Factibilidad en el confinamiento de lodos de recorte de perforación, en el relleno sanitario de Reynosa

RESUMEN

En esta nota se comentan aspectos a considerar respecto a la factibilidad de un confinamiento de lodos de recorte en el relleno sanitario de Reynosa, Tamaulipas. Se describe brevemente su origen, principios básicos, aplicación correcta y limitaciones, y se describen los potenciales de biorestauracion empleando lodos de recorte provenientes del proceso de perforación (que contienen hidrocarburos del tipo diesel) en contacto, con lixiviados controlados producidos en el relleno sanitario. Finalmente, se plantean las posibilidades de crear una nueva norma oficial mexicana que se refiera al manejo, disposición y remediación de lodos de emulsión inversa derivados de recortes de perforación dentro de los rellenos sanitarios presentes en ecosistemas semi-áridos del noreste mexicano.

Palabras clave: Reynosa, PEMEX, remediación, diesel, lodos de recorte, lixiviados, relleno sanitario

INTRODUCCION

En el noreste mexicano se requiere resolver el creciente problema de contaminación de los suelos por recortes de perforación o lodos de emulsión inversa, conteniendo diesel e hidrocarburos.

Actualmente se explotan grandes yacimientos de gas natural a lo largo de la Cuenca de Burgos y se estima que dichas actividades se llevarán a cabo al menos durante los próximos 12 años. Con tal energético se reducirá regionalmente el uso de combustibles alternos como el combustóleo, que produce emisiones a la atmósfera con altas concentraciones de óxidos de azufre.

Los recortes son por lo general depositados previamente en un contenedor metálico para posteriormente ser enviados a un confinamiento controlado de residuos peligrosos. Otra opción de tratamiento final la representa la incineración por medio de la desorción o de la absorción térmica (Ordóñez, J. U., 2002; comunicación personal). Una tercera alternativa es la remediación in situ y ex situ de los suelos, con microorganismos (biorremediación, bioaumentación, biorestauración).

ANTECEDENTES

Escenario Ambiental Regional Actual. En Tamaulipas es difícil estimar los pasivos ambientales en materia de suelos impactados. Por una parte, la normatividad clasifica como peligrosos a los residuos obtenidos al emplearse fluidos de emulsión inversa.

Tipos y fuentes. Son varias las fuentes de contaminación, pero cuatro de ellas se consideran más comunes: 1) lodos de perforación de tipo inversa y recortes, 2) suelo contaminado por derrames de tuberías corroídas, 3) “tiraderos” de desechos semisólidos, y 4) sitios contaminados por descargas de petroquímicas y refinerías (terra 2003).

La política de la industria petrolera hoy en día es de confinar estos desechos en presas hechas con materiales más impermeables y bajo techo (para prevenir desbordes). Periódicamente, estos desechos son recolectados para tratamiento (Vinalay, 1998; Wilson, 1993).

Por ejemplo, en materia de la normatividad ambiental se sabe que debido a las características climatológicas del Sureste (sobre todo la baja precipitación), no está permitido manejar confinamientos industriales en la región, como los que se encuentran en otras partes de la república, como en Mina, NL; San Luís Potosí, SLP (Diario Oficial de la Federación, Norma Oficial Mexicana NOM-CRP004-ECOL/1993; Bremer, 1995).

Debido a los cambios recién incorporados respecto a la ya no peligrosidad de los lodos de recorte, se explora la posibilidad y factibilidad de confinarlos en el relleno sanitario, para lo cual se realizan pruebas a escala laboratorio dentro de esta Institución. El manejo adecuado de desechos en el relleno sanitario, frecuentemente resulta en escurrimientos de lixiviados que no logran infiltrarse al medio ambiente cercano.

PRUEBAS DE FACTIBILIDAD

Antes de empezar un proyecto de biorestauración es preferible realizar un estudio de factibilidad para caracterizar las propiedades específicas del sitio. Estas pruebas ayudan a optimizar las condiciones para el manejo técnico del proyecto, y también son importantes para evitar “sorpresas” que puedan complicar el proyecto, haciéndolo más tardado y costoso. Hay dos aspectos de dicho estudio:

1) la caracterización de las propiedades fisicoquímicas del material (suelo, lodo, sedimento) a tratar, así como las del contaminante, y 2) la determinación del potencial de los microorganismos del sitio para descomponer los hidrocarburos.

La caracterización fisicoquímica consiste en la determinación de varias propiedades importantes para la biorremediación, tales como el pH, la conductividad, textura, carbono orgánico, nutrimentos inorgánicos (como N, P, K, Ca, Mg), tipo y concentración de hidrocarburos, así como la toxicidad del material. Este último se puede determinar con la prueba de Microtox (Kanga, 1998).

Además de estas pruebas, frecuentemente se determina la actividad microbiana del material en su estado no alterado:

Lixiviados

Es importante tener un buen sistema para colectar los lixiviados generados en el “relleno sanitario”. Estos se pueden usar para rehumedecer la celda, conservando así los nutrimentos y estimulando el crecimiento óptimo de las bacterias presentes tanto en ellos como en los lodos de recorte de perforación. Posiblemente se establezcan mecanismos de competencia entre los distintos géneros de bacterias y(o) consorcios microbianos que se logren desarrollar, aunque todo ello favorece la degradación de los substratos orgánicos presentes.

Temperatura

La biorremediación dentro de un relleno sanitario funciona en un rango de temperatura mayor a los 40 °C en promedio anual.

Bacterias nativas

Es probablemente tan bien o mejor usar las bacterias nativas del sitio de relleno sanitario, así como las presente en los lodos de recorte; debido a que éstas ya están adaptadas a las condiciones particulares y su desarrollo cuesta mucho menos que la compra de fórmulas comerciales de bacterias. Además se espera que los nutrientes se encuentren ya incorporados y no sea necesario agregarlos.

Acondicionadores

Para mejorar el drenaje y mantenimiento de humedad en la celda se puede agregar otros materiales como arena, paja, cáscara de nuez, etc.

Humedad en lodos de recorte : Los resultados del por ciento de humedad en los lodos de recorte sometidos a una centrifugación en Verti-G, dieron valores del 20 %, idóneos para su mezclado con los lixiviados (pruebas de laboratorio a una escala de 100:100 gramos; masa/ masa). Nota: Es necesario mantener la humedad del relleno sanitario” en el rango de aprox. 20 a 45 % de la capacidad de campo del material a tratar (ya con su acondicionamiento).

Actividad Degradadora

Esta se determina comúnmente por pruebas como las de respiración microbiana, o por pruebas enzimáticas, como las de catalasa, o deshidrogenasa (Woodward y Day, 1996; Mayo, 1999). En nuestro caso, decidimos evaluar la actividad microbiana por titulación del dióxido de carbono resultante de la degradación de la materia orgánica, empleando matraces kitasato y Erlenmeyer (soluciones con fenoftaleína) de acuerdo a la metodología descrita por Sánchez, B. (UAT, UAMRR, Febrero del 2003).

Punto de Inflamación o flash point

Se determinaron los puntos de inflamación en los lodos de recorte, siendo de 40 ° C.

Cromatografía de Gases

Los análisis cuali y cuantitativos por cromatografía de gases y detección por ionización de flama, muestran periódicamente las concentraciones de hidrocarburos iniciales y el perfil con respecto al tiempo.

Otros ensayos estiman y determinan: una reducción en toxicidad, nutrimentos, alcalinidad, cloruros, CO 2 , pH y actividad microbiana.

Este segundo tipo de estudio más intensivo de biodegradación seguido por cromatografía de gases (diesel y COV’S) es más costoso y tardado, pero es una inversión en el proyecto que ayuda a optimizar el proceso, determinar cuáles son las mejores condiciones para la biodegradación de hidrocarburos en un sitio en particular, así como estimar la tasa de biodegradación y así el tiempo para terminar el proyecto a escala industrial.

Alternativamente, se podrían aislar microbios nativos del sitio contaminado y cultivarlos en un estanque fermentador, y subsecuentemente reintroducirlos a su hábitat natural. Esto aumenta en gran escala el crecimiento de bacterias degradadoras de petróleo en los suelos, y asegura que las bacterias aplicadas se ajusten a las condiciones del sitio.

Se han reportado resultados exitosos en el tratamiento de suelos contaminados por lodos de perforación en sitios muy alcalinos en la cuenca del lago Maracaibo en Venezuela (Soto et a l., 1997).

Otros factores limitativos pueden ser las concentraciones tóxicas de los hidrocarburos de bajo peso molecular, y las concentraciones altas de metales (que no son biodegradables).

POTENCIAL DE LA BIORESTAURACION

Áreas de producción similares en Tamaulipas (cerca de Tampico) demuestran destoxificación de desechos aceitosos, con incorporación del aceite en el humus del suelo y el inicio de revegetación dentro de un período de dos años, todo lo anterior debido a los procesos pasivos (Torres et al ., 1993).

Estudios preliminares de laboratorio en desechos similares de áreas de producción petrolera en Argentina, mostraron que se pueden reducir concentraciones de hidrocarburos hasta en 75 % en 20 días, y se puede reducir la toxicidad aguda hasta cinco veces (Adams y Marczewski, 1993).

Consideraciones importantes:

Evitar la contaminación con metales pesados que no son biodegradables y determinar si las concentraciones residuales de metales son aceptables (análisis de riesgo).

Evaluación experimental

Como parte de la política de tratamiento de lodos de recorte, o emulsión inversa, se nos solicitó un estudio de factibilidad para estimar el potencial de confinamiento de los lodos dentro del relleno sanitario concesionado a la empresa RECOTEC SA de CV.

Las muestras de lodo colectadas por operarios de la empresa ya mencionada, fueron transladadas a los laboratorios de la UAT y posteriormente fueron mezcladas con diferentes volúmenes de lixiviados, igualmente colectados por personal laborando en las inmediaciones del relleno sanitario ubicado a la salida a Monterrey.

Posteriormente, se trabajo en matraces kitasato y Erlenmeyer y se establecieron condiciones de aireación, control de pH y temperatura superior a los 40 °C, simulando las condiciones que operan en el relleno sanitario.

Subsecuentemente, se examinó esta mezcla en una prueba de metabolismo microbiano y reducción de la concentración del petróleo. El total de material utilizado en cada tratamiento fue aprox. 100 g.

Las mezclas del lodo-lixiviado fueron sometidas a las pruebas siguientes: 1) determinación del por ciento de humedad, 2) punto de inflamabilidad o flash point, y 3) actividad degradadora .

RESULTADOS : Las pruebas efectuadas establecen un porcentaje de humedad menor a los 25 gramos por ciento de materia bruta. Los valores de pH y alcalinidad son mayores a 10 por lo que se sugiere realizar una neutralización que asegure el trabajo óptimo de degradación por parte de los microorganismos presentes en lixiviados provenientes del relleno sanitario.

Las determinaciones del punto de inflamación, flash point, en mezclas de lodos centrifugados (verti-G) y en contacto con los lixiviados arriba mencionados, establecen una temperatura de 75°C contra 40°C en los lodos sin tratamiento alguno.

El procedimiento para la determinación de actividad bacteriana en la mezcla de lodos de recorte con lixiviados de relleno sanitario, mostraron actividad y se sugiere efectuar los ensayos a una mayor trazabilidad o escala, como pudiera ser una relación masa: masa, 200:200 kg.

El bióxido de carbono es el indicador del trabajo de desdoblamiento de los componentes presentes en el lodo de recorte entendiéndose que a medida que se libere el CO 2 se estará degradando el material orgánico, este se atrapa en una solución de agua con fenolftaleína como indicador, posteriormente se cuantifica con una titulación con ácido clorhídrico.

Estamos en proceso de tipificar los aislados presentes en las mezclas de lodos de recorte de perforación y lixiviados del relleno sanitario de Reynosa, Tam.

CONCLUSIONES

El confinamiento de lodos de recorte en el relleno sanitario, como una tecnología alternativa viable y menos costosa, tiene un gran potencial en la recuperación de sitios contaminados por hidrocarburos de petróleo en el Noreste de México (Cuenca de Burgos). Sin embargo, se deben considerar los factores determinantes para un sistema de confinamiento en relleno sanitario, estableciendo un control estricto en la calidad y toxicidad de los desechos sólidos que ahí se depositen.

Es por ello, que se recomienda realizar estudios en una escala de trazabilidad piloto que descarten riesgos de Flamabilidad, reactividad y(o) toxicidad provocados por la mezcla de los lodos de recorte y los lixiviados del relleno sanitario, optimizando las condiciones del tratamiento.

La aplicación de estos resultados tiene un gran potencial para la remediación ex situ de los sitios impactados por hidrocarburos en la región y una disminución en los costos de transporte de residuos a otros centros de acopio u de confinamiento ubicados en el extranjero, como lo establecen los manifiestos en materia de disposición de residuos peligrosos emitidos por la Ley general de Equilibrio Ecológico y Protección al ambiente (LGEEPA, 2003).

RECONOCIMIENTOS

Agradecemos al Ing. Julio César Gómez Hernández (Jefe de la carrera de Ing. Ambiental) por las facilidades brindadas para la realización de éste proyecto. Igualmente reconocemos al Ing. Bernardo Sánchez-Molano y a las alumnas de Ingeniería Ambiental: Sritas. Mayra Lúevano Campos y Karina González Flores; por su apoyo técnico y asesoría profesional en el tema de estudio. A Emerico Ramírez Arriaga, le doy las gracias por su lealtad, compromiso y motivación por el trabajo. Finalmente reiteramos nuestro profundo agradecimiento a las autoridades administrativas de nuestra Universidad Autónoma de Tamaulipas, Unidad Académica Multidisciplinaria Reynosa-Rodhe por su apoyo económico y administrativo.

LITERATURA CITADA

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Diagnóstico ambiental de localizaciones de pozos petroleros pertenecientes al complejo Miguel Ángel Zenteno Basurto ubicados en la cuenca del Río González y la zona lacustre Julivá – Santa Anita. Reporte no publicado. Convenio de cooperación y apoyo a la investigación No. 001-96. PEMEX Exploración y Producción – Universidad Juárez Autónoma de Tabasco, Villahermosa.

Atlas, R.M. 1986. Biodegradation of hydrocarbons in the environment. pp. 211-222. In: G.S. Omen (ed.). Environmental biotechnology, reducing risks from environmental chemicals through biotechnology. Plenum Press, Nueva York.

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Bremer, M.H. 1995. Inventario nacional de sitios para confinamiento de residuos peligrosos. Memorias de la II Congreso Interamericano sobre el Medio Ambiente. 29 Ago. – 1 Sept. RICA/Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey (ITESM), Monterrey, NL, México.

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NOM-EM-138-ECOL-2002. Que establece los limites maximos permisibles de contaminación en suelos afectados por hidrocarburos, la caracterización del sitio y procedimientos para la remediación.

1,José Uriel ORDÓÑEZ
2 , José Armando QUINTERO 1,2 y
Mauricio Alfredo ONDARZA 1

1 Universidad Autónoma de Tamaulipas, Unidad Académica Multidisciplinaria Reynosa-Rodhe.
División de Ingeniería Ambiental. Carretera a San Fernando-cruce con canal Rodhe,
Col. Arco Iris. C.P. 88790. Reynosa, Tamaulipas. México.
e-mail: [email protected]
2 Promotora Ambiental Integral SA de CV: [email protected] , [email protected]