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METODOS UTILIZADOS PARA EL TRATAMIENTO DE LAS BORRAS DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO EN LA INDUSTRIA DEL PETRÓLEO

1Leidy Johanna Gómez Ocampo, 2 María Patricia Gómez Dominguez 1Ingeniera Química candidata a especialista en Ingeniería de procesos y refinación de petróleo y

petroquímicos básicos, Paseo Bol. Cll 41 #17-36, 3045815940, Leidygo16@hotmail.com. 2 Ingeniera Civil candidata a especialista en Ingeniería de procesos y refinación de petróleo y

petroquímicos básicos, Conj. Res. Portales de San Fernando Apto 352 torre 13, 3114067057 maria1230_2@hotmail.com

RESUMEN

El tratamiento de los residuos peligrosos tipo borras generados en los tanques de almacenamiento de la industria del petróleo constituye hoy día uno de los problemas ambientales más graves a nivel mundial. Se han estudiado diferentes métodos de tratamiento para este tipo de residuos, desde procesos convencionales biológicos y físicos hasta llegar a métodos químicos, térmicos y combinaciones de los mismos, siempre buscando la forma más económica y eficiente. El propósito de este trabajo es consultar varios artículos de las bases de datos para identificar y presentar las características propias de los métodos actuales de tratamiento de borras, su capacidad de remoción, su complejidad técnica y sus costos económicos. Se encontró que las técnicas más utilizadas corresponden a combinaciones ordenadas de los métodos existentes; ya que las borras se componen de tres elementos (lodos, agua, hidrocarburo) por lo que es necesario recurrir a técnicas particulares en el tratamiento de cada elemento. Cada técnica tiene una capacidad de remoción o recuperación del hidrocarburo presente en la borra, que pueden ir desde un 50% hasta un 90%, lo cual en la actualidad permite disminuir la cantidad de residuo final generado por la industria en particular y redunda en beneficios económicos para la industria petrolera.

Palabras claves. Borras, Hidrocarburo, Industria del Petróleo, Métodos, Remoción, Residuo Peligroso

ABSTRACT

The treatment of type hazardous waste from generated in the storage tanks of the oil industry is now one of the most serious global environmental problems. We have studied different methods of treatment for this type of waste from conventional biological and physical processes up to chemical, thermal and combinations thereof methods, always seeking the most economical and efficient manner. The purpose of this paper is to consult multiple items from the database to identify and to present the characteristics of the current treatment methods for waste from storage tanks, its removal capacity, technical complexity and economic costs. It was found that the techniques used correspond to ordered combinations of existing methods; as the waste from storage oil tanks are composed of three elements (mud, water, hydrocarbon) making it necessary to resort to particular techniques for treating each element. Each technique has a capacity of removal or recovery of hydrocarbon present in the waste from storage oil tanks, which can range from 50% to 90%, which currently allows reducing the amount of final waste generated by industry in particular and results in benefits economical for the oil industry.

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Keywords. Flocks, Hydrocarbon, Industry of the Oil, Methods, Removal, Dangerous Residue

1. INTRODUCCION

La actividad industrial, y específicamente la petrolera representan una preocupación importante en materia de salud pública para las comunidades por la generación de residuos peligrosos de diversa índole que esta área desencadena. Ejemplo de ellos son las emisiones, los metales pesados, residuos fenólicos, y lodos aceitosos tipo borras, entre otros. Para cada uno de estos residuos existen diversos métodos o controles que se aplican a fin de poder cumplir con los lineamientos de regulación ambiental.

Partiendo de lo anterior, el presente estudio se enfoca en indagar sobre el tratamiento que se realiza al residuo tipo borra que tiene origen en la industria petrolera, más que todo en los tanques de almacenamiento de productos de hidrocarburo. Y mostrar lo que puede pasar si no se hace un adecuado tratamiento a este tipo de residuos, al igual que presentar los conceptos teóricos sobre el origen y conformación de dicho residuo. En este documento se realiza una descripción de los métodos utilizados para el tratamiento de las borras de tanques de almacenamiento en la industria del petróleo, identificando las ventajas y desventajas de cada uno (eficiencia, costo, requerimientos), y se presenta un análisis y discusión de resultados de las diversas experiencias que se han tenido a nivel nacional e internacional, para finalmente establecer las respectivas conclusiones y recomendaciones del tema de estudio tratado.

2. METODOLOGIA

En el siguiente artículo de revisión se muestra la descripción de los métodos actuales utilizados en la industria del petróleo en el tratamiento de borras de tanques de almacenamiento de crudo, se desarrolló inicialmente toda la teoría relacionada con el concepto de borras teniendo en cuenta los siguientes aspectos:

Origen y formación de las borras

Composición de las borras

Peligrosidad de las borras

Leyes ambientales que rigen el tratamiento y disposición de las borras en el ámbito local, nacional e internacional

Una vez realizado lo anterior, se aprovecharon los resultados de la revisión bibliográfica para citar las diferentes técnicas convencionales que se utilizan para el tratamiento y disposición de las borras en el ámbito local, nacional e internacional. En esta revisión se tuvieron presente los antecedentes y como ha sido la evolución de estas técnicas en el tiempo. Para ello se consideraron como antecedentes toda la información de publicaciones y experiencias de años anteriores al 2014.

Para hacer la identificación de las ventajas y desventajas desde los puntos de vista técnico, económico y ambiental de los diferentes métodos utilizados en el tratamiento de

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borras se hizo una búsqueda de artículos nacionales e internacionales de revistas indexadas, de no más de cinco años de antigüedad, en las diferentes bases de datos disponibles, los cuales fueron de los siguientes tipos: artículos científicos, publicaciones de revistas, tesis de grado de maestría, tesis de grado de carreras de pregrado, experiencias exitosas de empresas petroleras a nivel nacional e internacional.

Seguidamente, en el análisis de las lecturas realizadas a la información recopilada se identificaron los siguientes aspectos: argumento de cada artículo, conclusiones de cada artículo, parámetros y variables estudiadas, eficiencia de cada técnica en el tratamiento de borras y comparativo de métodos y triangulación de las conclusiones entre cada uno de los mismos.

Con toda la información anterior se presentan las ventajas y desventajas de las principales técnicas utilizadas, con las particularidades de cada uno para finalmente sacar conclusiones generales sobre la eficiencia de cada uno de esos métodos, teniendo en cuenta los siguientes puntos de vista: técnico según el grado de complejidad y comercialidad de los productos utilizados; operativo, requerimientos de personal, área a utilizar y equipos; y económico, costos asociados por barril de borra tratado y dispuesto.

3. METODOS UTILIZADOS PARA EL TRATAMIENTO DE LAS BORRAS DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO EN LA INDUSTRIA DEL PETRÓLEO

3.1 EL PETROLEO

El petróleo es la fuente de energía más importante en la actualidad; además es materia prima en numerosos procesos de la industria química. El origen del petróleo es similar al del carbón. En ambos casos, se hallan en las rocas sedimentarias, pero el petróleo procede de la descomposición de materia orgánica (especialmente restos de animales u grandes masa de plancton en un medio marino). Su explotación es un proceso costoso que sólo está al alcance de grandes empresas.

El petróleo es un recurso fósil que se emplea como energía primaria; sustituyó al carbón que era la fuente principal de energía a finales del siglo XIX. El porcentaje respecto del total de la energía primaria consumida, en un país industrializado, ha ido aumentando desde principios de siglo hasta hace poco años. El petróleo es un líquido de color oscuro, aspecto aceitoso, olor fuerte y densidad comprendida entre 0´8 y 0´95. Está formado por una mezcla de hidrocarburos. [1]

La proporción de los diferentes hidrocarburos que integran el petróleo crudo varía en cada yacimiento, de lo que resulta la existencia de petróleos crudos que varían desde un líquido opaco, negro y grueso, tan pesado como el agua, hasta aquellos crudos que pueden contener 40% o más de esos componentes de la gasolina, de color claro y transparente y con tres cuartos del peso del agua; en casos extremos, un yacimiento puede producir solamente hidrocarburos que se convierten en gases al salir a la presión de la superficie. [2]

Aunque el crudo es solamente una simple mezcla de tal variedad de hidrocarburos, estos componentes no se separan por sí solos, sino que hay que separarlos por medio de calor gradual, que hace evaporar primero los hidrocarburos livianos y luego, los más pesados; así mismo se puede calentar el crudo hasta convertirlo en gas y luego enfriarlo

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progresivamente, en cuyo caso los hidrocarburos pesados serán los primeros en convertirse en líquidos, luego los menos pesados, y así sucesivamente. Este último principio es la base principal en la refinación. [2]

3.1.1 Origen del petróleo

El petróleo se origina de una materia prima formada principalmente por detritos de organismos vivos acuáticos, vegetales y animales, que vivían en los mares, las lagunas o las desembocaduras de los ríos, o en las cercanías del mar. Se encuentra únicamente en los medios de origen sedimentario. La materia orgánica se deposita y se va cubriendo por sedimentos; al quedar cada vez a mayor profundidad, se transforma en hidrocarburos, proceso que, según las recientes teorías, es una degradación producida por bacterias aerobias primero y anaerobias después. Estas reacciones desprenden oxígeno, nitrógeno y azufre, que forman parte de los compuestos volátiles de los hidrocarburos.

A medida que los sedimentos se hacen compactos por efectos de la presión, se forma la "roca madre". Posteriormente, por fenómenos de "migración", el petróleo pasa a impregnar arenas o rocas más porosas y más permeables (areniscas, calizas fisuradas, dolomías), llamadas "rocas almacén", y en las cuales el petróleo se concentra y permanece en ellas si encuentra alguna trampa que impida la migración hasta la superficie donde se oxida y volatiliza, perdiendo todo interés como fuente de energía. [3]

3.1.2 Producción del petróleo

El petróleo se encuentra por debajo de la superficie de la tierra, y se ubica mediante la Exploración, incluyendo la perforación de pozos exploratorios que confirman si hay o no hay petróleo en un lugar. El pozo exploratorio sirve de primer pozo de producción, luego de hacerle varios arreglos para que pueda producir petróleo durante muchos años, sin contaminar el agua y subsuelo, y de acuerdo con las autorizaciones que correspondan. En algunos casos, hay suficiente presión interna como para que el petróleo salga solo del yacimiento. En otros casos, hay que utilizar una bomba para sacarlo. [3]

3.1.3 Almacenamiento del crudo

Dado que normalmente los yacimientos de petróleo están alejados de las refinerías, una vez el crudo es extraído inicialmente es almacenado en tanques cuyas capacidades llegan a garantizar el abastecimiento del crudo de hasta cinco días. Desde estos tanques el crudo es transportado hasta la refinería por distintos medios como son oleoductos y buques cisternas. Una vez el crudo llega a la refinería este nuevamente es almacenado en tanques de gran capacidad. Al comienzo y final de cada proceso en la refinería, existen también tanques de almacenamiento para absorber las paradas de mantenimiento, para almacenar productos derivados y para disponer de una reserva de trabajo suficiente.

3.2 LA BORRA

Las borras generadas en los tanques y tuberías de la industria del petróleo son residuos que se forman después de largos periodos de tiempo, por sedimentación y aglomeración de compuestos hidrocarbonados, especialmente de cadenas más largas, presentes en el crudo; sólidos, sedimentos (rocas, arena, lodos de perforación, entre otros) y materia orgánica, y agua. Como consecuencia de las aglomeraciones de los hidrocarburos, la

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emulsión del agua en el crudo y la retención de sedimentos en aquella; los grados API disminuyen, alcanzando valores incluso inferiores a 10 ºAPI, formándose masas densas y viscosas, difíciles de bombear, que se depositan en el fondo de los tanques, reduciendo su capacidad, o generan taponamientos en las tuberías [4]

3.2.1 Tipos de borras

La clasificación de las borras dependerá directamente del tipo de crudo almacenado en el tanque, a su vez el tipo de crudo dependerá del su composición. En general según La Sociedad Nacional De Minería, Petróleo Y Energía, establece la composición de un crudo es: 83 – 87% de Carbono, 11 – 14% de Hidrogeno, 0 – 5 de Oxigeno, 0 – 6% de azufre, 0 – 0.5% de Nitrógeno y 0 – 0.1% de Compuestos inorgánicos.

De acuerdo a esto el crudo se puede clasificar según su composición en: [5]

Parafínicos: sus compuestos principales son hidrocarburos saturados de bajo peso molecular, lo que permite que sean crudos muy fluidos. Tienen una densidad alrededor de 0,85 kg/L y están por encima de los 31º API. Son los crudos más apetecidos comercialmente y de mayor precio, por su facilidad de ser procesados y por la calidad de los productos obtenidos. Estos crudos producen mayores porcentajes de parafinas, naftas (solventes y gasolinas) y bases de aceites lubricantes que otros crudos.

Nafténicos: sus compuestos principales son naftenos e hidrocarburos aromáticos; tienen un mayor peso molecular que los compuestos parafínicos y una densidad alrededor de 0,95 kg/L. Están entre los 10 y los 22º API, siendo muy viscosos y de coloración oscura. Generan gran cantidad de residuos en los procesos de destilación, principalmente asfalto.

Mixtos: están formados por toda clase de hidrocarburos: parafinas, naftenos, hidrocarburos saturados, insaturados y aromáticos, entre otros, encontrándose densidades alrededor de 0,9 kg/L y gravedades API entre los 22° y los 31º.

Dulce: su contenido de azufre es menor de 0,5%, por lo cual requiere menor costo en su proceso de refinación para producir gasolina.

Agrio: su contenido de azufre es mayor que 1%, necesitando mayor inversión en su procesamiento para retirar este contaminante.

Los crudos también pueden ser clasificados por su densidad API, la cual es una medición de densidad relativa desarrollada por error en la industria del petróleo con base en la densidad Baumé, y cuya definición corresponde a la ecuación (1.1).

(1.1) Donde la Densidad Relativa Estándar es el cociente entre la densidad del hidrocarburo y la del agua, ambas medidas a 60°F (15°C) 5 ,131F) (60 Estándar Relativa Densidad 5 ,141API

La gravedad API compara la densidad del petróleo con la densidad del agua, determinando si el petróleo es más pesado (< 10° API) o más liviano (> 10° API) que aquella. A mayores valores de grados API, un crudo es más liviano y por tanto se deduce que está compuesto de sustancias de baja densidad, similares a la parafinas,

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por lo que resulta ser de buena calidad; por el contrario, a menores valores, como el caso de las borras, el crudo resulta ser más pesado y denso. De acuerdo a los grados API el crudo se puede clasificar como se muestra en el siguiente cuadro, el cual fue tomado de la Sociedad Nacional de Minería, Petróleo y Energía:

Cuadro 1. Clasificación de crudos de acuerdo a la Gravedad API

ºAPI Densidad (kg/m3) Tipo de crudo

>31,1 <870 Liviano

22,3-31,1 920-870 Medio

10-22,3 1000-920 Pesado

<10 >1000 Extrapesado

3.2.2 Origen del tratamiento de borras

A mediados del siglo XX se desarrollaron las primeras investigaciones encaminadas a estudiar el potencial de los microrganismos para biodegradar contaminantes. Este ―uso‖ intencionado recibió entonces el nombre de biorremediación ("bioremediation"). Las primeras técnicas que se aplicaron fueron similares al "landfarming" (‗labranza‘) actual y sus actores, lógicamente, compañías petrolíferas. Las primeras patentes, fundamentalmente para remediación de vertidos de gasolina, aparecen en los años 70. En los años 80 se generalizó el uso del aire y peróxidos para suministrar oxígeno a las zonas contaminadas mejorando la eficiencia de los procesos degradativos. Durante los años 90 el desarrollo de las técnicas de "air sparging" (burbujeo de oxígeno) hizo posible la biorremediación en zonas por debajo del nivel freático. Al mismo tiempo, la implementación en la práctica de aproximaciones experimentales en el laboratorio permitió el tratamiento de hidrocarburos clorados, los primeros intentos con metales pesados, el trabajo en ambientes anaerobios, etc. Paralelamente, se desarrollaron métodos de ingeniería que mejoraron los rendimientos de las técnicas más populares para suelos contaminados ("landfarming", "composting", etc.) [6]

3.2.3 Tratamiento de las borras

Hay que resaltar que en las borras se distinguen tres fases a saber:

- Fase aceite. - Fase acuosa. - Fase sólidos.

Y que además teniendo en cuenta la eficiencia y el grado de especialización, el tratamiento puede ser clasificado en tratamiento primario, secundario y terciario. Dentro de esta clasificación, los métodos aplicados pueden agruparse de la siguiente manera:

a) Métodos físicos b) Métodos químicos. c) Métodos térmicos

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d) Métodos biológicos. De la aplicación de uno o la combinación de estos métodos depende el éxito del tratamiento de la borra. De tal manera que muchos investigadores han concentrado sus esfuerzos en desarrollar estas técnicas con el objetivo único de lograr un tratamiento y una disposición adecuada de estos desechos con el mínimo impacto posible al medio ambiente y a las personas [7]

A continuación se muestra una tabla en la cual se correlacionan los distintos métodos de acuerdo al tipo de tratamiento y la fase principal a tratar.

Cuadro 2. Métodos de Tratamiento de Borras en cada una de sus Fases

BORRAS - LODOS

ACEITOSOS

FASE TRATAMIENTO

PRIMARIO TRATAMIENTO SECUNDARIO

TRATAMIENTO TERCIARIO

ACEITE Asentamiento y sedimentación

T. térmico T. químico.

Centrifugación

Separación electrostática. Separación

electromagnética

ACUOSA Asentamiento y sedimentación

Flotación Floculación Filtración

Tratamiento biológico

Biodefenolización Biodesulfuración

Oxigenación inducida.

Filtros biológicos.

SÓLIDOS Separación física

y tamizado

Lavado emulsionado Inyección de

vapor Biosurfactantes

Biodegradación Estimulada e

Intensiva

A continuación se hace una descripción de los tipos de métodos empleados en el tratamiento de borras según el tipo principal de fase a tratar:

3.3 MÉTODOS FÍSICOS

Asentamiento y sedimentación: Una vez extraída la borra de los tanques de almacenamiento de crudo y posterior al tamizado de sólidos, esta es depositada en piscinas construidas en sitios cercanos a la extracción; estas piscinas son recubiertas con material especial para evitar la infiltración de material contaminante al subsuelo. La borra extraída se deja por un periodo de tiempo tal que se logre una separación de hidrocarburos y lodos de forma natural. Luego de esto, el hidrocarburo, el agua y los sólidos son separados para continuar con tratamientos secundarios. Este método presenta desventajas como los riesgos asociados a fugas de hidrocarburos.

Tamizado: Este tratamiento se aplica para separar los sólidos gruesos de la borra antes de enviarla a las piscinas para su decantación.

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Flotación, floculación y filtración: Procesos asociados al tratamiento del agua separada de la fase aceite. Estos procesos persiguen retirar del agua todos los sólidos suspendidos posibles contenidos para poder pasar al tratamiento terciario.

Separación Electrostática: Se utiliza como último paso para el tratamiento del crudo recuperado. Y consiste en someter el crudo un campo eléctrico intenso, generado por la aplicación de un alto voltaje entre dos electrodos. La aplicación del campo eléctrico sobre la emulsión induce a la formación de dipolos eléctricos en las gotas de agua, lo que origina una atracción entre ellas, incrementando su contacto y su posterior coalescencia. Como efecto final se obtiene un aumento del tamaño de las gotas, lo que permite la sedimentación por gravedad.

3.4 MÉTODOS QUÍMICOS

En algunos casos se hace uso de disolventes de baja densidad que simplemente diluyen la borra, aumentando los grados API hasta llegar a cumplir con las especificaciones necesarias para reinyectar en tubería; en otros casos se usan rompedores de aglomeraciones que reducen la viscosidad de la borra. En ninguno de los dos casos los tratamientos hacen remoción de contaminantes como arena, arcilla, sedimentos ó agua, por lo que al inyectar nuevamente las borras tratadas en las líneas de producción, pueden generar taponamientos en las tuberías [8].

3.5 MÉTODOS TÉRMICOS.

Desorción térmica: La desorción térmica, también llamada secado, es un proceso para remover orgánicos y agua de los sólidos. Estos procesos operan a mucha menor temperatura que los incineradores y en ausencia de oxígeno, puesto que no se pretende que exista combustión de los desechos. Las mezclas de orgánicos, agua y sólidos se calientan para separar los volátiles. El agua en el desecho se convierte en vapor y ayuda a despojar compuestos semivolátiles de punto de ebullición alto. Existen muchas variaciones diferentes de este tipo de proceso [9].

Incineración: En un incinerador el residuo se inyecta y se quema dentro del incinerador a temperaturas del orden de 800 a 1200 °C. Los sólidos que se remueven del incinerador son analizados para determinar el contenido de metales pesados y, si es necesario, estabilizarlos antes de ser colocados en un relleno. Los compuestos orgánicos son transformados en CO2 y H2O por combustión, y HCI si cualquier orgánico clorado se encuentra presente. El HCI y partículas se remueven antes de descargar los gases a la atmósfera. La incineración es uno de los procesos más probados y ensayados; desdichadamente es el más costoso. Esta es la razón por la cual se evalúan otros procesos o combinaciones.

3.6 MÉTODOS BIOLÓGICOS

Asociados al tratamiento final dado al agua separada de las borras. Entre los principales tratamientos están:

Biodefenolización: proceso por el cual se realiza la remoción de fenoles (compuestos altamente tóxicos), del agua a través de bacterias especializadas. La degradación de los compuestos fenólicos puede ser llevada a cabo por organismos procariotas y

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eucariotas, tanto en condiciones aeróbicas (oxígeno como aceptor final de electrones) como anaeróbicas (nitrato, sulfato, iones metálicos o dióxido de carbono como aceptores finales de electrones [10].

Biodesulfurización: La Biodesulfurización es el proceso en el cual se emplean microorganismos para remover sulfuros del medio. Se basa en la capacidad de ciertos microorganismos para oxidar compuestos reducidos de azufre transformados en compuestos de fácil eliminación. Este proceso posee una serie de ventajas como: bajos costos de inversión y de operación ya que utiliza equipos sencillos y de bajo consumo de reactivo y menor consumo energético al poderse trabajar a temperatura ambiente.

Filtros biológicos: es un proceso muy usado para el tratamiento de aguas residuales. Está diseñado para poner en contacto aguas residuales con la biomasa adherida a un medio de soporte fijo, constituyendo un lecho de oxidación biológica. Un filtro biológico tiene por objeto reducir la carga orgánica en aguas residuales ya sean domesticas o industriales. Consiste en un lecho de piedras, u otro medio natural o sintético, sobre el cual se aplican las aguas residuales, con el consecuente crecimiento de microorganismos, lamas o películas microbiales sobre el lecho.

LandFarming: Es una técnica de biorrecuperación que puede ser utilizada para descontaminación tanto “in situ” como “ex situ”, y consiste en provocar la oxidación biológica de los hidrocarburos contenidos en el suelo, por medio de la estimulación de la microflora natural que se encuentra en el suelo (levaduras, hongos o bacterias) mediante el agregado de fertilizantes, arado y riego superficial. En el fondo, se trata pues de una bioestimulación de las poblaciones necesarias que interesa activar. El proceso de landfarming tiene una serie de ventajas como son: su bajo costo, no dejar residuos posteriores, no provocar (si se realiza en condiciones controladas) riesgos de contaminación, tanto superficial como subterránea, debido a la migración de hidrocarburos, su impacto ambiental es mínimo, cuando el proceso está bien realizado, y puede resultar una técnica susceptible de emplearse en una gran variedad de condiciones climáticas. Además, si se realiza en condiciones óptimas, se consigue degradar una considerable proporción de los hidrocarburos contenidos en los suelos. Sin embargo, también presenta inconvenientes o desventajas, como es el a veces elevado tiempo necesario para eliminar los hidrocarburos.

La efectividad de esta metodología depende de innumerables factores tales como tipo y concentración de contaminante, nutrientes, aireación, condiciones ambientales, presencia de inhibidores, concentración de microorganismos, etc. [11, 12]. La capacidad de controlar y optimizar todas estas variables anteriormente citadas son las que determinaran la eficiencia del proceso de Landfarming.

Biorremediación. Es un proceso natural o controlado, en el cual, la actividad biológica, especialmente la microbiana, acumula o transforma los contaminantes a niveles no tóxicos, minimizando el riesgo para las personas en el área. Los procesos de biorremediación se pueden aplicar bajo las condiciones naturales del sitio o estimulando la actividad biológica, a través de la adición de nutrientes, de aceptores de electrones, controlando la humedad u otro parámetro.

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Los tratamientos de remediación en suelo, se pueden aplicar: En el sitio (in situ) - Esta operación se realiza en el mismo sitio contaminado sin excavar ni disponer el suelo para su tratamiento; modificando de forma mínima la estructura del suelo. Requiere de periodos de tratamiento más largos y es menos seguro debido a la heterogeneidad propia del suelo. Las tecnologías de biorremediación in situ, incluyen: bioventeo, bioaumentación, bioestimulación, fitorremediación y atenuación natural [13]

Fuera del sitio (ex situ) - Operaciones que requieren que el suelo contaminado sea excavado y transportado a otro sitio, para ser sometido a un tratamiento de remediación. Generalmente requiere periodos más cortos de tratamiento, son más seguros en cuanto a uniformidad de tratamiento ya que el sistema puede homogeneizarse; sin embargo, requieren de excavación del suelo, lo que provoca un aumento en los costos para su tratamiento. Las tecnologías de biorremediación exsitu, en general incluyen: composteo (biopilas) y biorreactores [13]

Entre las ventajas de las técnicas de biorremediación se encuentran: a) son tecnologías limpias, b) es un sistema biológico de bajo costo, c) se puede llevar a cabo en el mismo sitio, eliminando el costo de transporte, d) ocasiona trastornos mínimos al sitio, e) los contaminantes son eliminados (no transferidos) al formar bióxido de carbono y agua y e) son tecnologías que gozan de aceptación social y por las autoridades ambientales [14].

Entre las desventajas de las técnicas de biorremediación se encuentran; a) no tiene éxito en suelos de baja permeabilidad, b) la actividad de los microorganismos se pueden inhibir con altas concentraciones de contaminantes, c) algunos compuestos no pueden ser eliminados, y d) necesidad de monitoreo extensivo para cada sitio.

3.7 LEYES AMBIENTALES

3.7.1 Regulación Nacional

Desde el punto de vista del ámbito legal, actualmente en Colombia el decreto 4741 de diciembre 30 de 2005 desarrollado parcialmente por la Resolución del Min. Ambiente 1402 de 2006 es la que reglamenta la prevención y el manejo de los residuos o desechos peligrosos generados en el marco de la gestión integral. En dicho decreto se presentan en sus anexos 1 y 2 el listado de residuos que en a nivel nacional son considerados como residuos peligrosos, encontrándose que son residuos peligrosos las mezclas y emulsiones de desechos de aceite y agua o de hidrocarburos y agua, aspecto en el cual encajan los residuos tipo borras de tanques de almacenamiento de la industria del petróleo.

En el marco de la gestión integral, el presente decreto tiene por objeto prevenir la generación de residuos o desechos peligrosos, así como regular el manejo de los residuos o desechos generados, con el fin de proteger la salud humana y el ambiente. Las disposiciones del decreto se aplican en el territorio nacional a las personas que generen, gestionen o manejen residuos o desechos peligrosos; y para efectos del cumplimiento del mismo se adoptan una serie de definiciones (generador, receptor, disposición final, entre otras) y se presentan las obligaciones y responsabilidades de cada uno de los diferentes actores.

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Cuando el residuo tipo borra es tratado de manera integral a lo largo del proceso se obtiene hidrocarburo, lodos aceitosos y agua. En la industria petrolera el hidrocarburo generalmente se devuelve al proceso de carga de plantas de proceso o simplemente se trasiega a otros tanques de almacenamiento, sin embargo el mismo por lo general se le exige que cumpa unos parámetros mínimos de calidad para no afectar los productos existentes; de esta forma usualmente se suele exigir que el producto recuperado tenga un contenido de sedimentos menor de 1 %vol. y un BSW inferior a 2 %vol.

Por su parte en lo que respecta al componente lodo aceitoso, estos generalmente puede manejar valores de TPH (hidrocarburos totales de petróleo) cercano a un 30% y una vez el mismo es sometido a tratamiento se exige que por lo menos el producto final tenga TPH menor o igual a 4%. En zonas donde se realice biorremediación se debe tener presente que el pH debe ser mayor de 7 y en caso de no serlo se debe utilizar cal para neutralizarlo. Igualmente, cuando se terminan las etapas de tratamiento se deben tomar muestras para realizar en laboratorio los respectivos análisis de metales, hidrocarburos totales, COP, hidrocarburos polinucleares, fenoles y arcilla.

Finalmente, para el agua residual resultante de todo el proceso de tratamiento de la borra y del agua como tal, se debe tener en cuenta que para poder hacer el vertimiento de la misma una vez tratada, en Colombia, se debe cumplir con lo dispuesto por la Resolución 3956 de junio 19 de 2009, por la cual se establece la norma técnica, para el control y manejo de los vertimientos realizados al recurso hídrico. De esta forma el decreto establece que se permitirá el vertimiento de aguas residuales no domésticas a las corrientes principales solo si se cumplen con los parámetros establecidos en las siguientes tablas:

Cuadro 3. Valores de referencia para los vertimientos a corrientes principales – Resolución 3956 de 2009

PARAMETRO UNIDADES VALOR TRAMO 1

VALOR TRAMO 2, 3 Y 4

Aluminio Total mg/L 1.5 1.5

Arsénico Total mg/L 0.003 0.00

Bario Total mg/L 1 5

Boro Total mg/L 0.3 1

Cadmio Total mg/L 0.0002 0.001

Cianuro mg/L 0.5 1

Cinc Total mg/L 0.1 0.2

Cobre Total mg/L 0.015 0.020

Cromo Hexavalente mg/L 0.5 0.5

Cromo Total mg/L 0.016 0.02

Fenoles Totales mg/L 0.05 0.15

Hidrocarburos Totales mg/L 5 10

Hierro Total mg/L 5 8

Litio Total mg/L 2.5 4

Manganeso Total mg/L 0.07 0.1

Mercurio Total mg/L 0.00026 0.00025

Molibdeno Total mg/L 0.01 0.02

Níquel Total mg/L 0.01 0.02

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Plata Total mg/L 0.005 0.5

Plomo Total mg/L 0.02 0.03

Selenio Total mg/L 0.02 0.03

Color Unidades Pt - Co 50 unidades 80 unidades

Sólidos Sedimentables mL/L 2 2

Temperatura °C 15 20

Coliformes Fecales NMP/100mL

Valores establecidos como objetivos de calidad para cada corriente

DBO5 mg/L

DQO mg/L

Fósforo Total mg/L

Grasas y Aceites mg/L

Nitrógeno Total mg/L

Oxígeno Disuelto mg/L

pH Unidades

Sólidos Suspendidos Totales mg/L

Tensoactivos (SAAM) mg/L

Los valores de referencia para las sustancias de interés sanitario no citadas en la tabla anterior, son tomados de conformidad con los parámetros y valores establecidos en el Decreto 1594 de 1984 o el que lo modifique o sustituya. De manera general se puede mencionar que el Decreto 1594 de 1984 contempla que todo vertimiento a un cuerpo de agua deberá cumplir, por lo menos, con las siguientes normas:

Cuadro 4. Valores de referencia para vertimientos a cuerpos de agua – Decreto 1594 de 1984

Referencia Usuario Existente Usuario Nuevo

pH 5 a 9 unidades 5 a 9 unidades

Temperatura < 40°C < 40°C

Material flotante Ausente Ausente

Grasas y aceites Remoción > 80% en carga Remoción > 80% en carga

Sólidos suspendidos, domésticos o industriales

Remoción > 50% en carga Remoción > 80% en carga

Demanda bioquímica de oxígeno, para desechos domésticos

Remoción > 30% en carga Remoción > 80% en carga

Demanda bioquímica de oxígeno para desechos industriales

Remoción > 20% en carga Remoción > 80% en carga

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3.7.2 Regulación Internacional A nivel internacional, es importante destacar lo relativo a los convenios internacionales que regulan el transporte, la eliminación en el mar o el movimiento transfronterizo de materiales y residuos peligrosos, como lo han sido los Oslo 1972, Londres 1972, Helsiniki 1974, Paris 1974 y Barcelona 1976. La distribución de competencias entre los diferentes niveles de gobierno para autorizar los movimientos transfronterizos suele variar de un país a otro y no necesariamente estar legislados los límites de competencia, sobre todo en lo que respecta a la discrecionalidad para rechazar una autorización. A ese último respecto, el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) ha propuesto directrices sobre el manejo ambientalmente seguro de los residuos peligrosos; en ellas se considera indisputable el derecho de rechazar su importación. En el marco de la Decisión-Recomendación de la OCDE en la materia, las autoridades competentes pueden objetar la entrada de residuos peligrosos si la información proporcionada es insuficiente o imprecisa o si las condiciones del transporte o disposición de estos residuos no se realizan conforme a su legislación. La OCDE (Organización de Cooperación y Desarrollo Económico) es un organismo internacional constituido por países como Alemania, Australia, Austria, Bélgica, Canadá, Dinamarca, España, Estados Unidos, Finlandia, Francia, Grecia, Irlanda, Islandia, Italia, Japón, Luxemburgo, Noruega, Nueva Zelandia, Países Bajos, Portugal, Reino Unido, Suecia, Suiza y Turquía. A través de Decisiones consideradas como vinculantes, el Consejo de Ministros de la OCDE promueve la adopción de políticas, regulaciones y otro tipo de acciones relacionadas con el desarrollo económico y el ambiente. En el caso específico de los residuos peligrosos se han adoptado cinco Decisiones, lo cual muestra la importancia que se les confiere, ya que en el área ambiental se han emitido a la fecha un total de 13 Decisiones.

La preocupación por el movimiento transfronterizo y la disposición final de los residuos peligrosos llevó a establecer el Convenio de Basilea en 1989 auspiciado por el PNUMA, el cual persigue: asegurar que la generación de residuos peligrosos se reduzca al mínimo, disponer de los residuos peligrosos en el país en el que se generan, en la medida de lo posible, establecer mejores controles de las importaciones y exportaciones, prohibir los embarques de residuos peligrosos hacia países que carezcan de capacidad legal, administrativa y técnica para manejar y disponer de ellos de manera ambientalmente idónea. Cooperar en el intercambio de información, transferencia tecnológica y armonización de normas, códigos y lineamientos. A nivel mundial el convenio fue adoptado por la Conferencia Diplomática de Basilea (Suiza) en 1989 y entró en vigor en 1992. Desde mayo de 197, un total de 114 estados y la Comunidad Europea son partes del Convenio, constituyéndose en el primer instrumento mundial que rige los movimientos transfronterizos de desechos peligrosos y su eliminación. La razón de ser del convenio, ha sido la necesidad de acortar estrategias para abordar la problemática ambiental y de salud por la generación de 400 millones de toneladas métricas de desechos peligrosos.

Colombia suscribió el Convenio de Basilea y lo convirtió en la ley 253 de 1996, y luego lo ratificó en diciembre del mismo año y entró en vigor en el país a partir del 31 de marzo de 1997. De esta forma el país adquirió una serie de obligaciones con relación al comercio, tratamiento, reducción y eliminación de este tipo de desechos, obligaciones que deben ser armónicas en todo momento con la ley en referencia y los mandos constitucionales.

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4. DISCUSIÓN

4.1 MÉTODOS FÍSICOS.

En la India, las Refinerías generan alrededor de 50.000 toneladas anuales de lodos con contenido de hidrocarburo entre 30-40%, lo cual está valorada en alrededor de Rs. 5,5 millones de rupias. Por lo tanto, la recuperación de hidrocarburo de los lodos amerita investigaciones urgentes. La flotación de la espuma es una técnica ampliamente utilizada en la minería, industrias metalúrgicas y de minerales, debido a su muy alto rendimiento y eficiencia. El valor agregado y las ventajas de la flotación es la recuperación selectiva de valiosas especies, como el caso de flotación de oro, plata, paladio. También es utilizado con éxito para limpiar aguas residuales aceitosas y actualmente este tema área activa de investigación en muchas partes del mundo.

El mecanismo implicado en este proceso consta de varios pasos, a saber: (i) la aproximación de la burbuja de aire y la gota de aceite, (ii) el adelgazamiento de la película de agua entre la burbuja y la gota, (iii) la ruptura de la película de agua más allá de un espesor crítico, (iv) la fijación de aceite hidrofóbico a la burbuja de aire, (v) la difusión de aceite sobre la superficie de la burbuja; y (vi) ascenso rápido del conglomerado en comparación a una gota de aceite suelto debido a su reducida densidad. Aunque los trabajos anteriores están relacionados con el tratamiento de agua aceitosa, la aplicación de flotación para el tratamiento de lodos aceitosos es escasa en la literatura

En la India, se realizaron estudios sobre la recuperación de crudos en borras utilizando flotación de espuma; de esta manera la flotación inducida por aire se utiliza para recuperar sintéticamente el crudo contenido en dichos lodos, claro está con la ayuda de un emulsionante o tensoactivo comercial que sirve colector y creador de espuma. Dentro del estudio se investigó el efecto de varios parámetros, como fueron el tiempo de flotación, la cantidad inicial de crudo en la alimentación y la cantidad de surfactante o emulsionante utilizado.

En la gama de condiciones de operación estudiadas, se encontró que el máximo porcentaje de hidrocarburo recuperado fue de aproximadamente un 55%, los tiempos óptimos de flotación eran de aproximadamente 12 minutos, y la recuperación de petróleo aumentó en un máximo de 12% cuando el cantidad surfactante o tensioactivo añadido aumentaba de 5 a 20 gramos. Igualmente, la constante de flotación se encontró que era casi independiente de la cantidad inicial de hidrocarburo en el lodo y como se esperaba aumentó con la dosis del agente surfactante utilizado. Dentro de esta investigación se llevó a cabo un detallado estudio de la cinética de flotación para la recuperación de petróleo, y se demostró que el proceso que se desarrollaba correspondía a una cinética de primer orden [15].

En Italia, la empresa Idrabel Italia (2010), ha tenido un gran desafío en lo que se refiere a procedimientos seguros para limpieza de tanques de almacenamiento y tratamiento de los residuos de producto de la limpieza. Los tanques que se utilizan en la industria del petróleo deben ser periódicamente objeto de limpieza debido a la acumulación de lodos que se sedimentan en los mismos (parafinas, asfáltenos y otros materiales inorgánicos presentes en el hidrocarburo.

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Los sistemas de tanques tradicionales actuales y la limpieza generalizada son basados en la extracción manual de los lodos, lo que implica altos riesgo de HSE durante las actividades. La experiencia de los últimos 10 años ha permitido a la empresa Idrabel Italia SrL mejorar su tecnología basada en la limpieza biológica de tanques así como el procedimiento y los conocimientos técnicos para optimizar el Proceso BioRecOil (Recuperación Biológica de Petróleo). El sistema automatizado permite una recuperación de más del 95% de los hidrocarburos presentes en el lodo y reduce la cantidad de residuos a tratar o eliminar de manera segura. Para determinar la cantidad de lodo y distribución del perfil de lodo en los tanques, se hace externamente un mapeo e inspección termográfica y manual, donde se recogen varios puntos a largo del perímetro del tanque con la ayuda de una cámara especial ultra-sensible. La interpretación de las imágenes termográficas determinar la altura de lodos y las estratificaciones de agua, aceite y sedimentos a lo largo del perímetro del tanque. Adicionalmente se hacen mediciones desde el techo del tanque utilizando sensores de sonar y equipos especiales para complementar el proceso y poder reproducir imágenes y modelos en 3D.

En el proceso se recogen muestras de lodos para determinar sus características, junto con las simulaciones de laboratorio y así determinar la estrategia óptima limpieza, predecir las cantidades de hidrocarburos recuperables y de residuos de lodos. Un software específico llamado Lodo Viewer muestra en 3D la distribución del lodo en el depósito, dando una indicación completa de su cantidad / calidad y el petróleo recuperable y cantidades de residuos. La recuperación del hidrocarburo como tal se hace dentro del tanque con la ayuda de módulos telescópicos instalados a través de los manhole de los tanques, que utilizan módulos rotativos hidrodinámicos y compuestos biotecnológicos que potencian la separación de las fases y facilitan la recuperación del hidrocarburo en la parte superior de la mezcla. Se tiene la facilidad para utilizar calentamiento de ser necesario y se somete a toda la mezcla o emulsión a circulaciones de 4 a 6 días para favorecer el rompimiento de la misma. Luego de esto el hidrocarburo presente en la parte superior de la emulsión se envía o traslada hacia otros tanques o a carga de planta, el agua puede ser re-utilizado o se envía a la planta de tratamiento de agua. De esta forma se reduce significativamente la cantidad de residuo que aceitoso (sales, arenas, óxidos minerales).

Las ventajas financieras de BioRecOil incluyen: Reducción en de tiempo en que los tanques están fuera de uso (como

alternativa se encuentra la opción para mantener el depósito en servicio) La recuperación de fracciones de hidrocarburos valiosos a partir de los lodos Gran reducción de los residuos que deben disponerse.

El proceso de BioRecOil ha sido utilizado con éxito para la limpieza de más de 100 tanques de hidrocarburo, tanques de combustible de petróleo y tanques de decantación, pertenecientes a las empresas petroleras de Europa, las cuales han evaluado y utilizado esta tecnología para reducir sus problemas de limpieza de tanques de manera segura e innovadora [16].

En el Foro de Entorno Tecnológico Ambiental en la Industria del Petróleo, se presentó como en Colombia la Centrifugación es uno de los principales métodos utilizados en la recuperación de hidrocarburos a partir del tratamiento dado a los lodos aceitosos provenientes de los fondos de tanques de almacenamiento de la industria del petróleo, y

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que además el método puede realizarse directamente en la fuente o en los sitios donde finalmente se almacenan los lodos aceitosos [17].

La centrifugación es utilizada en la industria nacional para la recuperación del aceite asociado a los desechos impregnados con petróleo mediante la aplicación de procesos térmicos, tratamiento químico y fuerza centrífuga. En Colombia los desechos aceitosos forman una emulsión altamente estable, que no es fácil de romper mediante métodos convencionales. La alta estabilidad se debe a que los sólidos presentes, son en su mayoría ultra-finos. Este tipo de desechos contienen una gran cantidad de sustancias químicas, las cuales actúan también como fuertes agentes emulsíficantes.

Debido a todo lo antes mencionado se requiere de varios procesos, para romper la emulsión y obtener las tres fases por separado, es así como el proceso completo implica la necesidad de usar tratamiento térmico, tratamiento químico y centrifugación. Cada una de las fases por separado ameritaría un tratamiento final, pues en la fase aceite se devuelve a carga de plantas, el lodo se somete a biorremediación y la fase líquida se le hace inicialmente un pre tratamiento con sulfato de aluminio o alumbre, o aditivo similar y con polímeros para floculación, luego de lo cual puede o no ser reutilizada incluso como elemento de preparación de caldo microbiano usado en la etapa de biorremediación.

Las dosis aplicar de cada producto antes mencionado dependen de las pruebas de laboratorio que se realicen en cada proceso, como son pH, temperatura, retorta, TPH, pruebas de jarras, BSW, entre otras. El residuo a tratar es sometido inicialmente a calentamiento con temperaturas del orden de 70 a 80 °C para disminuir la viscosidad que facilita el transporte y el efecto de tratamiento químico, el tratamiento químico consiste en la aplicación de agentes tensoactivos que facilitan el rompimiento de la emulsión, se utilizan productos tipo como rompedor aditivo químico tipo Floculante Floctreaf ww9507 o similar y rompedor de emulsión directa/inversa tipo Separar o similar. Después del tratamiento químico se centrifuga para lograr la separación debido a la diferencia de gravedad entre las fases. Dependiendo del tamaño y distribución de partícula de los sólidos presentes en la emulsión el desecho se someta a diferentes etapas de centrifugado, la primera etapa elimina los sólidos más pesados tipo arena, la segunda etapa elimina sólidos finos tipo arcilla y se rompe la emulsión obteniendo las tres fases por separado, en la última etapa se purifica el aceite para entrega garantizando la calidad del aceite (BSW 2% y contenido de sedimentos 1%). El método de centrifugación se usa generalmente sobre residuos tipo borras con contenido de hidrocarburos del orden de 40 a 70%, y con el mismo se obtienen porcentajes de remoción de hidrocarburo de más de un 80% o 90% dependiendo de si se aplican procesos de centrifugado de una o varias fase secuenciales.

En resumen las etapas típicas del proceso son:

Caracterización del material a tratar Diseño y selección del rompedor de emulsión Selección del sistema de bombeo y transferencia Filtración Calentamiento o tratamiento térmico Primera etapa de separación (centrifugación horizontal) Segunda etapa de separación (centrifugación vertical) Tratamiento de clarificación de agua recuperada

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Tratamiento de deshidratación de sólidos Monitoreo de crudo recuperado Disposición de final de efluentes

Grafica 1. Esquema general que se sigue en el ámbito nacional para un proceso normal de centrifugación de lodos aceitosos

Vidales H, Parras y Vargas, trabajaron en los últimos años en la industria petrolera de Colombia y desarrollaron el denominado ―Procedimiento para la fluidización de los sedimentos y la recuperación de hidrocarburos de tanques de almacenamiento de hidrocarburos‖; esto hace referencia a un método para la fluidificación del sedimento y la recuperación de hidrocarburos de los tanques de almacenamiento de hidrocarburos. El método comprende las siguientes etapas: diagnóstico y definición del proceso de detección, medición y caracterización de los sedimentos o lodos aceitosos, la adaptación o la instalación del sistema de fluidificación, fluidificación por medio de agitación, y la recuperación de hidrocarburos. Durante la etapa de adaptación o instalación, la dirección

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de los agitadores se varía si el depósito incluye elementos tales o un sistema de fluidificación está instalado en la boca de acceso del depósito.

El sistema como tal incluye una tapa de registro, la superficie exterior de los cuales está diseñado para recibir un colector conectado a una bomba que hace recircular el producto a través de la boca de acceso. Dicho colector está acoplado a la tapa de registro por medio de bridas e incluye tres tubos conectados a tres válvulas independientes y, sobre la superficie interior del mismo, uno o más tubos de tobera acoplados a una tobera por medio de bridas. La ganancia con este sistema radica en que desde la misma fuetne se le quita o extrae el hidrocarburo al lodo aceitoso o borra de tanque, haciendo que al final la cantidad de residuo a tratar sea mucho menor y con menor concentración de hidrocarburo [18].

Mendonga y Cammarota estudiaron la deshidratación de borras aceitosas usando lechos de secado con filtros de geotextil, lo cual constituye una nueva propuesta para el tratamiento de este tipo de residuos. La técnica consiste en utilizar lechos de secado con filtros de geotextil para el contenido de agua y la reducción de volumen de la fase lodo. Debido a la alta concentración de contaminantes, la eliminación de la fase lodo puede ser potencialmente una práctica ambientalmente peligrosa, por ello se han desarrollado técnicas de pre-tratamiento para la deshidratación, con el objetivo de reducir la cantidad de residuos antes de su eliminación en los puntos de vertimiento, explotaciones agrícolas de la tierra o la incineración. La deshidratación del lodo reduce el potencial efecto ambiental y los costos de transporte y disposición. Dentro del estudio se realizaron pruebas de laboratorio para evaluar la eficiencia del procedimiento propuesto. Las pruebas de columna se llevaron a cabo utilizando cuatro tipos de filtro: dos geotextiles no tejidos y un geotextil tejido, y un filtro de arena para la comparación del rendimiento. Sin importar el tipo de filtro utilizado, los resultados muestran una buena capacidad de retención de cada uno y una capacidad de desagüe satisfactoria. El proceso de deshidratación del lodo obtuvo una considerable reducción en su contenido de agua y volumen, lo que minimiza el volumen de los residuos final para ser descargados. Después de la deshidratación, el lodo tratado muestra un aumento de la concentración diez veces en el contenido de aceite y grasa, que contribuye a su alto valor calorífico. Por lo tanto el lodo deshidratado puede ser utilizado como una fuente alternativa de energía [19].

4.2 MÉTODOS QUÍMICOS

Estos métodos basados en la aplicación de ciertos agentes químicos presentan algunas ventajas como son: más baratos que los otros métodos, no requiere equipos específicos, su aplicación es sencilla, separa la borra en sus tres fases (aceite, agua y sedimentos) y la fase aceite tiene un valor comercial importante y puede ser mezclado con crudo nuevo o como combustible.

Es así como Abdel-Azim A. et al, [20] en su estudio denominado ―Sistemas desenmulsificantes para el rompimiento de la borra‖ realizaron un estudio en el cual aplicaron mezclas de etoxilatos con ácidos inorgánicos y solventes para preparar sistemas desenmulsificantes con el objetivo de lograr la separación de fases de la borras provenientes de tanques de la Compañía de Al-Hamra.

Para el estudio, utilizaron los siguientes agentes químicos:

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Ácidos inorgánicos como el HCl, H2SO4 y H3PO4. Nonil fenol etoxilatos (n = 9, 11 y 13 denominados NP-9, NP-11 y NP13

respectivamente. Solventes Orgánicos como el benceno y el tolueno. Alcoholes como el isopropílico e butílico con purezas del 90%.

Se prepararon tres sistemas de desenmulsificantes a saber:

4% de una un ácido inorgánico, 10% de una solución en fase acuosa compuesta de NP9 como surfactante y alcohol isopropílico o alcohol butílico como co-surfactantes, todo esto en una solución de benceno/tolueno en proporción 1:1.

4% de una un ácido inorgánico, 10% de una solución en fase acuosa compuesta de NP11 como surfactante y alcohol isopropílico o alcohol butílico como co-surfactantes, todo esto en una solución de benceno/tolueno en proporción 1:1.

4% de una un ácido inorgánico, 10% de una solución en fase acuosa compuesta de NP13 como surfactante y alcohol isopropílico o alcohol butílico como co-surfactantes, todo esto en una solución de benceno/tolueno en proporción 1:1.

Para medir los resultados, los investigadores evaluaron el contenido de hidrocarburos totales, la cantidad de agua y sedimentos separados de la borra. El estudio determinó que el sistema deselmusificante donde se usó etoxilato n=13 (NP13) logró los mejores resultados en términos % de separación de agua, lodos e hidrocarburos.

Guolin J., Tingting C., Mingming L [21], desarrollaron el estudio tratamiento de lodos aceitosos por termo química y hacen referencia a Hoy en día los tensoactivos son utiliza para lavar los lodos aceitosos y recuperar el petróleo. En su estudio presentan las condiciones óptimas para el lavado de lodo aceitoso con soluciones de tensooactivo utilizando simples factores experimentales. Los agentes probados son OEA-9, O Peregal, TritonX 100, metasilicato de sodio y sodio dodecilbenceno sulfonato (DBS).

En los experimentos, son investigados cuatro factores que afectan la tasa de aceite residual como son relación másica de líquido/sólido, temperatura de reacción, tiempo de reacción y fracción de masa efluente. Los resultados obtenidos a través de las operaciones experimentales se compararon y se utilizaron para seleccionar el mejor tipo de agente, con el que se obtener el mejor efecto de limpieza. Los parámetros óptimos de estos agentes son diferentes unos de otros, y en las condiciones óptimas el efecto de tratamiento es el mejor. Los experimentos demuestran que el lodo aceitoso contiene 60.36% de aceite, agua 29,26% y 10,38% de sedimentos. Los tensioactivos aniónicos y no iónicos son dos de los más comunes tipos surfactantes. Todos los agentes tensoactivos investigados en los experimentos tienen una gran capacidad para descontaminar y lavar lodo aceitoso (en todas la tasa residual de aceite es menor de 3%). DBS perteneciente a tensioactivo aniónico tiene el mejor efecto de lavado, y su tasa de aceite residual es 2,66%. Los efectos de lavado de AEO-9 y Peregal O son mejor que la de TritonX-100, y el efecto de lavado de Na2SiO3Æ9H2O es el mejor y el aceite residual es de sólo 1,6%, debido a la dispersión muy buena de Na2SiO3Æ9H2O.

Finalmente, los autores concluyen que la thermo química es un método que se utiliza para tratar lodos aceitosos y recuperar el petróleo, su efecto es notable y de alta eficiencia, y por otra parte el efluente puede ser reciclado, y evitar de esta forma contaminación secundaria.

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En los Estados Unidos durante muchos años, aproximadamente 50 años atrás, empresas como Chevron, Exxon, entre otras, han realizado sus servicios de limpieza de tanques de almacenamiento y tratamiento de hidrocarburos usando el producto Petromax, el cual ha sido desarrollado por la empresa Blancon [22]. El agente Petromax se compone de una fórmula de agentes químicos en medio acuoso basado en la cantidad específica de petróleo que se tiene en el tanque a limpiar. Esta fórmula se aplica, a 3.000 psi, directamente sobre la capa de residuos sólidos para que se forme un lodo en suspensión que se pueda bombear de manera que no quede adherido a las mangueras u otros contenedores. La cantidad diaria de residuos sólidos que se van depositando en los depósitos de decantación se puede predecir (incluyendo su densidad en peso) sin los problemas de uso de mangueras que, normalmente, se asocian con los métodos convencionales de eliminación de residuos sólidos

Dependiendo de las situaciones, la aplicación sin la entrada de personal se puede usar para eliminar la formación de residuos sólidos de manera más rutinaria y precisa. Con frecuencia es suficiente un equipo móvil de aspiración para la aplicación con lo que, además, se acelera la velocidad de eliminación de los residuos sólidos a un costo muy reducido. Una vez que se encuentra en los depósitos de decantación, los sólidos se van depositando mientras la aplicación va haciendo efecto. En algunas situaciones, la metodología puede limpiar tanques de almacenamiento de hidrocarburos en la mitad de tiempo que los métodos tradicionales, sin la necesidad de tener que utilizar equipos complejos, costosos y pesados

En una situación real que se tuvo en una gran Refinería de petróleo de Los Ángeles USA, eras necesario extraer y eliminar, de manera rentable, 5.700 barriles de lodos depositados en el fondo de un depósito sin tener que entrar en el mismo. El depósito tenía un diámetro de 30m con formaciones de residuos sólidos del orden de 1.5 a 2 metros de altura. La acumulación de residuos se trató con Petromax en un flujo de 3.500 psi a una velocidad de 25 litros por minuto desde los dos accesos disponibles existentes. Se usó un equipo móvil de aspiración para extraer el residuo sólido a través de una tubería de aluminio de 6 pulgadas la cual, por su parte, lo descargaba simultáneamente desde la línea de 3 pulgadas del equipo de aspiración en dos depósitos provisionales de 500 barriles cada uno, junto a la carretera existente en la zona de los depósitos de combustible.

Se consiguieron unos ahorros de unos $350.000, aproximadamente, usando el proceso de aplicación propuesto a los residuos sólidos si se compara con todos los costes en que se habría incurrido si se hubieran utilizado los métodos convencionales de eliminación de residuos sólidos. Los agente químico-Petromax que intervienen en el proceso sólo aumentan entre un 15 a un 20% el volumen total de residuo generado y se trata de una serie de productos en medio acuoso y respetuosos con el medio ambiente preparados para el tratamiento de tipos específicos de residuos sólidos, incluyendo las parafinas. Los métodos convencionales incrementan los flujos de salida de desechos hasta varios centenares de veces en porcentaje y complican la eliminación final. Lo que es también importante, y sin tener que aplicar calor, es que el proceso trata los residuos sólidos de manera que no se pegan a las superficies, permitiendo que los tanques, mangueras, equipos y depósitos de los camiones vuelvan más rápidamente a estar en servicio y evitando la necesidad de llevar a cabo etapas posteriores de tratamiento demasiado costosas

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El proceso extrae el petróleo de los compuestos inorgánicos y aquel queda flotando sobre el agente químico. La necesaria acción de separación, que extrae a los hidrocarburos de los compuestos inorgánicos, se produce mediante el chorro a presión para así empezar a tratar los residuos sólidos del tanque; casi instantáneamente se crea un lodo homogéneo el cual ya puede ser bombeado fácilmente. Una vez que los residuos sólidos se han extraído del fondo del depósito, ya se encuentra preparado para la recuperación del petróleo. Los agentes químicos no se mezclan con el petróleo en ningún caso y no son productos surfactantes.

En el pasado CONAMA10 (Congreso Nacional del Medio Ambiente), celebrado en España, Hidalgo presentó un análisis de las diferentes técnicas de inertización de residuos peligrosos, entre los que se encuentran los residuos aceitosos [23]. La jerarquía establecida en la gestión de los residuos ubica como última etapa, la eliminación de los mismos en depósitos controlados o depósitos de seguridad, obligando a realizar un tratamiento previo antes del vertido con el fin de disminuir las características de peligrosidad de los residuos. Para reducir la movilidad y toxicidad de los contaminantes presentes en los residuos se utilizan los procesos de estabilización/solidificación que consisten en el uso de aglomerantes y aditivos para obtener un producto final sólido que pueda ser reutilizado o cuya eliminación en punto de vertimiento no suponga un problema para la salud de las personas o el medio ambiente. Los residuos susceptibles de ser tratados mediante las tecnologías de estabilización/solidificación son principalmente los contaminados con metales pesados. Sin embargo, en los últimos tiempos los estudios llevados a cabo con residuos orgánicos muestran resultados satisfactorios, aunque no tanto como para los residuos inorgánicos, ya que debido a su propia naturaleza el residuo origina una serie de interferencias en los procesos de hidratación del aglomerante hidráulico utilizado.

La solidificación y estabilización son los nombres genéricos aplicables a una amplia gama de tecnologías que están estrechamente relacionadas ya que en ambos casos se utilizan productos químicos y/o procesos físicos para reducir el impacto potencial adverso sobre el medio ambiente tanto de residuos radiactivos, como peligrosos, y mixtos. De una forma más precisa se define la estabilización como el proceso que utiliza aditivos para reducir el estado de oxidación de los constituyentes o sustancias que le confieren toxicidad al residuo. El término incluye solidificación, transformando el residuo y sus constituyentes en un bloque, pero también que se dé una reacción química para transformar el compuesto tóxico en una sustancia no tóxica. Con ello se consigue minimizar la velocidad de migración de los contaminantes al medio ambiente y disminuir su solubilidad así como reducir el nivel de toxicidad. Seguidamente, la solidificación se describe como el conjunto de técnicas que encapsulan el residuo, formando un material sólido, y que no implican necesariamente una interacción química entre los contaminantes y aditivos para la solidificación

A diferencia de otros métodos de tratamiento, como la incineración, las técnicas de estabilización/solidificación (E/S) incrementan significativamente el peso y volumen del material tratado debido a la adición de aglomerantes y reactivos, lo cual afecta al transporte y los costos de disposición. Los campos principales de aplicación de las tecnologías de estabilización es la recuperación de terrenos y para la solidificación de residuos procedentes de actividades industriales.

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Un elevado número de factores o características afectan a la inmovilización de los constituyentes contaminantes presentes en el residuo. En el proceso puede interferir más de un tipo de mecanismo que son muy diferentes para residuos con constituyentes tóxicos orgánicos e inorgánicos. En el caso de metales, los mecanismos consisten principalmente en convertir al metal pesado en precipitados insolubles, mediante precipitación y formación de complejos. Como ya se ha comentado anteriormente, los factores que mayor influencia tienen en estos procesos son el pH, el estado de oxidación y el potencial redox; modificando estos factores, como es, elevando el pH podemos convertir al metal pesado en especies menos solubles, como hidróxidos o carbonatos. Por otro lado, los compuestos tóxicos orgánicos no reaccionan con los aglomerantes inorgánicos, por lo que la inmovilización de estos compuestos puede darse por reacciones que destruyan o alteren los compuestos o por procesos físicos como adsorción y encapsulación.

En los procesos de E/S el aglomerante, por ejemplo el cemento puede encontrarse solo o acompañado de otros materiales, modificando las propiedades del producto final así como adaptándolo a las necesidades de cada caso. El Cemento Pórtland (sin aditivos), se utiliza como aglomerante en el proceso de E/S de Zn, Ni, Cu, SO4- y CrO4-, normalmente procedentes de lodos de aceite de refinería y cenizas de una incineradora.

Tras el estudio realizado sobre las posibilidades de aplicación de las tecnologías de estabilización/solidificación en el tratamiento de residuos peligrosos se ha detectado la necesidad de adaptar los procesos de tratamiento de residuos peligrosos a los avances científicos y técnicos que se están realizando en este campo, con la finalidad de garantizar una correcta gestión de los residuos. Para ello, es importante realizar siempre un estudio previo sobre el comportamiento de los residuos peligrosos en punto de vertido, analizando la composición de los lixiviados, para que éstos no alteren las condiciones biológicas y edafológicas de las zonas limítrofes. En el caso de que las concentraciones de los contaminantes en los lixiviados no cumplan con los criterios de admisibilidad, se deben someter los residuos peligrosos a un tratamiento adicional, conocido como estabilización-solidificación especialmente efectiva para el tratamiento de residuos contaminados principalmente con metales pesados.

Además se ha comprobado que aunque las técnicas de E/S funcionan bien para los residuos inorgánicos, no ocurre lo mismo con los residuos peligrosos contaminados con más de un 10% de compuestos orgánicos (como por ejemplo con fenol). La naturaleza de los distintos contaminantes orgánicos presentes en los residuos afecta a las condiciones de fraguado durante el proceso de estabilización/solidificación, teniendo las sustancias orgánicas no polares peor comportamiento durante la etapa de fraguado. Se ha detectado que el uso de aglomerantes orgánicos confiere estabilidad a los residuos contaminados con sustancias orgánicas.

Como ventaja adicional los procesos de E/S son apropiados para residuos sólidos y lodos. En el caso de residuos líquidos, deben someterse previamente a un tratamiento físico-químico, obteniendo por un lado el efluente (líquido clarificado) y por otro una torta o lodo. En general, los procesos de E/S de residuos peligrosos que utilizan aglomerantes inorgánicos como el cemento, cal o los materiales puzolánicos son más económicos que otro tipo de técnicas como por ejemplo la vitrificación o la polimerización termoplástica, dado que los reactivos utilizados para la estabilización son muy baratos.

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Karamalidis y Voudrias, estudiaron procesos de estabilización / solidificación a base de cemento en los lodos de refinería de petróleo, específicamente el comportamiento de lixiviación de los alcanos y PAH. En su estudio destacan que la estabilización / solidificación es un proceso de amplia aplicación para la inmovilización de los componentes inorgánicos de los residuos peligrosos, especialmente para los metales y toman al cemento como uno de los aglutinantes más comunes para este fin. Sin embargo, se han tenido limitados resultados en la inmovilización en procesos de estabilizado / solidificado en base a cemento en residuos sólidos del petróleo.

En este estudio, se estabilizaron y solidificaron muestras de lodos de refinería de petróleo con varias adiciones de I42.5 y II42.5 de cemento (Portland y cemento mezclado, respectivamente) y sujetos a la lixiviación. Los parámetros analizados fueron hidrocarburos totales del petróleo, alcanos y 16 hidrocarburos aromáticos policíclicos de la lista de contaminantes prioritarios de EPA. Los experimentos demostraron que los residuos fueron confinados en la matriz de cemento por macroencapsulación. Lo anterior condujo al aumento de lixiviación para la mayoría de los hidrocarburos. La lixiviación de n-alcanos de II42.5 muestras solidificadas de cemento fue menor que la de I42.5 muestras solidificadas. Lixiviación de alcanos en el rango de n-C10 a C27-n fue menor que la de los alcanos de cadena larga (>n-C27), independientemente de la cantidad de la adición de cemento.

En general, el aumento del contenido de cemento en las muestras de residuos solidificados, aumento lixiviación individual de los alcanos. Esto indica que la adición de cemento resultó en la desestabilización de los residuos. La adición de cemento I42.5 favoreció la inmovilización de antraceno, benzo [a] antraceno, benzo [b] fluoranteno, benzo [k] fluoranteno, benzo [a] pireno y dibenzo [a, h] antraceno. Sin embargo, la adición de II42.5 favoreció 5 de los 16, es decir, naftaleno, antraceno, benzo [b] fluoranteno, benzo [k] fluoranteno y dibenzo [a, h] antraceno [24].

Riojas, Torres, Mondac, Balderas y Gortáres [25], investigaron sobre el efectos de los surfactantes en la biorremediación de suelos contaminados con hidrocarburos, y mencionan que el proceso de biorremediación en suelos contaminados con hidrocarburos, llevado a cabo con surfactantes, está condicionado por las capacidades fisiológicas de los microorganismos, la estructura química del hidrocarburo, el tipo de surfactante y los factores ambientales del suelo.

Aplicar surfactantes en una biorremediación puede actuar incrementando la biodisponibilidad del hidrocarburo mediante la acción paralela de la desorción y solubilización del contaminante, permitiendo la transferencia de masa y biodegradación. Pero también puede actuar en una inhibición y/o toxicidad de la población microbiana. Los autores en su estudio describen los efectos de los surfactantes en el proceso de biorremediación dándole un énfasis a los efectos que influyen en la biodisponibilidad y anotan sobre los factores que ocasionan la inhibición y toxicidad. Finalmente formulan en su estudio las tres siguiente conclusiones:

Los factores externos de la biorremediación (nutrientes, humedad, temperatura, oxigeno, pH) son importantes para lograr condiciones favorables. La biorremediación se ve favorecida con la aplicación de surfactantes, le ayuda en la biodisponibilidad del contaminante y con esto en su biodegradación, si

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bien pueden existir efectos negativos, esto hace suponer realizar pruebas previas, para definir el tipo de surfactante a utilizar y su dosis.

Los surfactantes tienen la particularidad de mantenerse en dos interfases cuyo potencial y caracterización es su capacidad de emulsión, desorción, solubilidad y como agentes de superficie, son necesarios en procesos biológicos, en algunos tratamientos de biorremediación no se podrían llevar a cabo sin ayuda de estos compuestos.

Si bien, existe interés en sustituir los surfactantes sintéticos por los

biosurfactantes, estos últimos no compiten económicamente y resulta muy compleja y difícil su producción a gran escala, por lo tanto las investigaciones deben ser orientadas a mejorar los surfactantes sintéticos como por ejemplo en que su estructura sea similar al surfactante natural, que se pueda reutilizar y reciclar, en que no sean tóxicos o bien en buscar sinergias con mezclas de otras sustancias para aminorar los efectos negativos.

4.3 MÉTODOS TÉRMICOS

En la China, se generan anualmente más de un millón de toneladas de lodos provenientes de la industria del petróleo, los cuales más que todo resultan del proceso de limpieza de los tanques de almacenamiento de dicho producto. Este tipo de lodos es considerado como residuo peligroso y representa una fuente importante de contaminantes sobre los suelos, el agua subterránea y el aire.

Por lo general, los lodos aceitosos tipo borras pueden ser manejados a través de la degradación microbiana y / o reciclado en lodos reutilizables; sin embargo, como lo mencionan Liu, J [26, 27, 28], se han encontrado otros usos en este tipo de residuos, ya que las borras se componen principalmente de compuestos orgánicos pesados y una gran cantidad de material combustible, el cual es reconocido como un valioso recurso energético. De esta manera, los autores manifiestan que la incineración es una alternativa para disponer de muchos tipos de residuos como, lodos, biomasa, e industriales y en el uso de este proceso no sólo se puede minimizar los residuos sólidos sino que también permite hacer recuperación energética.

En este estudio (Co-Incineración de productos combinados de Borras con Lechadas de Carbón - Agua para ser utilizado como combustible de Caldera de Lechos Fluidizados) se muestra un nuevo sistema de incineración para el tratamiento de los lodos de petróleo. Se investiga la Co-incineración de borras con contenido de lechadas de carbón-agua (CWS) y sus características de combustión y emisión de contaminantes. Los resultados del estudio muestran que la co-incineración de estos residuos en calderas de lechos fluidizados tiene un buen funcionamiento.

La investigación evidenció que las CWS como combustible auxiliar pueden controlar de forma flexible la temperatura del lecho denso ajustando la tasa de alimentación. Igualmente, se encontró que todas las emisiones estudiadas se encontraron dentro de los parámetros ambientales normales de la China, y que la emisión de CO fue menor que 1ppm, es decir esencialmente cero. Las emisiones de SO2 y NOx fueron de 120-220 y 120-160mg/Nm3, respectivamente; y los análisis de metales pesados de las cenizas de fondo y de las cenizas volantes por ICP / AES mostraron que los residuos de cenizas de

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la combustión podrían ser reusados en suelos agrícolas. Finalmente, como dato global se obtuvo que la eficiencia de combustión de la caldera fue de 92.6% y la eficiencia de la caldera fue de 82.2%. Es importante anotar que las razones por las cuales el CWS es elegido como combustible auxiliar es porque es un tipo de combustible limpio, amigable con el ambiente, y la mayoría de azufre y cenizas del mismo han sido eliminadas desde su proceso como tal de producción.

Disponer de manera eficiente los lodos aceitosos generados por la industria petrolera se ha convertido en una creciente preocupación, por lo cual la recuperación de petróleo en este tipo de residuos se considera como una alternativa u opción viable, tal como lo consideran en su estudio Zhanga J [29]. El estudio presenta tres diferentes procedimientos que fueron investigados para la recuperación de hidrocarburo perteneciente al petróleo crudo del fondo de tanques en una refinería en el oeste de Canadá., como son ultrasonido, congelación / descongelación y un procedimiento combinado de los dos primeros. Los resultados revelaron que el proceso combinado podría lograr un rendimiento satisfactorio teniendo en cuenta la tasa de recuperación del hidrocarburo y las concentraciones de hidrocarburo en los residuos aceitosos y en las aguas residuales. Se analizaron los impactos individuales producidos por cinco diferentes factores en el proceso combinado, incluido entre ellos la energía ultrasónica, la duración del tratamiento ultrasónico, la relación lodo/ agua en el residuo, así como también concentraciones de biosurfactantes y sales.

Se llegaron a tener tasas de recuperación de hidrocarburo de hasta 80,0% cuando la energía ultrasónica era de 66 W, la duración del tratamiento ultrasónico era de 10 minutos y la relación lodo / agua era de 1:2, lo anterior sin la adición de bio-tensioactivo y sal. Al examinar individualmente los factores se encontró que la adición de biotensoactivos a bajas concentraciones (<100 mg / L) y de sal (<1%) en los lodos podría ayudar a mejorar la recuperación de hidrocarburo en el proceso de tratamiento combinado. Los resultados experimentales indicaron también que el ultrasonido y la congelación/descongelación podían potenciarse entre sí, y el principal mecanismo de recuperación usando ultrasonido fue a través de la desorción de partículas sólidas de hidrocarburos. Vale aclarar que en el estudio no se miró el efecto que pueden presentar de manera combinada los diferentes factores si no que se miraron cada uno por separado.

Los resultados experimentales revelan que el ultrasonido podría promover la separación de aceite a partir de sólidos, mientras que la congelación/ descongelación podría promover la separación de agua y aceite en el sistema multifásico.

El valor del hidrocarburo recuperado como combustible y el detalle de los costos/beneficios del tratamiento propuesto en este proceso no se analizaron, y deben ser examinados en futuro estudios. En resumen, el proceso combinado de ultrasonidos y congelación / descongelación podría representar un medio ambiente y económicamente alternativa competitiva para el tratamiento eficaz de residuos de lodos aceitosos de la industria del petróleo.

4.4 MÉTODOS BIOLÓGICOS

Fakhru‘l-Razia, Pendashteha, Abdullaha, Awang, Madaenic y Abidina [30], realizaron un examen general de las tecnologías para el tratamiento del agua residual que se genera en la industria del petróleo y gas. Consideran que el agua producida es la corriente más

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grande de residuos que se genera en este tipo de industria. Esta es una mezcla de diferentes compuestos orgánicos e inorgánicos y debido al volumen creciente de residuos en todo el mundo en la década actual, los resultados y el efecto de la descarga de agua producida en el medio ambiente se ha convertido últimamente en un tema importante de preocupación ambiental.

El agua producida es convencionalmente tratada a través de diferentes métodos físicos, químicos y biológicos. En las plataformas costa afuera debido a las limitaciones de espacio, se usan por lo general sistemas compactos físicos y químicos. Sin embargo, las tecnologías actuales no pueden eliminar las pequeñas partículas de aceite suspendidas y los elementos disueltos y además, hay muchos tratamientos químicos, cuyos costos iniciales de funcionamiento son altos y producen lodos peligrosos. En las instalaciones en tierra, el pretratamiento biológico de aguas residuales aceitosas es un método fácil y rentable con el medio ambiente. Ahora, como la alta concentración de sal y las variaciones de las características del afluente tienen influencia directa sobre la turbidez del efluente, es conveniente incorporar un tratamiento físico, por ejemplo, membrana para filtrar el efluente final. Por estas razones, los autores consideran que los esfuerzos importantes de investigación en el futuro podrían centrarse en la optimización de las tecnologías actuales y el uso de combinación físico-químicas y/o el tratamiento biológico del agua producida con el fin de cumplir con la reutilización y los límites de descarga.

Tahhan, R.y Abu-Ateih R. En su artículo denominado ―Biodegradación de borras en suelos contaminados de la refinería de Jordania‖, desarrollado en el año 2009 [31], mencionan que realizaron un experimento en el cual utilizaron bacterias degradadoras de hidrocarburos presentes en suelos contaminados de crudo de zonas aledañas a la refinería de Jordania. Este estudio estaba encaminado a evaluar el efecto de la concentración de hidrocarburos totales cuando se realiza un proceso de biodegradación de borras con suelos contaminados. El estudio arrojó que se obtuvieron muy buenos resultados al usar 3,6x106 cm3 de bacteriaspor cada gr de tierra contaminada. Para poder medir la biodegradabilidad de los hidrocarburos durante el estudio, se estuvieron monitoreando la generación de CO2 así como también se realizaron mediciones de remoción de hidrocarburos totales y sus principales fracciones como son alcanos aromáticos, asfáltenos, entre otros.

Las principales conclusiones a las que llegaron los investigadores fueron que en la medida que se aumentó la rata de adición de borras, también aumentó la biodegradación de los hidrocarburos; que la adición de nutrientes como NH4NO3y KH2PO4 creó un efecto inhibitorio en la biodegradación de los hidrocarburos debido posiblemente a que las borras ya poseían una concentración alta de nutrientes.

Además, se concluye que los alcanos son los que más se degradan debido a la presencia de enzimas degradadoras de alcano y a su facilidad para degradarse. En cambio los asfáltenos y compuestos aromáticos no pudieron ser removidos debidos posiblemente a un enriquecimiento de estos compuestos. Para finalizar el estudio concluye que dependiendo de las limitantes económicas y de tiempo, se tienen dos alternativas con la aplicación de este método, las cuales son utilizar bajas concentraciones de borras para obtener remoción de hidrocarburos en poco tiempo o utilizar altas cargas de borras para obtener total biodegradación pero en un largo periodo de tiempo.

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Lazar, Dobrota, Voicu, Stefanescu, Sandulescu y Petrisor [32] estudiaron la degradación microbiana de los lodos de hidrocarburo de algunos campos petrolíferos de Rumania. Es sabido que durante las actividades petroleras de producción y procesamiento, se producen importantes cantidades de lodos aceitosos, el representa no sólo una fuente de contaminación del medio ambiente sino que también ocupa grandes espacios en los tanques de almacenamiento. Rumania, una experiencia europea productores de petróleo y de tratamiento, se enfrenta a problemas ambientales generados por la acumulación de lodos aceitosos. Muchos de esas acumulaciones de material se someterán a los procesos de biorremediación basadas en la actividad de degradación de hidrocarburos de origen natural, con bacterias aisladas selectivamente.

En este trabajo se muestran los resultados relativos a un examen de laboratorio de varios consorcios naturales bacterianos y para establecer el rendimiento en la degradación de los hidrocarburos contenidos en lodos aceitosos del yacimiento de petróleo de la zona de Otesti. Como resultado del examen de laboratorio, se seleccionaron seis consorcios bacterianos naturales (BCSl-I1al BCSl-I6) con alta capacidad en la degradación de los hidrocarburos asfálticos parafínicos y no parafínicos. Las pruebas de laboratorio demostraron que la degradación microbiana de los hidrocarburos contenidos en los lodos aceitosos de la zona de Otesti campo petrolero varió de 16,75% al 95,85% en condiciones dinámicas (erlenmeyers de 750 ml en el agitador rotatorio a 200 rpm) y de 16,85% a 51,85% en condiciones estáticas (placas de Petri de Ø 10 cm o los vasos de 500 ml)

Vecchioli G.I., et. al. [33] desarrollaron el estudio denominado Biorremediación como alternativa a la Incineración de residuos con hidrocarburos aromáticos polinucleares, en el cual se aplicaron esquema de ensayos de tratamiento en tres niveles para evaluar y diseñar una técnica de bio-remediación para el tratamiento de barros de fondo de separadores API con un alto contenido de hidrocarburos aromáticos polinucleares (PAHs) generados en el Polo Petroquímico Ensenada. El polo petroquímico Ensenada está ubicado en lo que geomorfológicamente se llama terraza baja, comprendido entre las cotas 2.00 y 2.50 m s.n.m., que se extiende entre las proximidades del límite entre los partidos de La Plata y Ensenada y la costa actual del Río de La Plata. El suelo tiene un alto contenido de arcilla, se anega luego de lluvias importantes. Datos compilados en distintos años y períodos muestran un nivel fluctuante de la capa freática, que puede llegar a la superficie. El clima se caracteriza por una temperatura media anual de 16,31ºC y precipitaciones anuales cercanas a los 1000 mm.

El estudio muestra que el esquema de trabajo usado permite definir claramente los requerimientos de adecuación de sitio, el plan de operaciones, el plan de monitoreos y establecer los tiempos de tratamiento. Lo anterior es fundamental para poder definir la estructura de costos que en definitiva permite comparar la bio-remediación con la incineración.

La descripción de los esquemas utilizados es la que se presenta a continuación:

Nivel 1. Incluye la caracterización del residuo y del sitio. Se realizan ensayos de laboratorio con el propósito de obtener suficiente información sobre las características de los residuos para poder hacer una evaluación preliminar de la posibilidad de tratarlos por una metodología determinada.

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Nivel 2. Se simula el proceso de tratamiento en el laboratorio con una cantidad muy pequeña de residuo o material contaminado. Se ensayan distintas estrategias con la finalidad de obtener más información sobre la eficacia (y en algunos casos costo) de la técnica. Las pruebas de éste tipo permiten estimar si con la técnica propuesta se podrán cumplir los criterios de tratamiento deseados.

Nivel 3. Se hace en el terreno y requiere la instalación de equipo de tratamiento. Se usa para establecer objetivos de eficacia, costo y concepción para la técnica de tratamiento. Debido a su costo, generalmente se usa para perfeccionar la técnica.

El esquema de trabajo usado, 3 niveles de estudio de tratabilidad, permite definir claramente los requerimientos de adecuación de sitio, el plan de operaciones, el plan de monitoreos y establecer los tiempos de Tratamiento. Esto resulta fundamental para poder definir la estructura de costos que será la que en definitiva permita comparar la bio-remediación con la incineración.

De lo citado precedentemente surge que la decisión de adaptar el sitio o tratar ex situ depende de varios factores. Una evaluación técnico-económica debe tener en cuenta, no sólo los tiempos de tratamiento, sino también las características de los residuos, la cantidad de residuos a tratar y las urgencias en realizar el tratamiento. La cantidad de residuo a tratar resulta importante porque es la que define la magnitud de las instalaciones a construir. Tiempos y costos determinan la viabilidad del proyecto.

El esquema de ensayos propuesto, es flexible y se puede adecuar a cada necesidad. El nivel de estudios de tratabilidad que se seleccione dependerá de la información disponible sobre el sitio, el residuo y la tecnología. Los estudios de tratabilidad permiten, no sólo determinar las posibilidades de éxito de una técnica de tratamiento y definir los parámetros de diseño, sino que además aportan fundamentos para hacer de la bio-remediación una tecnología creíble. La utilización de ensayos de tratabilidad adecuados constituye en definitiva, una contribución al desarrollo y perfeccionamiento de nuevas técnicas de tratamiento.

Altamirano y Pozzo, desarrollaron el estudio Aislamiento e identificación de bacterias hidrocarburolíticas provenientes de un suelo sometido a biorremediación [34], en el cual se identificaron seis especies bacterianas: Pseudomonas vesicularis, Sphingomonas paucimobilis, Micrococcus sp., M. varians, M. roseus y M. sedentarius degradadoras de hidrocarburos. El objetivo del estudio era identificar bacterias con capacidad de degradar hidrocarburos, aisladas a partir de muestras de suelo provenientes del biotratamiento de 8 hectáreas contaminadas con aguas de producción. Este tratamiento se llevó a cabo en un yacimiento petrolífero situado en las proximidades de la ciudad de Catriel, provincia de Río Negro, en la Patagonia Argentina. El predio al que se hace referencia fue durante años sitio de disposición del agua que acompaña al petróleo en su extracción, por lo que además de hidrocarburos contiene alta concentración de sales.

La estrategia para realizar el biotratamiento se basó en el laboreo agronómico para proveer oxígeno y aumentar la biodisponibilidad del contaminante; asimismo se aseguró un grado adecuado de humedad mediante el riego, no siendo necesario el empleo de la bioaumentación. Finalmente en este estudio se identificaron seis especies bacterianas:

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Pseudomonas paucimobilis, Sphingomonas vesicularis, Micrococcus sp., M. sedentarius, M. varians y M.roseus. El sistema informático Apilab Plus empleado probó ser una herramienta útil para la rápida identificación de las cepas mencionadas.

Las especies fueron aisladas a partir de muestras de suelo provenientes de un sitio que había sido destinado durante años a la disposición de agua de producción proveniente de la industria hidrocarburífera, y actualmente sometido a rehabilitación por biotratamiento. Los géneros mencionados son pobladores frecuentes de suelos y aguas sin contaminar. No obstante ello, han sido reportados por su capacidad de degradar hidrocarburos así como también fueron aislados, como en este caso, de sitios contaminados con diferentes compuestos orgánicos presentes en los residuos de petróleo.

Rodriguez J y Sánchez J, en su estudio Biorremediación - Aspectos tecnológicos y aplicación al vertido del Prestige [35], desarrollaron una amplia visión sobre la evolución de la biorremediación en el tiempo, abordando los beneficios de biorremediación frente a otras alternativas existentes en el mercado, y explorando las posibilidades de aplicación de estas técnicas en el caso del vertido del Prestige haciendo referencia a los principales factores implicados (tipo de contaminante, dinámica marina, productos comerciales, etc.). En algunos países se puede ya afirmar sin lugar a dudas que la biorremediación, que una vez fue una técnica marginal y que generaba demasiadas dudas, ha pasado a ser una verdadera industria.

En la Tabla siguiente se resumen los parámetros que aumentan o disminuyen la probabilidad de obtener resultados favorables en un proceso de biorremediación en un medio contaminado por hidrocarburos

Cuadro 5. Factores que pueden resultar favorables o desfavorables en un proceso de Biorremediación.

Factores Favorables Factores desfavorables

Características químicas

Abundancia de hidrocarburos alifáticos lineales, escasa presencia de resinas y asfáltenos

Concentraciones bajas

Presencia de poblaciones microbianas diversas

Adecuada oxigenación

pH entre 6 y 8

Temperaturas superiores a 15°C

Componentes muy pesados abundantes en la mezcla

Mezcla de compuestos orgánicos e inorgánicos

Concentraciones tóxicas

Escasa actividad microbiana

Ambientes anóxicos

pH extremos

Temperaturas bajas

Características hidrogeológicas

Porosidad media

Elevada permeabilidad

Mineralogía uniforme

Homogeneidad

Rocas fracturadas

Baja permeabilidad

Compleja mineralogía

Heterogeneidad

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De acuerdo con los autores, el proceso de biorremediación se puede llevar a cabo mediante dos aproximaciones [36]:

Biorremediación ―in situ‖: Consiste en tratar las aguas, suelos o arenas contaminadas sin sacarlas del lugar en el que se encuentran. Para ello, tanto en métodos de bioestimulación como en bioaumentación, se puede disponer una red de bombeo de nutrientes o un sistema de inoculación o bien una simple aireación del terreno con bombeo (―bioventing‖ y ―air sparging‖) o con arado (―landfarming‖ in situ).

Biorremediación ―ex situ‖: Los procesos de tratamiento se llevan a cabo tras la excavación del medio contaminado, bien en simples biorreactores (técnicas de ―bioslurry‖ para suelos), en plantas de tratamiento (técnicas ―pump & treat‖), en biopilas, o sobre láminas impermeables (―landfarming‖ ex situ), etc. Las ventajas de estos procedimientos frente a los primeros radican en la posibilidad de optimizar mejor los parámetros microbiológicos, así como el control del proceso; a cambio, lógicamente, de un mayor costo.

La biorremediación es una herramienta que puede ser utilizada eficazmente en ambientes contaminados específicos. Habitualmente se usa como un paso posterior a la limpieza por medios físicos o mecánicos de la parte más palpable del vertido o bien directamente sobre determinados residuos. Es un proceso relativamente lento que requiere meses o años en muchas ocasiones, pero muy económico si se efectúa adecuadamente. Por otro lado, su ventaja principal consiste en que los contaminantes son destruidos en una fase más del ciclo del carbono, más allá de un traslado, como en el caso de otros métodos.

Una vez obtenida la certeza de que el problema que se desea resolver es abordable con técnicas de biorremediación, es probablemente una de las opciones más baratas o la más barata de todas. En las siguientes Tablas se muestran algunos cálculos realizados por autores de reconocido prestigio en este campo. No obstante los autores consideran que es preciso considerar otros factores además del económico antes de implementar un tratamiento de biorremediación. Desde el punto de vista de los beneficiarios, que en el caso que nos ocupa del Prestige son las personas que viven directa o indirectamente de la mar, el parámetro más importante es el tiempo que dura el tratamiento. En este sentido la biorremediación no ofrece ventajas ya que, al menos en teoría, es más lenta que otras alternativas. Sin embargo, la ausencia de agresividad para el medio y el coste de esta técnica pueden ser factores que motiven su inclusión en un programa de recuperación de costas.

Cuadro 6. Costos asociados a las diferentes técnicas de tratamiento de lodos aceitosos tipo borras.

Incineración Vertedero Desorción

térmica Lavado de

suelos Biorremedación

Costes (rango en $

por m3) 350-1600 100-600 50-200 125-350 40-150

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Cuadro 7. Comparativo de costos de la Biorremediación con otros procesos de tratamiento físico y/o químicos.

Aplicación Tratamiento físico

y/o químico Biorremedación

Diferencia (beneficio)

Suelo contaminado por hidrocarburos

(brownfield, urbano)

Excavación y transporte a

vertedero. Coste: $3 millones

Bioventing on site. Coste: $0,2 millones

$2,8 millones

Acuífero contaminado por un vertido de gasolina

desde un tanque enterrado

Bombeo, tratamiento de air stripping y

skimming. Coste: $2 millones

Soil vapor extraction y bioventing.

Coste: $0,25 millones

$1,75 millones

Contaminación múltiple (superfund

site)

Encapsulamiento. Coste: $25 millones

Biorremedación in situ Coste: $5 millones

$20 millones

Contaminación múltiple cn BTEX y

arsénico (superfund site)

Bombeo, tratamiento y encapsulamiento Coste:$50 millones

Bioestimulación in situ, bioventing y air

sparging. Inmovilización bilógica de metales Coste: $2 millones

$48 millones

Vertido de crudo en el mar

Lavado físico Coste: $1,1 millones

por Km de costa afectado

Bioestimulación con fertilizantes

Coste: $0,005 millones por Km de costa

afectado

Más de $1 millón por Km

de costa

Como criterio general, los autores consideran que la aplicación de técnicas de biorremediación puede ser efectiva (sobre sustratos de roca y/o sobre arena) con la combinación de un producto surfactante o dispersante que permita la emulsión de los hidrocarburos y un fertilizante que aumente la presencia de Nitrógeno y Fósforo disponible. Este enfoque permitiría reducir la concentración de hidrocarburos y evitaría la acumulación definitiva de los compuestos no degradados en el sedimento marino.

Sin embargo, debido a la complejidad de los parámetros físico- químicos y biológicos implicados en la relación microorganismo- contaminante, una aproximación experimental correcta al tratamiento biológico de los vertidos requiere un estudio previo detallado de cada uno de los emplazamientos y un control efectivo a corto y medio plazo del proceso, más que un aporte indiscriminado de un producto elegido aleatoriamente. Hay que apuntar, en este sentido, que la elección de un producto bioestimulante puede estar condicionada por factores no directamente relacionados con su efectividad, como por ejemplo, su disponibilidad comercial en las cantidades necesarias.

Postrimeramente, el estudio previo de los parámetros de degradación en el laboratorio sobre muestras y condiciones análogas a las del medio natural (microcosmos) constituye, si es posible llevarlas a cabo, una fuente de información muy valiosa para su aplicación posterior en el campo.

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En enero de 2012, Zheng C., et. al desarrollaron el trabajo de investigación denominado Optimización del proceso de recuperación de hidrocarburos por medio de biosurfactantes , en el cual su principal objetivo fue optimizar un método conocido de recuperación de hidrocarburos con biosurfactantes llamado método Taguchi, el cual toma cinco variables de seguimiento como son: tipo de biosurfactante, concentración de biosufactante, pH, salinidad y solvente aplicado [37, 38].

Hay que mencionar que la recuperación de hidrocarburos de las borras a través de un proceso de lavado es una estrategia que viene ganando terreno, y la inclusión de los biosurfactantes promete que este método sea aún más efectivo, dado que estos elementos son biodegradables, tienen baja toxicidad, muestran una mejor compatibilidad ambiental, y alta actividad a temperaturas, pH y salinidades extremas. Además los biosurfactantes pueden mezclarse con otros elementos sean biológicos o sintéticos para alcanzar desempeños mejorados.

En este estudio se emplearon biosurfactantes producidos por las bacterias Bacillus subtilis ATCC 21332, Bacillus mohjavens ATCC 39037 y Pseudonmonas aeruginosa PAO1 y Acinetobacter venetianus RAG-1. Estos biosurfactantes son los siguientes:

Surfactin; producido por la bacteria Bacillus subtilis ATCC 21332.

Lichenysin; producido con la bacteria Bacillus mohjavens ATCC 39037.

Rhamnolipid; producido con la bacteria Pseudonmonas aeruginosa PAO1.

Emulsan; producido con la bacteria Acinetobacter venetianus RAG-1 .

La aplicación de estos biosurfactantes, controlando el pH, la salinidad y la temperatura del proceso, mostró una eficiencia de recuperación hasta de un 74.5% cuando se realiza también un lavado a 20°C y 200 rpm. Con estos resultados, la aplicación de biosurfantes puede ser una alternativa viable para la extracción de hidrocarburos en borras o para la remoción de contaminantes.

Heidarzadeh, Gitipour y Abdoli, realizaron un estudio denominado ―Caracterización de los lodos aceitosos de una refinería de petróleo de Teherán‖, ubicada en Irán. En este estudio, las muestras de lodos aceitosos generados a partir de esta refinería de petróleo fueron evaluados por sus niveles de contaminación con el fin de proponer una técnica de tratamiento adecuada de los residuos. Se tomaron muestras aleatorias que luego fueron analizadas para medir el total de hidrocarburos de petróleo (TPH), hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH) y metales pesados presentes en los lodos [39].

El análisis estadístico mostró que siete muestras fueron adecuadas para evaluar el lodo en lo que respecta a los análisis de TPH. La concentración media de TPH en las muestras fue de 265.600 mg kga. Así mismo, para la determinación de las muestras adicionales del lodo se utilizó una muestra compuesta, preparada a partir de una mezcla de las siete muestras antes mencionadas. El análisis de la muestra compuesta mostró que no había cantidades detectables de HAP en el lodo. Además, la media de las concentraciones de metales pesados seleccionados Ni, Pb, Cd y Zn fueron 2.700, 850, 100, 6100 mg kga, respectivamente. Para evaluar el nivel de contaminación de los lodos, los resultados del análisis se compararon con suelos limpios de diferentes alturas.

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Debido a la falta de normas nacionales para el nivel de limpieza de suelo en Irán, el estudio comparó las concentraciones de los lodos contaminantes con las normas establecidas en los países desarrollados. De acuerdo con estas normas, el lodo es altamente contaminado con hidrocarburos derivados del petróleo. Por último, los resultados de la investigación arrojaron o indicaron que los tratamientos de incineración, tratamiento biológico y la solidificación / estabilización serían los métodos más apropiados para el tratamiento de los lodos de esta Refinería. En el caso de solidificación / estabilización, debido al alto contenido orgánico del lodo, se recomendó el uso de arcillas organófilas antes del tratamiento de los residuos como tal.

Okpokwasili G. y Ndunno, realizaron una investigación mediante la cual se hacía una comparación de la eficiencia que para el tratamiento de lodos aceitosos tenían un biorreactor de fabricación local y un sistema de agitación en frasco. Para esto utilizaron muestras de lodos aceitosos con concentraciones variables de fertilizante NPK. La eficiencia de eliminación de hidrocarburos que se registró fue de 46% y 24,2% para los lodos agitados que contenían 15 y 0 gr. de NPK, respectivamente; mientras en el biorreactor se registraron valores de 40,1%, 33,2% y 18,9%, para los lodos que contenían 0.3, 0.113 y 0-g de NPK respectivamente. Los valores correspondientes a un 26% y 11,8% fueron obtenidos para los lodos no mezclados, igualmente, así como el 21.9%, 23.1% y 14.3% para los frascos no modificados [40]

La investigación permitió evidenciar que la modificación de nutrientes mejora la tasa de eliminación de la fase aceite en el orden siguiente: 0.2% de NPK, > 0,075% NPK y sin NPK. Sin embargo, los efectos combinados de adición de nutrientes y agitación demostraron ser los tratamientos más eficaces. Los valores de pH y temperatura obtenidos fueron generalmente en el rango óptimo (6.5 a 8.5 y 29-31°C, respectivamente). Esta investigación que los autores consideran preliminar muestra la potencial utilización de NPK a gran escala en la bio-remediación de suelos aceitosos, utilizando un sistema de biorreactor con adecuada agitación.

Kriipsalu y Nammari, realizaron para la Universidad de Estonia, en el país del mismo nombre, el estudio denominado ―Monitoreo de Biopilas de Lodos Aceitosos en proceso de Compostaje‖ [41]. Para esto utilizaron un biorreactor de una configuración determinada que les permitió simular la degradación de los hidrocarburos de petróleo en una biopila estática. La prueba a gran escala se llevó a cabo en un reactor de 28 m.

La composición del lodo aceitoso era de 40% en peso, con 7% de materia seca [DM] e hidrocarburos C(10) -C(40) 160 000 mg kg (-1) DM. Este lodo se mezcló con aceite maduro de compost (40%) y compost de residuos de jardín (20%) ricos en sustancias orgánicos. Dentro del reactor, los gases y temperatura se monitorearon continuamente durante 370 días a través de 24 puntos de medición. Igualmente el contenido de humedad se registró de manera continua y el flujo de aire a través de mezcla de abono fue medido con cierta frecuencia.

Se crearon modelos espaciales tridimensionales para describir las variaciones dinámicas de concentración, temperatura, distribución de aire, e hidrocarburos. Se tuvieron grandes diferencias de temperatura en las secciones horizontales y verticales durante los meses iniciales de compostaje solamente. El contenido de agua de la mezcla era desigual por capas, haciendo referencia a la variación de humedad debido a la aireación y la condensación. La distribución de aire a través del reactor entero varió en gran medida a

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pesar de tener aireación continua, mientras que la concentración de oxigeno nunca se redujo a menos de 1-2% en promedio.

Los resultados del estudio mostraron que el compostaje de los lodos usando la tecnología celular de biopila estática de aireación continua, se justifica durante los 3 a 4 primeros meses, después de lo cual las masas pueden ser re-mezclados y amontonadas para una maduración mayor en pilas de compost de baja tecnología. Después de 370 días de tratamiento, el contenido de hidrocarburos en la mezcla se redujo en un 68,7%.

Salanitro J, realizó un estudio sobre la biorremediación de hidrocarburos de petróleo en los suelos, donde se indica que la biodegradabilidad de los hidrocarburos representativos de petróleo (PHC) indica que los microbios (bacterias y hongos) aislados del suelo, sedimentos, y biosólidos fácilmente pueden metabolizar compuestos de longitudes de cadena de hasta C30-C44 incluidos los n-alcanos, ramificado alcanos con pocos grupos alquilo, y 1-3-a anillos aromáticos alquilados o nonalkylated [42].

En general, los alcanos altamente ramificados, cicloalcanos, 4-6-a productos aromáticos cíclicos condensados, y tiofenos alquilados y dibenzotiofenos se metabolizan parcialmente o son completamente recalcitrantes. La extensión de la degradación microbiana de los aceites crudos, aceites residuales, y los combustibles en los suelos depende de la distribución de las estructuras de atención primaria, la concentración, la presencia de una fase líquida no acuosa (NAPL), el grado de pérdida por evaporación (meteorización), y el secuestro (nonbioavailability).

La disminución de la mayor parte de la APS en los experimentos de laboratorio y de campo con el petróleo crudo o productos refinados del petróleo en los suelos son el resultado de la volatilización y la biodegradación. Los estudios sobre las pérdidas de vapor de atención primaria de salud de los suelos aceitosos indican que la disminución de la tasa atribuida principalmente a la biodegradación se ha sobreestimado. Los suelos biorremediados se caracterizan por tener bajo potencial de lixiviación, y reducida toxicidad. Es necesario investigaciones adicionales para determinar: la longitud y rata actual de biodegradación de PHC en las diferentes clases de aceites de petróleo y combustibles que utilizan hidrocarburos de referencia, biodegradabilidad PHC en las fases de NAPL de los suelos, y la toxicidad crónica de PHC para los microbios y el aumento de las especies del suelo.

Ayotamunoa M. En su investigación ―Bio-remediación de lodos que contiene hidrocarburos‖, estudiaron la Bio-aumentación como una opción de bio-remediación para lodos con contenido de hidrocarburo y restauración de los mismos. Este lodo se obtuvo del Proyecto de Mejoramiento de Bonny-Terminal (BTIP) de Bonny Island, cerca de Port Harcourt, Nigeria. Su total de contenido de hidrocarburos (THC) fue 69.372 mg / kg de lodo. En el estudio se usaron tres reactores de tratamiento (X, Y y Z) y uno de control (A), que se cargaron con 1500 gr de lodo aceitoso y 250 gr de suelo agrícola (es decir, una proporción suelo a lodo aceitoso de de 6:1), la mezcla se homogenizó y se dejó sedimentar durante siete días antes varias UFC se añadieron a los reactores de X, Y y Z. Al reactor A no se le hizo ninguna preparación biológica. El suelo agrícola sirvió tanto de nutriente como de vehículo microbiano.

Con la mezcla regular y el riego, la reducción de THC en el lodo aceitoso varió entre 40,7% y 53,2% en dos semanas, así como entre 63,7% y 84,5% en el plazo de seis

35

semanas de la aplicación de la bio-remediación. Los recuentos de CFU de la bio-preparación variaron entre 1.2X1212 y 3.0X1012 UFC / g de lodo y se redujo a 7,0x1011 UFC / g de lodo al final de la sexta semana. El pH del lodo degradado osciló entre 6,5 y 7,8 durante el mismo período. Cuando se compara con el rendimiento de los microbios indígenas en la muestra de control (reactor A), la adición bio-preparada, evidentemente, aumentó la tasa de reducción de THC en el lodo aceitoso [43].

Cerqueiraa y compañeros [44], estudiaron la biodegradación potencial de lodos aceitosos por cultivos bacterianos puros y mixtos, para ello analizaron la capacidad de biodegradación de hidrocarburos alifáticos y aromáticos de suelos aceitosos petroquímicos en medio líquido por un consorcio bacteriano y cinco cultivos bacterianos. Tres bacterias aisladas de lodos aceitoso petroquímicos, identificado como Stenotrophomonas acidaminiphila, Bacillus megaterium y CIBI Bacillus y dos bacterias aisladas de un suelo contaminado por los residuos petroquímicos, identificada como Pseudomonas aeruginosa y Bacillus cereus demostraron eficacia en la degradación de lodos aceitosos cuando se cultivan durante 40 días. El consorcio bacteriano demostró una capacidad de degradación excelente de lodos aceitosos, reduciendo 90,7% de la fracción alifática y 51,8% de la fracción aromática, así como la capacidad de producción biosurfactante, logrando 39,4% de reducción de la tensión superficial del medio de cultivo y una actividad emulsionante de 55,1%. Los resultados indicaron que el consorcio de bacterias tiene el potencial de ser aplicado en la biorremediación de lodos aceitosos petroquímicos, favoreciendo la reducción de pasivos ambientales y aumento la productividad industrial.

Yana, Lug, Yangd, Zhangd , Zhanga y Chene, estudiaron mediante pruebas de laboratorio y a escala piloto la recuperación de hidrocarburos de lodos aceitosos de refinería de petróleo utilizando un ramnolípido biosurfactante productor de Pseudomonas aeruginosa F-2 [45]. Los valores óptimos de relación carbono a nitrógeno, la temperatura, proporción lodos - aguas y el tamaño del inóculo para la recuperación de petróleo se determinaron como 10, 35 ° C, 1:4 y 4%, respectivamente. A escala piloto en campo se obtuvo recuperación de aceite de hasta el 91,5%, de esta forma los resultados mostraron que la cepa F-2 tiene el potencial para aplicaciones industriales y puede ser utilizado en la recuperación de petróleo de lodo aceitoso como parte del proceso de tratamiento, ya que permite reducir la cantidad de lodo aceitoso al que finalmente es necesario hacer tratamiento final.

Marín, Hernández y García , estudiaron la biorremediación de un lodo de refinería que contienen hidrocarburos, en un clima semi-árido, utilizando técnicas de labranza de tierras, más conocidas como Landfarming. El objetivo de fue evaluar la capacidad de esta técnica para reducir el contenido total de hidrocarburos añadido al suelo con el lodo aceito de refinería, en un clima semiárido (lluvia baja y alta temperatura) [12]. Además de lo anterior, se evaluó el efecto de esta técnica sobre la actividad microbiana del suelo implicado, para lo cual se determinaron los parámetros biológicos (fracciones de carbono, la respiración basal y ATP) y los parámetros bioquímicos (diferentes actividades enzimáticas). Los resultados mostraron que el 80% de los hidrocarburos se eliminaron en once meses, la mitad de esta reducción tuvo lugar durante los tres primeros meses. Las fracciones de carbono lábiles, MBC, la respiración basal y ATP de los suelos sometidos a landfarming mostraron valores más altos que el suelo de control durante los primeros meses del proceso, aunque estos valores cayeron al final del período experimental ya que

36

los hidrocarburos son degradados por mineralización. Todas las actividades enzimáticas estudiadas mostraron valores más altos en los suelos enmendados con los lodos de refinería que en el suelo de control. Como en el caso de los parámetros anteriores, estos valores se disminuyeron a medida que la biorremediación de los hidrocarburos progresaba, muchos de ellos llegando a niveles similares a los del suelo de control después de once meses.

Cameotra y Singh P. Investigaron sobre la biorremediación de lodos de hidrocarburos utilizando biosurfactantes crudo [46]. En su estudio, un consorcio microbiano que consta de dos cepas de Pseudomonas aeruginosa y uno de rhodococcal de suelo con lodo aceitoso fue capaz de degradar el 90% de hidrocarburos en 6 semanas en cultivo líquido. La capacidad del consorcio para degradar hidrocarburos de lodos fue probada en dos ensayos de campo separados. Además, el efecto de dos aditivos (una mezcla de nutrientes y una preparación biosurfactante crudo) sobre la eficiencia del proceso también fue evaluado. El biosurfactante utilizado fue producido por un miembro del consorcio y se identificó como una mezcla de 11 congéneres ramnolípido. El consorcio degradó el 91% del contenido de hidrocarburos del lodo aceitoso con 1% (v / v) Ratnagiri, India, en lodos de petróleo crudo en 5 semanas. El uso por separado de alguno de estos aditivos con el consorcio microbiano produjo un agotamiento de 91-95% del contenido de hidrocarburos en 4 semanas; sin embargo con la preparación de biosurfactante la degradación fue más eficaz. Ahora, el estudio también muestra que cuando ambos aditivos se añaden junto con el consorcio, la degradación de hidrocarburos es de más del 98%. En estudios similares realizados en IOCL, Faridabad, India se obtuvieron resultados muy parecidos. De esta manera, se puede justificar el uso de este tipo de elementos para el tratamiento de lodos aceitosos de petróleo y recuperación de hidrocarburos.

Hejazia, Husainb y Khanb, estudiaron sobre la operación de labranza de tierras (Landfarming) de lodos aceitosos en regiones áridas y evaluaron el riesgo que ello tiene para la salud humana [47]. El Landfarming se ha convertido en una de las tecnologías de tratamiento preferidas para la eliminación de suelos aceitosos en la región del Golfo Pérsico, y en el Reino de Arabia Saudita en particular. Esta tecnología se considera económica, eficiente en energía, y amigable al ambiente, con un mínimo de problemas de disposición de residuos. La aplicación de esta tecnología en la región se basa simplemente en los estudios realizados en los Estados Unidos de América y Europa. Hay pocos estudios científicos realizados para evaluar el desempeño de la tecnología de labranza de tierras en condiciones áridas. En el estudio experimental detallado de campo realizado por los autores se observó la volatilización como el principal proceso de degradación de los hidrocarburos, que puede causar una concentración significativamente elevada en el aire de compuestos orgánicos volátiles (COV) en la atmósfera y que puede conducir a un riesgo grave para la salud humana, en especial a los trabajadores ubicados en el sitio, particularmente en la fase inicial del proceso de landfarming (2 primeros meses de carga inicial) [48].

Liua, Luoa, Teng, Lia y Christiec, presentaron como se ha estudiado a nivel de campo la biorremediación de lodos aceitosos en parcelas preparadas del yacimiento de Shengli en el norte de China [49]. Así mismo evaluaron la influencia del estiércol, arena gruesa, aserrín, un consorcio microbiano especializado y las condiciones de invernadero en la eficiencia de remoción de aceites y grasas. Después 230 días de biorremediación, el aceite y el contenido de grasa se redujeron en 32-42 gr por kg de lodo seco en las

37

parcelas tratadas, lo que indica la eliminación de 27-46% en comparación con sólo el 15% en la parcela testigo. La adición de estiércol, arena gruesa, aserrín y las condiciones de efecto invernadero de manera significativa (p <0,05) aumentaron la cantidad retirada. Las propiedades físico-químicas de los lodos en todas las parcelas tratadas mejoraron significativamente después de la biorremediación. El total de microorganismos degradares de hidrocarburos de petróleo e hidrocarburos aromáticos policíclicos se incrementó en todos lodos aceitosos tratados. La actividad de las comunidades microbianas de lodo aumentó marcadamente en las parcelas tratadas en comparación con la parcela de control. El análisis de correspondencia canónica mostró que las diferencias en los patrones de utilización de sustratos están altamente correlacionadas con lodos hidrolizable N, contenido de aceite y grasa.

Ouyanga y compañeros, realizaron una investigación comparativa donde dos tecnologías de biorremediación fueron realizados con el fin de explorar el mejor proceso de tratamiento de lodos aceitosos de una planta de producción de petróleo en China durante el año 2004 [50]. La biorremediación por el aumento de biopreparado se comparó con un compostaje convencional. El contenido de hidrocarburos totales (THC) varió de 327,7 a 371.2 gr/kg de lodo seco y el THC en el suelo contaminado fue 151.0 gr/kg.

Antes de aplicar la preparación, se adicionó paja, aserrín, arena y parte superior del suelo puro en diferentes proporciones al lodo y el suelo y se mezclaron a fondo. El compuesto lodo - suelo fue utilizado para los controles negativos y para la activación de los microorganismos degradantes de petróleo con adición de fertilizantes (controles positivos). Para compostaje, el estiércol crudo y paja se añadieron al lodo aceitoso y el THC era 101,4 g kg-1. El biopreparado se aplicó cada 2 semanas y el experimento duró 56 días bajo la temperatura ambiente. El lodo fue mezclado y regado cada 3 días. Después de tres tiempos de aplicación del biopreparado, el THC se redujo en 46-53% en el lodo aceitoso y el suelo, mientras que en los controles positivos (activación de los microorganismos indígenas) el THC redujo en 13-23%, y no había ninguna degradación del aceite en los controles negativos. Después del compostaje, el THC redujo en un 31% en el lodo aceitoso. La siembra de festuca alta (Festuca arundinace) reveló una disminución de la toxicidad de los lodos después de la aplicación de ambas tecnologías de biorremediación y, además, disminuyó el THC en un 5-7%.

Ordaz J., et. al, trabajaron en un estudio de biorremediación de un suelo de Mexico contaminado con petróleo mediante el empleo de bagazo de caña con diferentes tamaños de partícula, entendiéndose por bagazo de caña residuo que queda después de la extrusión y extracción de residuo que queda después de la extrusión y extracción de jugo de los tallos fibrosos de la caña de azúcar [51].

Investigaciones recientes sobre tratamiento de lodos aceitoso de petróleo, reportan resultados satisfactorios al aplicar tecnologías de biorremediación. En específico el cultivo sólido, que emplea la estrategia del composteo, en el cual se han empleado residuos agroindustriales, tales como bagazo de caña, rastrojo de maíz, paja de avena, cascara de naranja, aserrín de madera, etc., como enmiendas y texturizantes, debido a que incrementan la porosidad del medio y por lo tanto la aerobiosis del sistema que funcionan como una buena fuente de carbono y como aporte de microorganismos ligninolíticos.

En el estudio se realizaron pruebas de biorremediación a nivel microcosmos a un suelo arcilloso, con lodos de petróleo crudo, del sureste de México con una concentración inicial

38

de hidrocarburos totales del petróleo (HTP) de 16000 ppm. Se utilizó como texturizante y enmienda al bagazo de caña. Se utilizó suelo con 2% de bagazo (98/2, %/%), con un ajuste de nutrientes (carbono, nitrógeno y fósforo) a una relación de 100/10/1. Se empleó un diseño experimental factorial fraccionado (por triplicado) en cultivo sólido, los factores fueron (a dos niveles,+y –): bagazo (tamaño de partícula de 0,84mmy 4,76 mm), el contenido de humedad (60% y 90%) y la temperatura de incubación (28°C y 33°C). La máxima remoción de HTP (30%), después de 20 días, se logró con un tamaño de partícula de 4,76 mm, con una humedad de 60% y 28°C. Con esas condiciones se realizó una cinética de remoción de HTP en cultivo sólido durante 20 días, la toma de muestras se realizó cada cinco días, finalmente la máxima remoción de HTP (28%) se obtuvo al día 20.En este estudio se observó que a mayor tamaño de partícula se mejora la remoción de HTP del suelo. En este estudio el P fue el nutriente con mayor efecto en la remoción de HTP. Finalmente el TP más grande del bagazo de caña no sólo aumentó la oxigenación del suelo, sino también bioestimuló a los microorganismos autóctonos de los suelos con un aporte de nutrientes (especialmente con el N). Finalmente los autores consideran que para futuras investigaciones se sugiere incrementar el tiempo experimental y optimizar el tamaño de partícula para lograr observar los cambios significativos en los porcentajes de remoción de HTP.

García R., et. al, estudiaron el uso de cachaza y bagazo de caña de azúcar en la remoción de suelo contaminado con hidrocarburo, ubicado en Veracruz, México [52]. La combinación de texturizantes y enmiendas con los macronutrimentos nitrógeno y fósforo, activan la flora microbiana autóctona en los suelos (Eweis et al. 1999, Semple et al. 2001). En relación a la cachaza y el bagazo de caña de azúcar, que son subproductos de la industria azucarera, con 30 y 300 kg por tonelada de materia prima procesada respectivamente (Zérega 1993), el bagazo de caña de azúcar es parcialmente utilizado en calderas o para la extracción de subproductos como alcohol, mientras que la cachaza es utilizada para el mejoramiento de las propiedades físicas y químicas del suelo (Serratia et al. 1990, Benedicto-Valdés et al. 2005). Sin embargo, el aprovechamiento de ambos residuos no es del todo eficiente por lo que se han considerado como fuentes de contaminación ambiental (Gutiérrez-Barba y Herrera-Colmenero 2002, Oswald y Oswald-Spring 2003).

Desafortunadamente, el uso de este tipo de residuos de la industria de la caña de azúcar en la remediación de suelos contaminados con hidrocarburos del petróleo, ha sido utilizado con poca frecuencia, en particular la cachaza. De ahí que el objetivo del presente trabajo se refiera al aprovechamiento de la cachaza y del bagazo de caña de azúcar para la biorremediación de suelos contaminados con hidrocarburos del petróleo. De esta forma se buscó determinar la eficiencia de remoción de hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) y de hidrocarburos totales del petróleo (HTP) de un suelo contaminado con petróleo crudo, utilizando los dos tipos de residuos agroindustriales antes mencionados (la cachaza y el bagazo de caña de azúcar) como enmiendas y texturizante. Para ello, se realizaron pruebas en microcosmos de cultivos sólidos para la biorremediación de un suelo contaminado con 14 300 mg kg–1 de HTP y 23.14 mg kg–1 de HAP.

Las relaciones suelo: residuo utilizadas en las pruebas fueron las siguientes (%): 100:0, 98:2, 96:4 y 94:6, y la adición de macronutrientes con base en la relación carbono/nitrógeno/fósforo (%%%) de 100:10:1. El análisis estadístico indicó que hay diferencias significativas entre algunos de los tratamientos de remoción al utilizar cachaza

39

y el bagazo de caña (p< 0.0001). La remoción de HTP fue de 60.1 % para bagazo y de 51.4 % para cachaza. Con cachaza en una relación 96:4 se logró una remoción de 43 % de HAP, mientras que el bagazo en una relación 98:2 removió 41 %. La cachaza resultó ser una alternativa para ser utilizada en los procesos de remoción de contaminantes como los HTP y HAP de suelos contaminados con hidrocarburos del petróleo, con resultados semejantes a los alcanzados con el bagazo de caña de azúcar. La cachaza además de funcionar como enmienda, presenta la ventaja de aportar microorganismos al suelo con la capacidad de biotransformar los tóxicos, y de nutrimentos en mayor concentración que los encontrados en bagazo de caña de azúcar, en especial del fósforo.

Peña, Barrera, Ruiz y Xoconostle, estudiaron las bases moleculares de la fitorremediación de hidrocarburos totales del petróleo [53], en la cual tuvieron presente que la fitorremediación es una biotecnología que ha demostrado su utilidad en la recuperación de suelos contaminados con hidrocarburos totales de petróleo (HTP) en diversas pruebas de campo. Sin embargo, A pesar de sus ventajas, los autores consideran que es importante entender los mecanismos biológicos que la sustentan, y por lo tanto en este trabajo, revisan la literatura publicada recientemente sobre los mecanismos investigados de la fitorremediación de HTP: el efecto de la rizosfera, la estimulación de genotipos bacterianos con propiedades para degradar HTP en la rizosfera, la modificación enzimática o degradación de hidrocarburos in y ex planta y los mecanismos de destoxificación. Por último, describen las respuestas al estrés en las plantas al crecer en suelos contaminados por HTP.

La fitorremediación puede considerarse como una técnica in situ de biorremediación, como la bioaumentación, la bioestimulación y la atenuación natural (Alexander, 1999). La fitorremediación se define como el uso de especies vegetales vivas para eliminar o transformar contaminantes ambientales, con el fin de hacerlos inocuos para el ambiente y la salud (Salt et al., 1998; USEPA, 2000). La fitorremediación se ha validado en pruebas de campo exitosas, para la remediación de contaminación, tanto orgánica como inorgánica (Watanabe, 1997; Fiorenza et al., 2000; Nedunuri et al, 2000; USEPA, 2000; Van der Lelie et al., 2001). No obstante lo anterior, los autores consideran que se aplica sin el conocimiento básico de los mecanismos biológicos que le sostienen.

En el caso de la contaminación del suelo por petróleo, la extensión de las zonas contaminadas llega a hacer prohibitiva, por razones económicas, la aplicación de técnicas tradicionales de remediación (p. ej. desorción térmica o el lavado mecánico del suelo) por lo que la biotecnología ambiental puede encontrar aquí su nicho de mercado (Gallegos Martínez et al., 2000; Infante, 2001). La fitorremediación de sitios contaminados es una de las aplicaciones más prometedoras de esta biotecnología en México y otros países que poseen vastas reservas de hidrocarburos en zonas tropicales.

Ferrera R., et. al, estudiaron la fitorremediación de un suelo contaminado con combustóleo usando Phaseolus Coccineus y fertilización orgánica e inorgánica [54], para ello evaluaron la bioestimulación con fertilización inorgánica (solución nutritiva) u orgánica (vermicomposta de café) de Phaseolus coccineus (Pcocc) para determinar su potencial de limpiar un suelo contaminado con combustóleo (50 000 mg kg−1). Evaluaron el crecimiento de la planta, poblaciones microbianas, y la desaparición cualitativa de hidrocarburos del combustóleo mediante GC-MS. El combustóleo redujo significativamente (p≤0.05) el crecimiento de Pcocc. El efecto negativo de este contaminante fue compensado con la fertilización, particularmente inorgánica, al estimular

40

el crecimiento y la acumulación de materia seca de las plantas. La población microbiana de la rizósfera contaminada fue parcialmente estimulada por la presencia de la planta y por la aplicación de los fertilizantes. La fertilización redujo los hidrocarburos del combustóleo en la rizósfera. Este estudio es uno de los primeros reportes de la fitorremediación de hidrocarburos en suelo usando Pcocc.

4.5 RESUMEN DE LAS CAPACIDADES DE REMOCION DE CADA MÉTODO ESTUDIADO

En la siguiente tabla se muestra la capacidad de remoción de las diferentes técnicas utilizadas actualmente para el tratamiento de borras en cada una de las fases en que se compone la misma.

41

Cuadro 8. Resumen de la capacidad de remoción de las diferentes técnicas de tratamiento de borras de la industria del petróleo.

TÉCNICA USADA TIPO FASE A LA QUE APLICA

CAPACIDAD DE

REMOCION

UBICACIÓN GEOGRÁFICA

REF. BIBLIOGRÁFICA

Flotación de Espuma + Emulsionante

Físico Aceite 55% de HC India Ramaswamy, B., Kar,

D.D., De, S. 2007

BioRecOil

Recuperación Biológica de Petróleo

Físico Aceite 95% de HC Italia Idrabel Italia SrL 2010

Centrifugación Físico Aceite 90% HC Colombia

Foro de Entorno Tecnológico Ambiental en la Industria del Petróleo. Ecopetrol – UNAB. 2009

Fluidización de los sedimentos y la recuperación de hidrocarburos de tanques de almacenamiento

de hidrocarburos

Físico Aceite - Colombia Vidales H., et. al. 2008

Deshidratación de borras aceitosas usando lechos de

secado con filtros de geotextil Físico Aceite - -

Mendonga M., et. al. (2008)

Sistemas desenmulsificantes para el rompimiento de la borra

Químico Aceite Alta Kuwait Abdel-Azim A. et al, (2011)

42

TÉCNICA USADA TIPO FASE A LA QUE APLICA

CAPACIDAD DE

REMOCION

UBICACIÓN GEOGRÁFICA

REF. BIBLIOGRÁFICA

Tratamiento de lodos aceitosos por termo química

Químico Aceite – Lodos

97% HC China Guolin J., Tingting C.,

Mingming L. 2011

Agente Químico Petromax Químico Aceite Alta USA Blancon – The Enviro Services Specialists.

Estabilización - Solidificación Químico -

Físico Lodo Media España

CONAMA10 (Congreso Nacional del Medio

Ambiente)

Estabilización / solidificación a base de cemento en los lodos de

refinería de petróleo

Químico - Físico

Lodo Media - Karamalidis A., Voudrias

E, (2007)

Efectos de los surfactantes en la biorremediación de suelos

contaminados con hidrocarburos

Químico - Biológico

Aceite – Lodo

Alta Argentina Riojas H., et. al. 2010

Co-Incineración Térmico Lodos Alta China Liu, J., et al., 2009

Ultrasonido / Congelación / Descongelación

Térmico Aceite – Lodos

80% de HC Canadá Zhang J., et al., 2012

Tecnologías para el tratamiento del agua residual que se genera en la industria del petróleo y gas

Bilógicos – Físico - Químico

Lodos – Agua

- - Fakhru‘l-Razia A., et. al.

2009

43

TÉCNICA USADA TIPO FASE A LA QUE APLICA

CAPACIDAD DE

REMOCION

UBICACIÓN GEOGRÁFICA

REF. BIBLIOGRÁFICA

Biodegradación Bilógicos Lodos - Jordania Tahhan, R.y Abu-Ateih R.

2009

Degradación Microbiana Bilógicos Lodos 16% – 95% Rumania Lazar I., et al.

Biorremediación Bilógicos Lodos _ Argentina Vecchioli G.I., et. al. 2007

Bacterias Hidrocarburolíticas en Suelo Sometido A Biorremediación

Bilógicos Lodos - Argentina Altamirano M., Pozzo M.,

2007

Biorremediación - aspectos tecnológicos y aplicación al

vertido del Prestige Bilógicos Lodos - España

Rodriguez J y Sánchez J., 2009

Optimización del Proceso de Recuperación de Hidrocarburos por medio de Biosurfactantes

Biológico Aceite –Lodos

74.5% China Zheng C., et. al., 2012.

Ccaracterización de los lodos aceitosos de una refinería de

petróleo de Teherán Bilógicos Lodos - Irán

Heidarzadeh N, et. al., (2009)

Comparación de la eficiencia entre un biorreactor de

fabricación local y un sistema de agitación en frasco

Bilógicos Lodos 46% de HC Nigeria Okpokwasili G. y Ndunno

O. (2006)

44

TÉCNICA USADA TIPO FASE A LA QUE APLICA

CAPACIDAD DE

REMOCION

UBICACIÓN GEOGRÁFICA

REF. BIBLIOGRÁFICA

Monitoreo de Biopilas de Lodos Aceitosos en proceso de

Compostaje Bilógicos Lodos 68% de HC Estonia

Kriipsalu M., Nammari D. (2009)

Biorremediación de hidrocarburos de petróleo en los

suelos Bilógicos Lodos Alta USA Salanitro J., (2001)

Biorremediación de lodos que contiene hidrocarburos –

Bioaumentación Bilógicos Lodos 84% de HC Nigeria

Ayotamunoa M., et. al., 2007

biodegradación potencial de lodos aceitosos por cultivos bacterianos puros y mixtos

Bilógicos Lodos 39-90% de HC - Cerqueiraa V., et. al.,

(2011)

Recuperación de HC de lodos aceitosos de refinería de

petróleo usando ramnolípido biosurfactante productor de

Pseudomonas

Bilógicos Lodos 91.5% de HC - Yana P., et. al., 2012

Biorremediación de un lodo de refinería que contienen

hidrocarburos, en un clima semi-árido

Bilógicos Lodos 80% de HC España Marin J.A., Hernandez T.,

Garcia C. (2005)

Biorremediación de lodos de hidrocarburos utilizando biosurfactantes crudo

Bilógicos - Químico

Lodos 90 – 98% de

HC India

Cameotra S., Singh P. (2008)

45

TÉCNICA USADA TIPO FASE A LA QUE APLICA

CAPACIDAD DE

REMOCION

UBICACIÓN GEOGRÁFICA

REF. BIBLIOGRÁFICA

Landfarming de lodos aceitosos en regiones áridas y riesgo que

tiene para la salud humana Bilógicos Lodos -

Arabia Saudita

Golfo Pérsico

Hejazia R., Husainb T., Khanb F. (2003)

Biorremediación de lodos aceitosos en parcelas

preparadas Bilógicos Lodos 27-46% de HC China Liua W., et. al. 2009

La biorremediación por el aumento de biopreparado vs

compostaje convencional Bilógicos Lodos 30-53% de HC China Ouyanga W., et. al., 2005

Biorremediación de un suelo contaminado con petróleo

empleando bagazo de caña con diferentes tamaños de partícula

Bilógicos Lodos 30% de HC México Ordaz J., et. al. 2011

Uso de cachaza y bagazo de caña de azúcar en la remoción

de suelo contaminado con hidrocarburo

Bilógicos Lodos 50-60% de HC México García R., et. al. 2011

Bases moleculares de la fitorremediación de

hidrocarburos totales del petróleo

Bilógicos Lodos - México Peña J., Barrera B., Ruiz R., Xoconostle B. 2006

Fitorremediación de un suelo contaminado con combustóleo usando Phaseolus Coccineus y

fertilización orgánica e inorgánica

Bilógicos Lodos - México Ferrera R., et. al. 2007

46

COMPARATIVO DE VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS PRINCIPALES MÉTODOS UTILIZADOS

A continuación se presentan las ventajas y desventajas de los principales desde los puntos de vista operativo, económico y ambiental de las principales técnicas utilizadas en el tratamiento de borras de la industria del petróleo. A pesar de la diversidad de técnicas estudiadas solo se traen a colación las que se consideran son las más utilizadas por las industrias del sector petrolero en la actualidad y que han sido probadas en la realidad.

Cuadro 9. Ventajas y desventajas de los principales métodos utilizados en el tratamiento de borras de la industria del petróleo.

PRINCIPALES METODOS

UTILIZADOS

PUNTO DE VISTA

VENTAJAS DESVENTAJAS

INCINERACIÓN

(Método Térmico)

Operativo

Reducción hasta de un 90% del volumen del

residuo.

Mayor magnitud en las

operaciones de almacenamiento, transporte

y disposición final

Los procesos de incineración requieren

procesos operativos para el control de emisiones de

gases.

Económico

El 100% de la borra

producida se almacena, transporta y se hace

disposición final a través de la incineración, generando costos proporcionales a la cantidad de borra

producida, siendo más altos que el proceso de recuperación de crudo.

La disposición final de este residuo por este

método genera costos adicionales por control de emisión de gases.

Ambiental Se reduce la carga de contaminantes a los

suelos

Se traslada el potencial de contaminación al aire por efecto de las emisiones.

47

PRINCIPALES METODOS

UTILIZADOS

PUNTO DE VISTA

VENTAJAS DESVENTAJAS

EXTRACCIÓN CON SOLVENTES Y

APLICACIÓN DE SURFACTANTES

(Método Químico)

Económico

Se reduce los costos de almacenamiento al

reducirse la cantidad de borras.

Se reduce el costo de

transporte al reducirse la cantidad de borras.

Se reduce los costos por

disposición final del residuo, al recuperarse el

crudo y generarse una cantidad menor de residuo de borras

correspondientes a sedimentos ó agua.

Los surfactantes son de fácil comercialización,

distribución y a bajo costo.

Inversión inicial

medianamente alta por los químicos especializados que

se utilizan

Para el caso de los surfactantes la inversión

inicial se considera medianamente baja.

Operativo

Se reduce la operación en

almacenamiento, transporte y disposición

final de borras, al reducirse la cantidad final

de residuos que se pueden generar

Ambiental

Reducción de generación

de contaminantes al ambiente.

Mejora la degradación del

Hidrocarburo

Algunos surfactantes son biodegradables

Traslado del potencial de contaminación por los

químicos usados.

Su toxicidad y los efectos de los

intermedios (residuos) suelen

ser más tóxicos que los compuestos originales

Se deja de lado otros

residuos como son sólidos y agua.

48

PRINCIPALES METODOS

UTILIZADOS

PUNTO DE VISTA

VENTAJAS DESVENTAJAS

BIORREMEDIACIÓN

(Método Biológico)

Económico

Si se dispone de

suficiente terreno o área en el sitio donde se

genera las borras, puede resultar muy económico,

ya que se producen grandes ahorros al no incurrir en costos de

transporte y requerimientos

adicionales de terrenos para el desarrollo del

proceso.

Puede resultar relativamente costoso si no se dispone del

área requerida para el proceso de biorremediación, en este caso toda la borra producida se almacena y

transporta para hacer disposición final, generando

grandes costos en proporcionalidad a la

cantidad de borra producida, siendo más altos que el

proceso de recuperación de crudo.

El costo de la disposición

final de este residuo de esta forma es alto por todo el proceso operativo y de

control biológico necesario.

Operativo

Requiere baja cantidad de personal operativo para la

realización de los trabajos.

Mayor magnitud en las operaciones de

almacenamiento, transporte y disposición final.

Los procesos de biorremediación necesitan de gran control operativo

para mantener condiciones biológicas

Implica largos periodos de tiempo para realizar el

tratamiento.

Ambiental

Es natural y no requiere el uso de agentes químicos

como solventes o detergentes.

Transforma los contaminantes a

productos no peligrosos o los destruye

completamente.

Realiza sacrificio de terreno natural ante la necesidad de

utilizar tierra limpia para mezclar con lodo

contaminado.

Aporte potencial de cargas contaminantes al ambiente, tanto en suelo como en aire

49

PRINCIPALES METODOS

UTILIZADOS

PUNTO DE VISTA

VENTAJAS DESVENTAJAS

SEPARACIÓN ELECTROSTÁTICA

(Método Físico)

Económico

Se reduce los costos por disposición final del

residuo, al recuperarse el crudo y generarse una

cantidad menor de residuo de borras

correspondientes a lo que son sedimentos ó agua.

Inversión inicial alta

Operativo Baja eficiencia de recuperación del

hidrocarburo.

Ambiental Se deja de lado otros residuos como son sólidos y agua.

CENTRIFUGACIÓN

(Método Físico)

Económico

Genera beneficios económicos a las

empresas que lo aplican, toda vez que el producto que recupera cumple con las especificaciones para ser devuelto al proceso.

Inversión inicial alta para la realización del tratamiento ya que requiere equipos

especializados, sin embargo esta inversión se compensa con el valor del producto que

se recupera.

Operativo

Fácil aplicabilidad del proceso

Requiere poco personal

Requiere mantenimientos periódicos debido a su uso

permanente y por la agresividad del material

tratado.

Ambiental

Reduce considerablemente el volumen final de lodos

aceitosos a tratar.

Traslado del potencial de contaminación por los

químicos usados.

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5. CONCLUSIONES

Después de realizar el estudio de los métodos utilizados para el tratamiento de las borras de tanques de almacenamiento en la industria del petróleo, se resumen a continuación los principales argumentos sustanciales que se concluyen de dicho estudio:

El tratamiento completo de un residuo tipo borra, es decir incluida su disposición, implica más de una técnica de tratamiento específica, toda vez que por su composición natural las borras tienen tres elementos como son agua, sólidos e hidrocarburo, y como tal el tratamiento de cada uno de los mismos exige métodos diferentes. Por lo anterior no se puede hablar de que un método es más o menos efectivo para el tratamiento de una borra, sino más bien que los esfuerzos de su tratamiento terminan enfocándose en buscar la combinación de métodos o técnicas que al final den la mejor configuración para dicho proceso

Con el paso del tiempo, las tendencias de los procesos de tratamiento que han diseñado las empresas del sector petrolero se han enfocado en primera medida a reducir al máximo posible la generación de residuos extrayendo por diferentes formas o métodos la máxima cantidad de producto hidrocarburo posible, es decir reducción desde la fuente de origen, lo cual resulta ambientalmente más amigable, y al mismo tiempo le representa beneficios económicos a las empresas por el producto que recuperan e introducen nuevamente al proceso, de esta forma para ellas se paga el esfuerzo realizado.

A pesar de ser una de las técnicas más antiguas, los métodos basados en biorremediación y técnicas de landfarming han sabido mantenerse vigentes en el tiempo, a tal punto que la mayoría de combinaciones de métodos que pueden utilizarse para el tratamiento de las borras, en su parte final del proceso implican la aplicación de técnicas de biorremediación.

El uso de microorganismos mejorados genéticamente, que pueden ser protegidos bajo patente, puede optimizar algunos procesos de degradación de moléculas. Comparada con los métodos físicos de limpieza, la biorremediación es más económica y causa menos perturbación en el medio ambiente, ya que se basa solo en la acción de microorganismos y modificaciones ambientales de gran sencillez, como la aplicación de nutrientes y la aireación.

Gracias a las cada vez más estrictas regulaciones en materia ambiental que se presentan en el tema de residuos peligrosos, tanto a a nivel nacional como internacional, y a la interiorización que las empresas del sector petrolero y los Gobiernos han hecho de su responsabilidad social empresarial, los esfuerzos por realizar un adecuado tratamiento de los residuos objeto del presente documento son cada día mayores y variados, así como también los diferentes estudios y pruebas pilotos encaminadas a conseguir soluciones cada vez más eficientes en estos temas.

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