Aguas Congenitas

Aguas Congénitas: ¿El Tratamiento es Viable?

Uno de los principales problemas ecológicos de la producción petrolera son las aguas congénitas, porque se carece de legislación en algunos casos y en otros la remediación no es costeable. Estas aguas son de los principales subproductos de la perforación de gas y petróleo. Cuando se perfora la caverna donde se encuentra el hidrocarburo, este tiene una parte gas, una aceitosa y otra de agua, como no hay métodos de extracción selectivos se obtienen mezclas de estos. Estas aguas al ser separadas del producto principal (gas o petróleo) tienen alto contenido de compuestos orgánicos, hidrocarburos poli-anillados, metales pesados y sales, entre una enorme variedad más. Estas concentraciones y composiciones dependen de la región, del tipo de reserva y del proceso de extracción (Andrade et al., 2010; Alley et al., 2011).

Existen 5 tipos de agua congénita que se pueden clasificar de forma muy general con respecto al tipo de reserva de que provienen como gas pizarra (shale gas produced water, SGPW), de gas de arenas compactas (tight gas sand, TGSPW), de metano de camas de carbón (coalbead methane, CBMW), de gas natural (natural gas, NGPW) o de petróleo (oilfield, OPW). De estos procesos, las aguas que contienen menos salinidad son las de CBMW y las de menor contenido de hierro son las de OPW y CBMW (Alley, 2011 et al., Mittal, 2010 et al.).

La salinidad es uno de los grandes problemas de las aguas congénitas, los rangos de salinidad que promedia Estados Unidos son desde 100 a 400,000 mg/L de sales y se clasifican desde fresca hasta hipersalina. El gobierno de Estados Unidos calcula que se producen aproximadamente 11 trillones de litros de agua congénita en todo el mundo, un número lo suficientemente grande como para afectar notablemente el balance de ecosistemas completos (Szép 2010 et al.).

Los estudios y el tratamiento en general se centran en las aguas congénitas en sí, normalmente no se piensa en los lodos de perforación y tierras adyacentes a la pera de perforación, los cuales tienen que ser evaluados y darles tratamiento para evitar la contaminación de mantos freáticos, y ríos cercanos (Abdol et al. 2008, Johnson et al. 2008). Este impacto puede ser remediable con plantas acumuladoras, o bacterias resistentes a altas salinidades dependiendo del análisis de contenido de las aguas congénitas.

Las sales en general y en particular los cloruros llegan a ocasionar daños considerables en la flora y fauna del medio en que es descargada el agua tanto tierra como aguas dulces o saladas. Estas sales llegan a tener una influencia importante en la absorción de agua en las raíces de las plantas, pueden tener ciertos iones tóxicos para las plantas o modificar la estructura del suelo y disminuir su permeabilidad (Alley, 2011 et al., Balaam, 2009 et al.).

La toxicidad de estas aguas varía según las composiciones de las mismas, las sales cambian los pH entre otras cosas, pero los compuestos orgánicos son de mayor toxicidad para los animales, ya que estos pueden ser cancerígenos o mutagénicos. La solubilidad en agua (mayor en los de peso molecular más bajo) hace mayor su propagación (Andrade, 2010et al.), los compuestos de cadenas moleculares más grandes tengan o mayor peso molecular, se vuelven menos solubles en agua. Aunque hay compuestos orgánicos muy dañinos como los hidrocarburos poli-cíclicos, estos no presentan problema en las aguas congénitas dado que son un subproducto del “crackeo” o la combustión del petróleo. La composición de las aguas varía en todos los casos, las concentraciones difieren incluso en el mismo pozo y esto representa la gran problemática de dar una solución general; por esto se tienen que estudiar diferentes opciones de remediación.

Un impacto poco considerado en la mayoría de los estudios es el potencial mutagénico de estas aguas. Los compuestos orgánicos aparte de ser tóxicos tienen la capacidad de alterar la estructura genética de las especies expuestas, manifestándose en malformaciones, subdesarrollo de organismo o tipos de cáncer. En cambio, si las toxicidades son diluidas, los agentes mutagénicos se diluyen y bajan su potencial de afectación, ocasionando menor impacto al ecosistema.

La dilución de aguas puede ser útil en casos especiales en que los contaminantes no están muy concentrados. Estudios con aguas pre-tratadas bajan sus niveles de toxicidad, aunque no logren alcanzar los niveles mínimos para la descarga, estas no interfieren de manera significativa con el ambiente. Uno de los parámetros evaluados es la imposibilidad de reproducción en peces por ejemplo, que no se ve afectada por determinados componentes existentes en las aguas congénitas (Li, 2007 et al., Hamoutene, 2010 et al.).

Las remediaciones se han llevado a cabo en escala laboratorio y planta pero muy pocas han sido implementadas. De las remediaciones más comunes son la nanofiltración (NF) y la osmosis inversa (OI), por si solas dando resultados interesantes; el porcentaje de compuestos orgánicos y cloruros se ven disminuidos en gran medida pero ninguna tiene la capacidad de eliminar el molibdeno o el ión amonio de las corrientes (Salem et al., 2013). Hay un estudio en Montana que probó que la remediación de aguas congénitas es más barata que la reinyección a cavernas, el proceso lo postularon como una planta móvil capaz de tratar un volumen de 318 m3/día de aguas congénitas, esta planta móvil consta de una ultrafiltración para retener hidrocarburos, un equipo de osmosis inversa para eliminar sales y por último un post- tratamiento con dolomita que logró dejar el agua en condiciones de riego agrícola con índice de absorción de sodio (sodium adsorbance rate, SAR) de 2.15 (Nghiem, 2011 et al., Szép, 2010 et al.). Un estudio similar se llevó a cabo en Texas; se hizo una línea de proceso similar al proyecto de Montana, solo cambiaron los equipos, se emplearon micro-filtradores, arcillas orgánicas (arcillas adsorbentes), ultrafiltración (UF) y centrifugas líquido-líquido que fueron desarrolladas dentro del mismo proyecto. Teniendo como resultado la disminución de 200 a 29 ppm de hidrocarburos, de 45 000 a 500 ppm de sales disueltas lo que es suficiente para calidad de uso agrícola (Siddiqui et al. 2012).

Los bio-reactores de membrana (BRM) son utilizados también con buenos resultados, la problemática que presentan para el tratamiento de las aguas congénitas es que debido a las altas composiciones salinas tienen que desarrollarse las bacterias en entornos salinos antes de que lleguen a ser operativos los reactores (Kose et al., 2012). Algunos compuestos orgánicos, mayormente BTEX (benceno, tolueno, etil-benceno y xileno), son eliminados en el BRM utilizando corrientes pre-tratadas. Las corrientes que se pre-trataron con zeolita surfactante modificada

...