METODOS DE ENCAPSULACION DE DESECHOS BASE ACEITE

OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIN

Evaluar las tcnicas para el tratamiento de desechos de lodos base aceite lodos de

Conocer sus ventajas y desventajas

JUSTIFICACIN DE LA INVESTIGACIN

La generacin de lodos y recortes de perforacin representa el mayor volumen de desechos que se generan durante la actividad de perforacin. Por ello se debe realizar un manejo ambientalmente adecuado para la disposicin final de estos.

Actualmente, las empresas operadoras buscan que los desechos generados por la actividad de perforacin sean controlados de manera segura al momento de disponerlos en el ambiente, de manera que a corto, mediano o largo plazo no ocasionen impacto ambiental negativo que le cause problemas legales y econmicos a la empresa.

El estudio de los lodos de perforacin se realizar con la finalidad de evaluar que se cumplan con los parmetros establecidos en los artculos 73 y 74 de la Ley del Medio ambiente N1333 de la normativa ambiental boliviana.CARACTERSTICAS DE LOS DESECHOS DE PERFORACINLa actividad de perforacin de pozos petroleros genera desechos lquidos y slidos que por sus caractersticas fsica-qumicas constituyen una fuente de contaminacin para el ambiente en el cual se desarrollan.

Los desechos generados durante la actividad de perforacin presentan dos fases, una lquida constituida por lodo de perforacin y otra slida, formada por los recortes de perforacin. Los recortes adquieren muchas de las caractersticas del lodo y por ende constituyen un desecho de difcil manejo y disposicin al medio ambiente.

Los desechos correspondientes a fluidos base aceite que posee entre sus caractersticas qumicas un alto contenido de hidrocarburos y algunos metales pesados como: plomo, cadmio, nquel, etc.

En los efluentes lquidos el contenido de aceite e hidrocarburos queda, en su mayora, en forma flotante por no ser lquidos miscibles en agua.

Por tal razn los fluidos a base aceite son los de mayor cuidado debido al impacto ambiental que generan.

METODOS PARA EL TRATAMIENTO DE LODOS BASE ACEITE

En el caso de lodos base aceite y slidos de carcter inorgnico es posible la utilizacin de tcnicas de estabilizacin, solidificacin y encapsulacin.

Para esto vamos a definir el significado de cada una de estas tcnicas de tratamiento de residuos.

ESTABILIZACIN / SOLIDIFICACINEs una tcnica que consiste en mezclar los recortes de lodo base aceite con aditivos estabilizantes que permiten formar una matriz slida, donde quedan atrapados los recortes evitando la lixiviacin de aceites y sales presentes, a travs de una reaccin qumica irreversible generada por el reactivo de este proceso luego de mezclarlo con el desecho. La finalidad de este proceso es inmovilizar los contaminantes, ya sea por medio fsico (encapsulamiento) o qumico (alteracin qumica de los contaminantes).

La solidificacin consiste en mezclar suelo contaminado con una sustancia como el cemento, que provoca el endurecimiento del suelo. La mezcla forma un slido que puede dejarse en el lugar o transportarse a otro sitio. El proceso de solidificacin impide que el qumico se disperse en el ambiente circundante. El agua de lluvia no puede disolver los qumicos al atravesar los suelos o lodo tratado. La solidificacin no elimina los qumicos nocivos, si no que los atrapa en el lugar.

Los productos utilizados en este proceso permiten:

-Incrementar la dureza

-Disminuir la compresibilidad

-Disminuir la permeabilidad

La estabilizacin. La estabilizacin limita la solubilidad o movilidad del contaminante, generalmente por la adicin de materiales, como cemento Portland, cal o polmeros, que aseguren que los constituyentes peligrosos se mantengan en su forma menos mvil o txica.Convierte a los qumicos nocivos en sustancias menos dainas o menos mviles. Por ejemplo, el suelo contaminado con metales puede mezclarse con cal o cemento. Estos materiales de limpieza reaccionan con los metales para formar compuestos metlicos menos solubles. Estos compuestos metlicos no se mueven a travs del suelo ni salen de l con tanta facilidad

Los productos utilizados en este proceso permiten:

1. Mejorar las caractersticas fsicas del residuo

2. Disminuir el rea superficial a travs de la cual se transfieren los contaminantes

3. Reducir la solubilidad de los contaminantes

4. Reducir la toxicidad (la disponibilidad) de los contaminantes.

Proceso de estabilizacin/solidificacin

En algunas circunstancias los mtodos de solidificacin/estabilizacin pueden requerir que el suelo sea excavado. A veces, el suelo o lodo contaminado se extrae y coloca en grandes mezcladoras en la superficie. La mezcladora combina el suelo o lodo con los materiales de tratamiento, como cemento y cal. Entonces, el suelo o lodo tratado pueden ser colocados nuevamente en el sitio o depositados en un vertedero controlado.

En otros sitios, en lugar de excavar el suelo o lodo, los materiales de limpieza se pueden mezclar directamente bajo tierra. La mezcla se prepara con el uso de grandes paletas rotatorias.

Luego, el suelo o lodo tratado que queda en el sitio se cubre con suelo limpio o un pavimento.

Proceso de estabilizacin/solidificacin

La lixiviacin o escape de los contaminantes, es un proceso en el que un disolvente lquido se pone en contacto con un slido para que se produzca la disolucin de uno de los componentes del slido.

Los mecanismos que intervienen en los procesos de estabilizacin - solidificacin son:

Macro encapsulamiento Micro encapsulamiento Absorcin

Adsorcin

Intercambio inico

Precipitacin

Transformaciones qumicasEsta tcnica es utilizada para residuos bsicamente inorgnicos con no ms de 10 a 20 % de materia orgnica. Ya que los residuos orgnicos generalmente sufren degradacin por lo que no es viable la utilizacin de estas tcnica.

TECNOLOGAS APLICADAS

Se clasifican en fijacin inorgnica y encapsulamiento.

Se utilizan materiales como:

Cemento portland

Materiales puzolnicos (slico-aluminosos.No tienen propiedades cementantes)

Cal

Procesos en base a cemento Prtland

Los contaminantes presentes en el residuo quedan incluidos dentro de la estructura cristalina que se forma por la hidratacin del cemento. Es un procedimiento utilizado para metales pesados: el nquel y el cobalto sustituyen al calcio; el cromo sustituye al silicio; el cadmio, plomo y cinc precipitan como hidrxidos y carbonatos; el mercurio es encapsulado como xido de mercurio.

Procesos en base a cal y materiales puzolmicos

Los materiales puzolmicos naturales o sintticos contienen partculas de almino - silicatos que combinadas con cal y en presencia de agua producen una masa similar al cemento.

ENCAPSULACIN

La encapsulacin es una tcnica recomendada para el tratamiento de una gran cantidad de desechos slidos peligrosos debido a lo econmico del procedimiento y a su fcil aplicacin, contribuyendo de esta manera al control de la contaminacin ambiental. Para el encapsulamiento son utilizados polmeros como asfalto, polietileno, urea formaldehido, polister y butadieno.

Para lograr esto se puede usar una de las siguientes tcnicas. Macro encapsulacin

Micro encapsulacin

Macroencapsulacin.Es el mecanismo por el cual los constituyentes del residuo peligroso quedan atrapados fsicamente en una matriz estructural de mayor tamao, es decir, los constituyentes del residuo peligroso se retienen en los poros discontinuos del material estabilizante.

Si se produce la degradacin fsica (descomposicin) del material estabilizado, incluso si es en partculas de gran tamao, los compuestos atrapados quedan libres para migrar.

La masa estabilizada puede descomponerse con el tiempo debido a las tensiones ambientales.

Por tanto los contaminantes estabilizados nicamente por macroencapsulacin pueden aparecer en el medio ambiente si no se conserva la integridad de la masa.

Micro encapsulacinLos constituyentes del residuo peligroso quedan atrapados en el interior de la estructura cristalina de la matriz solidificada a nivel microscpico.

Como resultado, incluso si los materiales estabilizados se degradan a partculas de tamao relativamente pequeo, la mayor parte del residuo peligro permanece atrapado.

Sin embargo, como sucede con la macroencapsulacin, al no estar el residuo alterado o ligado qumicamente, la velocidad de liberacin del contaminante de la masa estabilizada puede aumentar al disminuir el tamao de partcula y quedar expuesta a una superficie mayor.

IMPLEMENTACIN DE SOLUCIONES PARA EL ENCAPSULAMIENTO

El aditivos (reactivo) ms importantes usado en los proceso de encapsulamiento son:CalCa(OH)2La estabilizacin de lodos base agua se realiza muy a menudo mediante la adicin de hidrxido de calcio Ca (OH)2.

Al reaccionar con los materiales presentes en el residuo puede dar lugar a silicato-clcico, almina clcica o aluminio-silicato clcico hidratados.Estos materiales se forman a partir de la reaccin del calcio de la cal y los aluminosilicatos del residuo. La estabilizacin con cal est indicada para contaminantes inorgnicos y se ha utilizado ampliamente con lodos que contienen metales.

Ventajas

Es ms econmico que la encapsulacin por silicatos

Puede ser realizado durante la perforacin del pozo

Desventajas

Despus de unos aos puede lixiviar el hidrocarburo del material encapsulado

La cal es un material que requiere mucha seguridad para su manejo

Silicatos Solubles

El uso de los compuestos silceos en la encapsulacin de metales se utiliza en procesos gran escala. En algunos de estos procesos, los reactivos de slice se acidifican para dar lugar a una solucin monosilcea cida a la que se aaden los residuos con metales. En otros, la combinacin de silicatos lquidos solubles y cemento forman la base del proceso, el cual ha demostrado ser efectivo en la estabilizacin de residuos contaminados con altas concentraciones de plomo, cobre y zinc.Existen otros aditivos para la estabilizacin de residuos que estn a disposicin en la literatura especializada y en patentes, los que se ha detallado son los usados mscomnmente para residuos inorgnicos con metales pesados.Ventajas

La estabilidad de encapsulacin es por muchos aos

La cantidad de produccin de qumicos es menor conparado con la encapsulacin con cal viva

Desventajas

Se requiere ms equipos que la encapsulacin con cal y es ms cara BIOTRATAMIENTO

Es una prctica utilizada internacionalmente, se fundamenta en el proceso de biodegradacin para eliminar/disminuir la toxicidad de desechos aceitosos, mediante la transformacin de las fracciones de saturados y aromticos en compuestos incuos como el CO2 y H2O. Esta tecnologa, tambin conocida como biorremediacin, puede utilizarse para tratar los recortes de perforacin base aceite generados durante las operaciones de exploracin y produccin, de una manera ambientalmente aceptable, mediante la combinacin de prcticas de biorremediacin, tales como Landfarming y Composting.

INTEBIOSy BIORIZESon los nicos productos tecnolgicos para biotratamiento registrados en Venezuela, que adems fueron desarrollados por y para PDVSA, como soluciones para el tratamiento/detoxificacin de una gran cantidad y diversidad de desechos orgnicos generados durante las actividades de Exploracin, Produccin y refinacin de la Industria Petrolera.

Adicionalmente, INTEBIOS y BIORIZE pueden utilizarse en forma combinada para tratar los recortes de perforacin base aceite generados durante las operaciones de exploracin y produccin, de una manera ambientalmente aceptable, mediante la combinacin de prcticas de biorremediacin, tales como Landfarming y Composting.

Entre sus ventajas

Son ms econmicas que las tecnologas de incineracin, desorcin trmica, y solidificacin-estabilizacin; resultan compatibles con otras tecnologas; son ambientalmente seguras y estn basadas en los procesos naturales que se presentan en todo ecosistema terrestre o marino, de descomposicin o biodegradacin de la materia orgnica.

PRINCIPIOS DE LA TECNOLOGA INTEBIOS

Se fundamenta en el proceso de biodegradacin que ocurre en suelos, el cual permite la transformacin de compuestos txicos tales como los saturados y aromticos presentes en un crudo, se transformen en compuestos inocuos como el CO2 y H20.

El proceso se efecta por la estimulacin de la microfloraautctona (bacterias, levaduras y hongos), aadiendo los nutrientes necesarios para adecuar las relaciones de carbono/nitrgeno (C/N) y carbono/fsforo (C/P), ajustando la humedad, pH, y aireando para favorecer la actividad microbiana.

Se utilizan diferentes materiales orgnicos o biomasa vegetal para acelerar y/o mejorar el proceso de biodegradacin. Los materiales orgnicos o biomasa vegetal, adems de ser fuente de nutrientes mejoran las propiedades fsicas de la mezcla suelo/desecho, y la estructuracin de la mezcla y facilitan los procesos de aireacin y mezclado, permitiendo acelerar el proceso de biodegradacin.

Asmismo, puede ser aplicada en diferentes modalidades segn el problema ambiental por lo que es una tecnologa con alta flexibilidad. A continuacin se describen las modalidades de biotratamiento en las cuales se puede aplicar la tecnologa INTEBIOS

Landfarming: es la modalidad fundamentada en el laboreo de la tierra, donde el contaminante o desecho es tratado en los primeros 30 cm del suelo. La tecnologa INTEBIOS est concebida para decidir la modalidad de tratamiento a utilizar dependiendo de factores tales como, tipo y volumen de desecho, disponibilidad de terreno y de recursos, y riesgos ecolgicos de acuerdo a la peligrosidad y toxicidad del desecho.

Composting: Es una modalidad de biotratamiento que puede ser aplicada a diferentes tipos dedesechos orgnicos generados en las operaciones de exploracin y produccin de la industriapetrolera. Para ello se conforma/dispone el material o desecho en pilas de hasta 3 m de altura.

Posteriormente el desecho con los acondicionadores y mejoradores de INTEBIO es aireado y mezclado con la maquinaria adecuada. Entre las principales ventajas del composting se destacan:

No se requieren grandes extensiones de terreno para tratar el contaminante como en el caso de unlandfarming.

Los costos son comparativamente inferiores a los de un landfarming, siendo este ltimo uno delos ms econmicos en las tcnicas de biotratamiento.

El contaminante se puede tratar de una manera ms localizada y con mayor control.

Se genera un material de buena calidad nutricional que sirve como acondicionador o mejorador desuelo.

Es el tratamiento de biorremediacin recomendable para ecosistemas o ambientes de altasensibilidad donde se requiere pertubar lo menos posible el ecosistema.

El conocimiento de los aspectos tcnicos que incluye INTEBIOS, permite aplicar correctamente un proceso de biodegradacin, sin hacer dilucin del contaminante, evitando el lavado o lixiviacin del contaminante, y un eficiente uso de los nutrientes.

TRATAMIENTO TRMICO DE LOS RECORTES

DESORCIN TRMICAEs una tcnica innovadora utilizada en la industria del petrleo para tratar los recortes de perforacin o tierra contaminada con hidrocarburos, calentndola a una temperatura de 90 C a 540 C a fin de que los lquidos contaminantes con un punto por debajo del punto de ebullicin se evaporen y se separen de los recortes o tierra. Estos vapores de hidrocarburos contaminantes posteriormente se condensan y se almacenan y se reciclan en el mismo sistema de fluidos. La desorcin trmica es diferente de la incineracin. La desorcin trmica usa el calor para separar fsicamente los contaminantes de la tierra, que se someten a un tratamiento ulterior de condensacin.

La incineracin usa el calor para destruir los contaminantes. Ventajas de la desorcin trmica a baja temperatura (LowTemperatureThermalDesorcion)

El sistema de LTTD hace una separacin fsica de los contaminantes al calentar los materiales a una temperatura relativamente baja para vaporizarlos y extraerlos, no esta diseada para destruir los compuestos. La temperatura y el tiempo de residencia del material en el sistema, volatiliza los contaminantes seleccionados, pero no los oxida.

Es una tecnologa de tratamiento rpida y econmica. Es sumamente eficaz para el tratamiento de compuestos orgnicos voltiles y semivoltiles y otros contaminantes orgnicos, como bifenilospoliclorados, hidrocarburos poliaromticos y plaguicidas. Los slidos tratados pueden ser redepositados en el sitio o usados para cubrir rellenos sanitarios. Sistema posterior al tratamiento Los efluentes gaseosos de la desorcin trmica son sometidos a condensacin para recuperar los hidrocarburos y ser reutilizados en el proceso. El pequeo porcentaje de voltiles que no pueden ser condensados son oxidados en el final del proceso antes de enviar al ambiente la corriente gaseosa.

Estos efluentes gaseosos tambin pudieran ser recogidos en una cama de carbn activado.

Los slidos tratados en el sistema de desorcin trmica son sometidos a una prueba para determinar la medida en que se han retirado los contaminantes que se procuraban extraer con esta tcnica. Cada legislacin nos da un indicativo del valor mximo de TPH que permite que tengan los slidos antes de ser descargados en los rellenos sanitarios y sobre esas leyes se fundamenta la eficiencia del sistema. FACTORES QUE LIMITAN LA APLICABILIDAD Y EFECTIVIDAD DEL PROCESO Hay varios factores que pueden impactar la aplicabilidad o el costo de este sistema: Mtodo de suministro de energa elctrica y trmica.

El tamao y forma de los recortes a procesar. Un mayor tamao de slidos contaminados, afecta negativamente la permeabilidad del flujo de aire caliente y la separacin, un tamao demasiado pequeo de slidos afecta el flujo del aire ya que taponara los canales por donde intentara fluir, adems que pasara junto con el fluido recuperado. Un tamao ms esfrico del recorte afecta positivamente el flujo del aire. El tipo de materiales que se estn procesando. Diferentes materiales tienen diferentes capacidades calorficas y necesitan ms o menos energa para incrementar en 1 grado su temperatura.

Los materiales con menor capacidad calorfica son los que producen mejores resultados de procesamiento.

El porcentaje de humedad del recorte afecta directamente el tiempo de procesamiento del material.