Tratabilidad y caracterización en las antiguas fosas petrolíferas de regiones remotas

Litoclean ha desarrollado un proyecto de investigación que consiste en la caracterización ambiental de varias fosas asociadas a viejos pozos petrolíferos ya desmantelados. El estudio incluye la redacción de un proyecto de remediación en aquellas zonas en las que se ha registrado la presencia de las mayores concentraciones de compuestos hidrocarburados asociados al ámbito de la prospección petrolífera.

La autoría del proyecto, que se detalla a continuación, corresponde a Pedro Yáñez, Sergio López, Marc García, Marta González, Joan Varias y Marçal Bosch de Litoclean.

Las fosas estudiadas contenían desechos de perforación, principalmente ripios y fluidos, aguas de producción e hidrocarburos, generalmente en forma de crudo. La zona de investigación ha supuesto un enorme reto logístico y de planificación al situarse en un espacio natural protegido relativamente inhóspito, en zona de estepas semidesérticas con un clima subpolar.

El proyecto ha requerido un equipo profesional multidisciplinar, que engloba Ciencias Ambientales, Geología, Hidrogeología, Geofísica, Química, Ingeniería Industrial y Geológica, con amplia experiencia y conocimiento en estudios de investigación y remediación de suelos contaminados. “El principal reto de este proyecto ha sido la planificación y logística de los distintos elementos que configuran el estudio, debido a que la zona de investigación se encontraba perdida en medio de la nada”, según Pedro Yáñez, coautor del proyecto.

La metodología empleada ha permitido, por una parte, caracterizar y analizar el conjunto de fases presentes en las fosas (como crudo, agua, relleno y suelo natural) y, por otra parte, delimitar y cubicar los suelos contaminados.

Caracterización de fosas

En esta etapa se ha empleado una combinación de metodologías que han abarcado tanto métodos directos (por ejemplo, perforaciones mecánicas a rotación), como métodos de detección indirecta (es el caso de la geofísica de resistividades eléctricas del subsuelo). En este caso se han aplicado tomografías eléctricas que han permitido definir tridimensionalmente los límites de las distintas fosas.

Caracterización de la calidad ambiental

También se han llevado a cabo análisis de suelos, aguas y crudo para determinar la concentración de compuestos hidrocarburados (TPH: hidrocarburos totales del petróleo, HAP: hidrocarburos poliaromáticos, etcétera) relacionados con la prospección petrolífera en las distintas matrices.
Como ejemplo de las caracterizaciones ambientales, en una de las fosas que contenía agua se identificaron 5.000 m3 de suelos afectados por hidrocarburos en concentraciones superiores a los niveles permitidos en la normativa ambiental de aplicación local, así como un volumen de crudo libre de 7 m3. En este caso, y dada la baja solubilidad de los crudos pesados, las aguas no presentaron concentraciones significativas de hidrocarburos disueltos.

Ensayos de tratabilidad

Con el objetivo de seleccionar el método más apropiado de recuperación del terreno (remediación) y definir un plan de descontaminación óptimo se han realizado ensayos de tratabilidad en el laboratorio de I+D+i de Litoclean. Estos ensayos han incluido el estudio de factibilidad de las siguientes tecnologías: biorremediación, oxidación química, surfactación, extracción de hidrocarburos, desorción térmica.
Estas tecnologías se valoraron teniendo en consideración tanto las características climáticas particulares de la región, determinadas por un entorno principalmente seco y frío, como por el condicionante de disponer de accesos limitados y una compleja logística.

Biorremediación

Para el caso particular de la evaluación de la factibilidad de una biorremediación aeróbica, el ensayo de tratabilidad se ha realizado en colaboración con un equipo de investigadores universitarios.

Este ensayo ha comportado, en primer lugar, el recuento de microorganismos degradadores y, en segundo lugar, el análisis de la actividad microbiana determinando la medida de la tasa respiratoria y su capacidad de respuesta a distintos tratamientos de estimulación. Tras obtener resultados positivos en el ensayo de factibilidad, se ha realizado un ensayo de tratabilidad del hidrocarburo por bioestimulación.

Para ello, se han usado diferentes microcosmos con distintos tipos de sustrato (suelo agrícola, sedimento con urea y fosfato, compost, sedimento con fertilizante oleofílico, etcétera). El microcosmos es un modelo a escala reducida que permite ensayar distintas metodologías de biorremediación simulando las condiciones reales de campo.

Otros ensayos de tratabilidad

Los demás ensayos de oxidación química, surfactación, extracción de hidrocarburos y desorción térmica se han realizado empleando una metodología de aplicación de diferentes soluciones según el tipo de descontaminación sobre las muestras seleccionadas.

Método de remediación seleccionado

Tras la evaluación de los resultados, el sistema de tratamiento seleccionado ha sido la biorremediación combinada con una etapa final de oxidación.

El recuento del microbiota evidenciaba la presencia de microorganismos heterótrofos, degradadores de hidrocarburos alcanos y de hidrocarburos poliaromáticos con una densidad suficiente como para emprender un proceso de bioestimulación.

Es importante destacar que estos resultados han sido obtenidos a partir de microbiota autóctona, por lo que, en este caso, la biorremediación no requería adición de microorganismos degradadores externos. El tratamiento con mejores resultados ha sido el de microcosmos con sustrato de compost y nutrientes, mostrando una reducción del 91% de los TPH en 30 días, tiempo dentro del rango esperable para este tipo de tratamiento en estas condiciones.

Las demás metodologías analizadas han mostrado evoluciones aceptables en cuanto a la reducción de la concentración de contaminantes, pero su aplicación hubiera conllevado asociadas otras soluciones adicionales como la gestión de lixiviados, mayor consumo energético, transporte, etcétera, que hacen que no se consideren proyectos con el alto nivel de sostenibilidad como lo es la biorremediación con microbiota autóctona.
Estas metodologías punteras se aplican a terrenos contaminados por distintos compuestos, siendo la biorremediación por vía aerobia la que permite la degradación de los hidrocarburos (especialmente de cadenas ligeras y medias).

El proceso de tratamiento por biorremediación se realizará mediante biopilas dinámicas y la oxidación química se plantea como posible aplicación para el tratamiento de la afección remanente que permanezca en el subsuelo, tras la actuación por biorremediación.

Conclusiones y comentarios finales

Los proyectos de remediación han incluido la evaluación de alternativas de recuperación, planteando los resultados de los ensayos de tratabilidad como fase previa necesaria para determinar la mejor o las mejores metodologías para alcanzar los objetivos establecidos.

Los ensayos de tratabilidad permiten establecer en cada proyecto de remediación redactado la metodología de aplicación de las tecnologías teniendo en cuenta los volúmenes previstos de extracción de suelos, aguas y lodos, su tratamiento, gestión, etcétera. A la vez, deben tener en consideración la accesibilidad a zonas remotas y su compleja logística asociada, así como la posibilidad de trabajar en condiciones climatológicas extremas.

“Estamos satisfechos con los resultados de los ensayos piloto, ya que reflejan que se pueden descontaminar los suelos minimizando los residuos y utilizando la propia capacidad biodegradadora del medio. Podemos decir que potenciamos la sostenibilidad y el respeto con el entorno”, concluye Marçal Bosch, coautor del proyecto.