los resultados fue la dilución 2:1, y teniendo en cuenta los resultados de BSW
finales, en los cuales la remoción de solidos haya sido la mayor en comparación a las
otras dos y la cantidad de agua incorporada haya sido moderada, se procedió a la
optimización del proceso, realizando el retrolavado o dilución a una nueva muestra
compuesta más la adición de productos químicos mejoradores que contribuyen con la
remoción de solidos, el rompimiento de la emulsión y una separación mas definida de
las fases.
A manera comparativa se trataron dos muestras con esta misma dilución, una se trató
de forma inversa y la otra de forma directa para contrastar los resultados. A estas
muestras compuestas de lodos aceitosos se les realizó nuevamente un BSW inicial con
el fin de corroborar resultados anteriores.
5.4. Tratamiento de biorremediación para el agua y los sólidos resultantes del
pretratamiento de las emulsiones
De los pretratamientos realizados anteriormente se obtuvieron tres fases, para dos de
estas se vio la necesidad de realizar un tratamiento de descontaminación para poder
asignar una disposición final adecuada a estos subproductos, puesto que el crudo
recuperado ya se encontraba tratado no hubo necesidad de procedimientos subsecuentes;
el agua junto con los sólidos obtenidos de todos los procedimientos de separación de
fases se sometieron a proceso de biorremediación.
5.5. Separación del agua y los sólidos descontaminados luego del proceso de
biorremediación
El agua y los sólidos biorremediados debieron separarse para poder determinar luego
su disposición final de manera independiente; en el caso en que no se separaron los
sólidos por precipitación se adicionaron coagulantes y floculantes que facilitaron dicho
proceso (Red Iberoamericana de Potabilización y Depuración del Agua. Agosto 04 de
2012).
5.5.1. Separación del agua y los sólidos descontaminados provenientes del
pretratamiento de la emulsión inversa
Se realizaron dos estudios, en uno de ellos se utilizó policloruro policloruro de
aluminio (PAC2) como coagulante inorgánico y sulfato de aluminio como floculante, en
el otro se utilizó celulosa polianiónica (PAC1) como coagulante orgánico y sulfato de
aluminio como floculante. Para cada una de las dosificaciones se determinó la turbidez
final y teniendo en cuenta los resultados se realizaron las graficas respectivas y se
interpolaron los resultados para determinar las dosis de cada uno de estos agentes
coagulantes y floculantes para una turbidez < 10 NTU, por ultimo se aplicaron a la
muestra las dosis de PAC1 y PAC2 y sulfato de aluminio indicadas y se realizo una
lectura final de turbidez.
Las figuras 1 y 2 muestran los resultados obtenidos de turbidez para cada dosis.
La tabla 4. registra las dosis totales de cada uno de los aditivos coagulantes y
floculantes que al mezclarlos alcanzarían una turbidez final igual o menor a 10 NTU.
Tabla 4. Dosis totales (coagulante mas floculante) y dosis para cada uno de los aditivos coagulantes y floculantes
para cada uno de los procesos
Dosis total (PAC aluminio mas
sulfato de aluminio)
Dosis total (PAC celulosa mas
sulfato de aluminio)
150 ppm 660 ppm
Dosis de PAC
aluminio
Dosis de sulfato
de aluminio
Dosis de PAC
celulosa
Dosis de sulfato de
aluminio
73 ppm 77 ppm 325 ppm 335 ppm
Debido a que los mejores resultados bajo las mismas condiciones se obtuvieron al
dosificar la mezcla PAC aluminio – sulfato de aluminio, al necesitar en el proceso
menores cantidades de coagulante y floculante, en comparación con la mezcla PAC
celulosa – sulfato de aluminio, se procedió a realizar el ensayo con estas dosificaciones.
Figura 1. Resultados para la dosis de PAC1 y sulfato de aluminio necesarias en la eliminación de la turbidez
Figura 2. Resultados para la dosis de PAC2 y sulfato de aluminio necesarias en la eliminación de la turbidez
La tabla 5. muestra los resultados finales obtenidos del proceso de coagulación –
floculación para el agua obtenida del tratamiento de biorremediación proveniente del
pretratamiento de la emulsión inversa.
y = 172,71e-0,005x R² = 0,9768
130
150
170
0 10 20 30 40 50
Turb
ied
ad, N
TU
Dosis total PAC cel + SO4, ppm
Dosis necesaria para eliminación de turbiedad
y = 176,76e-0,023x R² = 0,9677
60
110
160
0 10 20 30 40 50
Turb
ied
ad, N
TU
Dosis total PAC AL + SO4, ppm
Dosis necesaria para eliminación de turbiedad
Tabla 5. Resultados obtenidos antes y después del proceso de coagulación y floculación del agua biorremediada
proveniente del pretratamiento de la emulsión inversa
Coagulación y floculación
Para tratar 600 ml de agua obtenida del proceso de
biorremediación anterior se obtuvieron los siguientes datos
Turbidez inicial: 175 NTU
pH inicial: 6,7
Coagulante PAC – policloruro de
aluminio:
73 ppm
Floculante Sulfato de aluminio: 77 ppm
pH final: 5,4
Turbidez final: < 10 NTU
Remoción de solidos: 94% en carga
5.6. Discusión de resultados
El estudio se realizó con el fin de demostrar la viabilidad de la recuperación de crudo
en el tratamiento específico de este tipo desecho y la descontaminación y disposición
final de los demás residuos que se obtuvieron dentro de este, de manera que se pudieran
cuantificar las cantidades de crudo a obtener y de subproductos resultantes del proceso,
para escalar dichos resultados en campo y determinar de manera general las condiciones
que se deberán tener en cuenta en este tratamiento, siendo susceptible de cambio y
optimización una vez se ponga en marcha el proceso o procedimientos subsecuentes en
campo.
Etapas como muestreo y mapeo se consideran de alta importancia en un estudio de
estas magnitudes, puesto que por un lado el muestreo debe darnos una idea general de
las condiciones iniciales en las que se encuentra la muestra a tratar, por ende se debe
extraer una muestra significativa que sea fiel copia y represente el total de lodos
aceitosos a procesar. En varios análisis de BSW que se practicaron para las muestras
tratadas, se corroboró que las cantidades de crudo, agua y sedimentos, en este tipo de
lodos coincidían dando resultados similares y cercanos en cada análisis.
Anteriormente a la realización de esta consultoría no hubo por parte de la operadora
planes de prevención y minimización de residuos peligrosos llegando a convertirlos y a
considerarlos actualmente como pasivos ambientales que deben ser tratados para evitar
daños futuros al ecosistema aledaño y a la población que se encuentre dentro de las
instalaciones del campo que tenga contacto directo con los mismos.
En el estudio realizado se demuestra que para este tipo de RESPEL es viable la
recuperación de crudo y la descontaminación de los subproductos aplicando técnicas de
biorremediación in situ; en el pretratamiento fisicoquímico implementado en laboratorio
para la separación de las fases composicionales de este material, denominado como
extracción o retrolavado del crudo, se establecieron las mejores condiciones y se
optimizó el proceso para que de la muestra a tratar hubiera la mayor recuperación de
crudo, llegando a porcentajes del 99 % de recuperación con base en el total de crudo en
la muestra, cumpliendo con especificaciones de BSW menores al 5% para su
comercialización de ser este el destino final del producto recuperado.
Se determinó las dosificaciones de desemulsificantes o rompedores de emulsión y
mejoradores que contribuyeran a la optimización de los resultados y requerimientos de
BSW menores con mayores cantidades de crudo.
La combinación de tratamiento físico (agitación y calentamiento) junto con
tratamiento químico (rompedores de emulsión y mejoradores) contribuyó a la
consecución de un crudo bajo especificaciones; se vio la necesidad de determinar la
cantidad de agua para el tratamiento pues esta funciona como un colchón en el cual se
adicionan los mejoradores y por otro lado facilita la extracción de sólidos al quedar
suspendidos en este medio, si se utiliza poca agua, como en el caso de la dilución 1:1, la
remoción de sólidos es pobre y se obtienen BSW altos por la cantidad de solidos aun
retenidos en la emulsión y por el contrario, un exceso en el colchón de agua contribuye
a la emulsificación o incorporación de agua en la mezcla y del mismo modo se
obtendrán BSW altos, en este caso por la cantidad significativa de agua atrapada en la
emulsión. A manera comparativa para el estudio se decidió realizar una distinción entre
dos tratamientos para una misma muestra, un tratamiento como emulsión inversa (con el
cual se obtuvieron mejores resultados) y otro como emulsión directa, las diferencias
entre ambos tratamientos radica en el tipo de desemulsificantes utilizados, ya que
mientras para el tratamiento de una emulsión inversa se utilizan rompedores con mayor
afinidad a la fase aceite, es decir, a la fase continua, lo contrario se busca en emulsiones
directas, en las cuales la fase continua es agua; de acuerdo a la caracterización y como
se muestra en los resultados, la muestra se trataba de una emulsión inversa, en la cual la
fase continua es aceite o crudo, por ende, como era de esperarse, los mejores resultados
se obtuvieron al manejarla con rompedores para este tipo de emulsión, los cuales se
denominan rompedores directos.
Para la separación o remoción de los solidos y como una etapa de clarificación del
agua resultante después del proceso de biorremediación, se recomienda la adición de
agentes químicos que faciliten el proceso en los casos en los que los sólidos no se
separen por su propio peso o gravedad, los coagulantes son por lo general sales de
metales de transición como hierro o aluminio, cuya función principal es la de neutralizar
la carga de los coloides presentes en el agua y formar un masa de mayor tamaño que
congregue los solidos y facilite su separación por precipitación, flotación o filtración.
Respecto al estudio se emplearon dos tipos de coagulantes, un poli electrolito
catiónico inorgánico, policloruro de aluminio (PAC2) y un poli electrolito anicónico
orgánico, celulosa poli aniónica (PAC1), ya que habitualmente estos coagulantes son
adicionados conjuntamente con otros agentes químicos para conseguir una mayor
remoción de solidos suspendidos y materia orgánica, ambos poli electrolitos se
emplearon junto con una sal metálica que funcionó como floculante o ayudante de
coagulación, que para el caso fue sulfato de aluminio, esto con el fin de obtener una
importante reducción de la dosis de coagulante que habría sido preciso utilizar y tener
mejores resultados en la clarificación del agua en menores tiempos. Como parámetro o
método para determinación de la presencia de partículas en suspensión en el agua
tratada se empleó el método nefelométrico de turbidez 180.1 de la US EPA, el cual
contribuyó a cuantificar y a evidenciar la eficiencia del proceso de remoción de este tipo
de sólidos; una vez determinados los agentes químicos a emplear en el estudio y el
método para su cuantificación, se procedió a establecer para este tipo de muestra la
dosis requerida y la óptima combinación de coagulante – floculante para el proceso, por
medio de una modificación de la prueba de jarras estándar, en la cual se utilizaron
menores cantidades de muestra, 100 ml, siendo lo usual 1 L, lo anterior debido a que las
cantidades de muestra en laboratorio son una limitante y para el estudio se necesitaba
establecer la dosificación que se recomendaría para tratar una muestra con determinadas
características de turbidez. De los dos ensayos realizados con diferentes coagulantes y el
mismo floculante, a diferentes dosificaciones obteniéndose diferente turbidez para cada
una de estas, se realizaron las graficas respectivas teóricas con las cuales se determinó la
cantidad de cada uno de estos agentes para conseguir una turbidez final menor a 10
NTU; ya que la carga de los coloides presentes en el agua generalmente es
electronegativa y para la neutralización de este tipo de partículas es evidente que se
debe emplear un agente con carga contraria, el coagulante que mejores rendimientos
obtuvo en menor tiempo fue el policloruro de aluminio mezcla hecha con sulfato de
aluminio como floculante, si tenemos en cuenta que la celulosa poli aniónica tiene el
mismo tipo de carga que los coloides hubo repulsión por las cargas de las partículas en
suspensión y por el contrario se dificultó el proceso de formación del coágulo o floc, lo
anterior se evidenció en el hecho que para la primera mezcla se necesitaron menores
cantidades de agentes químicos respecto a la segunda mezcla, que para los casos
mencionados fueron las que se muestran en la tabla 20 del estudio en la sección de
resultados. Ya que se determinó que la mezcla policloruro de aluminio – sulfato de
aluminio era mas efectiva para la remoción de sólidos suspendidos y contribuía con la
reducción de la turbidez con dosis menores en menor tiempo, por medio del modelo
teórico se establecieron las cantidades de estos agentes para conseguir una turbidez
menor a 5 NTU, siendo este el limite de detección del método, estas cantidades fueron
73 ppm de PAC1 y 77 ppm de sulfato de aluminio, con la aplicación de estas dosis se
consiguió reducir la turbidez en 94 %, pasando de 175 NTU iniciales a menos de 10
NTU, podríamos asegurar que este porcentaje es comparable con la remoción total de
solidos suspendidos, que para el caso de la normatividad debe ser mayor al 80% en
carga.
Se pretende que el agua resultante del proceso sea almacenada en tanque dentro del
campo para reutilizar en un próximo ensayo de extracción de la fase aceite, las
cantidades sobrantes se dispondrán ya sea para vertimiento a cuerpo de agua o en un
pozo inyector previa mezcla con el agua tratada proveniente de otros procesos en
campo.
Las técnicas que se creen como más convenientes para hacer disposición final al
agua y los sólidos subproductos del tratamiento de la emulsión, una vez separados son:
Reinyección. De acuerdo al capítulo 6 del decreto 1594/84 – del vertimiento de los
residuos líquidos – en su artículo 61 se establece: “Se prohíbe la inyección de residuos
líquidos a un acuífero, salvo que se trate de la reinyección de las aguas provenientes de
la exploración y explotación petrolífera y de gas natural, siempre y cuando no se impida
el uso actual o potencial del acuífero”3 y mismo capítulo del decreto 3039/2010 – de la
reinyección de residuos líquidos – en su artículo 27: “Solo se permite la reinyección de
las aguas provenientes de la exploración y explotación petrolífera, de gas natural y
recursos geotérmicos, siempre y cuando no se impida el uso actual o potencial del
acuífero”4. El estudio realizado se basó en las indicaciones de la normatividad vigente,
es decir, se entregó un agua con las especificaciones mínimas exigidas.
Landfarming. Los flocs o sólidos descontaminados resultantes del proceso anterior
se dispondrían en campo a una zona de landfarming para un secado a intemperie o bajo
un techo provisto con ventilación adecuada.
En el sentido estricto, en la biorremediación de suelos contaminados la biolabranza o
landfarming, consiste en esparcir los suelos contaminados excavados en una capa
delgada sobre una superficie impermeable, estimulando la actividad microbiana
mediante aireación y adición de nutrientes y humedad o bioestimulación. El cultivo de
la tierra posibilita combinar la bioaumentación y la bioestimulación.
Se debe tener en cuenta que los sólidos resultantes de los procesos, por un lado
contienen trazas de grasas y aceites como hidrocarburos, de las cuales se supone su
existencia debido a que el método no determina cantidades por debajo de 10 ppm, y por
otro tienen un remanente de microorganismo útiles para continuar con el proceso de
degradación de estos, por ende, no se ve la necesidad de seguir un proceso de
biolabranza estricto, sino más bien un proceso de secado de estos sólidos en el cual se
permita en primera medida continuar con la degradación de contaminantes sin
bioestimulación subsiguiente, por otro la deshidratación de los lodos para extracción de
cantidades considerables de agua para evitar lixiviación y por último conseguir la
3. Ministerio de Salud Pública, Decreto 1594 de 1984. Usos del agua y residuos líquidos, 1984. 4. Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, Decreto 3930 de 2010. Usos del agua y residuos líquidos, 2010.
muerte celular y evitar la propagación de microorganismos, así estos sean inocuos para
el ambiente.
6. CONCLUSIONES
- Para el procesamiento RESPEL estudiado, se llevaron a cabo procedimientos de
transformación o tratamientos fisicoquímicos y biológicos con la finalidad de reducir su
volumen y su peligrosidad.
- Con el estudio realizado se demuestra que para este tipo de RESPEL es viable la
recuperación de crudo, con buenos porcentajes de recuperación, y la descontaminación
de los subproductos aplicando técnicas de biorremediación in situ, eliminando la
contaminación en porcentajes de alrededor del 90%.
- Para cada una de las etapas dentro del procesamiento de recuperación de crudo, de
descontaminación de los subproductos y de separación de los sólidos suspendidos, se
determinaron las condiciones, dosificaciones y demás parámetros óptimos con los
cuales se recomienda trabajar tanto en campo como en laboratorio.
- Se pretende que el agua resultante del proceso sea almacenada en tanque dentro del
campo para reutilizar en próximos ensayos de extracción de la fase aceite; las técnicas
que se creen como más convenientes para hacer disposición final al agua sobrante y a
los sólidos subproductos del tratamiento de la emulsión y que cumplan con la
legislación nacional, una vez separados son: reinyección en el caso del agua, la cual se
puede mezclar con el agua tratada resultante de otros proceso dentro del campo y
landfarming para los sedimentos.
- Se solicita a la empresa operadora hacer la inversión en la infraestructura y equipos
recomendados con la única finalidad de obtener mejores resultados en la recuperación
de crudo una vez se implemente el procedimiento en campo, sin este equipo
probablemente no se obtendrán resultados similares a los de laboratorio y el porcentaje
de crudo en el producto final procesado no será viable para su comercialización, por lo
que se deberán tener presentes otras opciones de utilización y disposición final para
este.
REFERENCIAS
API, Recommended Practice. Standard procedure for Testing Drilling Fluids. USA. American Petroleum
Institute. 1982.
API, MPMS Chapter 7. Manual of Petroleum Measurement Standards Chapter 7 - Temperature determination.
USA. American Petroleum Institute. June 1, 2001.
ASTM INTERNATIONAL.The ASTM Book of Standards. Guide to ASTM Test Methods for the Analysis of
Petroleum Products and Lubricants. Philadelphia, 2006.
ASTM INTERNATIONAL.The ASTM Book of Standards. ASTM Standards for Construction Materials.
Philadelphia, 2006.
AWWA, WPCF. “Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater”. 17th edition.1898.
AWWA, WPCF. Versión en español de “Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater”.
Métodos normalizados para el análisis de aguas potables y residuales. Ediciones Díaz de Santos. Madrid,
España. 1992. 1816 Páginas.
Aycachi I. Rómulo. Biodegradación de Petróleo Diesel. Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallos. Facultad de
Ciencias Biológicas. Departamento de Microbiología y Parasitología. Lambayeque, 04 de abril del 2008. 25
páginas.
Casanova Eduardo. Introducción a la ciencia del suelo. Universidad Central de Venezuela. Consejo de
desarrollo científico y humanístico. Caracas 2005. Capítulo 3. Pág. 75 – 78.
Gómez Jovel, Wilmar Andrés. Evaluación de la atenuación natural estimulada en un suelo contaminado con
una mezcla de gasolina – diesel a escala de laboratorio. Universidad Nacional de Colombia – sede Medellín.
Facultad de ciencias. Agosto 2009. 74 páginas.
Hach Company. Manual de análisis de agua. Segunda edición en español. Procedimientos seleccionados del
manual de Hach sobre análisis del agua. Versión de la 3° edición en inglés. Colorado, EE.UU. 2000.
Jimenez salas J. A.; justo alpañes J. L.Diferencias entre limos y arcillas.Escuela de ingeniería civil –
departamento de construcciones civilesgeología y geotecnia. Geotecnia y Cimientos I (2ª edición, 1975).
Kemmer, Frank N. Manual del agua: su naturaleza, tratamiento y aplicaciones. NALCO. McGraw Hill. México
D.F. 1989.
Maroto A. Mª Esther, Rogel Q. Juan Manuel. Aplicación de sistemas de biorremediación de suelos y aguas
contaminadas por hidrocarburos. GEOCISA. Div. Protección Ambiental de Suelos. España. 2001.
Martínez D. Jaime, Ruiz R, Marco Antonio. Un nuevo concepto en el manejo de recortes impregnados de
fluidos de emulsión inversa en México. MI SWACO. Envirocenter. México. Isla de Margarita. 2004.
Ministerio de salud pública. Decreto 1594 de 1984. Usos del agua y residuos líquidos. Presidencia de la
república de Colombia.
Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial. Decreto 3930 de 2010. Usos del agua y residuos
líquidos. Presidencia de la república de Colombia.
Red Iberoamericana de Potabilización y Depuración del Agua. Agua potable para comunidades rurales, reuso y
tratamientos avanzados de aguas residuales domésticas. Capítulo 5: planta potabilizadora para comunidades
rurales: optimización de la coagulación – floculación. En:
http://tierra.rediris.es/hidrored/potabilizacion/index.html.
Unger, S.L; Lubowitz, H.R. 1990. EPP process for stabilization / solidification of contaminants Freeman, Harry
M. Physical / chemical processes. Lancaster: Technomic; 1990:77 – 86.
US EPA SW – 846. Draft Method 9074. Turbidimetric screening method for total recoverable petroleum
hydrocarbons in soil. February 2007.
U.S. Environmental Protection Agency. RemediAid™ Total Petroleum Hydrocarbon Starter Kit. EPA/600/R-
01/082. September 2001.
Vargas G. Paola Andrea, Cuéllar René Ricardo, Dussán Jenny. Biorremediación de residuos del petróleo.
Hipótesis/Apuntes Científicos Uniandinos No. 4 / Dic. 2004.
