|
2.4
La actividad hidrocarburífera: Explotación del Petróleo
2.4.1
El petróleo
2.4.2
Definición de los Hidrocarburos Totales del Petróleo (HTP)
2.4.3
Desarrollo de niveles guía de HTP en suelos
2.4.4
Métodos analíticos para la determinación de hidrocarburos
2.4.5
Proceso de análisis del petróleo: desde la colección de la muestra hasta la
cuantificación del analito.
2.4.6
Métodos para HTP basados en espectroscopia de infrarrojo (IR)
2.4.7
Impacto de los Hidrocarburos del Petróleo sobre la Vegetación
2.4.8
Impacto de los Hidrocarburos del Petróleo en el Suelo
2.4.9
Biodegradación de los Hidrocarburos en el suelo
2.4.10
La actividad hidrocarburífera en la región
El petróleo es un
recurso natural no renovable que aporta el mayor porcentaje del total de la
energía que se consume en el mundo, corresponde al energético más importante en
la historia de la humanidad.
La historia del petróleo
como elemento vital y factor estratégico de desarrollo es relativamente
reciente, de menos de 200 años.
Lo comercializó por vez
primera bajo el nombre de "aceite de roca" o "petróleo. en el año 1850, Samuel
Kier, un boticario de Pittsburg, Pennsylvania (EE.UU.), (VASALLO J., HERRERA
DESMIT M. U.N.Co.; 2002).
A partir
de entonces se puede decir que comenzó el desarrollo de la industria del
petróleo y el verdadero aprovechamiento de un recurso que indudablemente ha
contribuido a la formación del mundo actual.
El
petróleo contiene tal diversidad de componentes que difícilmente se encuentran
dos tipos idénticos. Existen parámetros internacionales, como los del Instituto
Americano del Petróleo (API) que diferencian sus calidades y, por tanto, su
valor. Así, entre más grados API tenga un petróleo, mejor es su calidad.
Los
petróleos de mejor calidad son aquellos que se clasifican como "livianos" y/o
"suaves" y "dulces". Los llamados "livianos" son aquellos que tienen más de 26
grados API. Los "intermedios" se sitúan entre 20º y 26º API, y los "pesados" por
debajo de 20º API.
En la actividad petrolera, las disposiciones y el manejo habitual de
hidrocarburos y combustibles, en algunos casos conlleva a la contaminación del
suelo cuando tanques, oleoductos y diversas instalaciones sufren pérdidas. Los
líquidos migran hacia el suelo y subsuelo (zona vadosa), hacia al agua
subterránea (zona saturada – acuífero) o superficialmente hacia un bajo
topográfico o curso de agua.
No solo las contaminaciones se producen por roturas de los sistemas de
almacenaje o de transporte, sino que el mal manejo del producto puede provocar
impactos negativos en la ecología regional, como por ejemplo derrames desde
oleoductos en mal estado, mal funcionamiento de válvulas, etc.
El petróleo en el suelo, que pasa a considerarse como un contaminante, se
convierte en un riesgo para la salud humana y el ecosistema. En algunos casos,
la contaminación no solo provoca problemas de toxicidad, sino que además puede
ocasionar grandes riesgos de accidentes (explosiones) debido a las acumulaciones
de gases en el suelo.
La industria petrolera en su conjunto ha tenido un gran impacto negativo en
materia ambiental. Por la amplia gama de productos derivados del petróleo, no ha
sido posible evaluar cuantitativamente la contaminación involucrada desde la
fase de explotación hasta la obtención de los petroquímicos básicos. La
infraestructura petrolera está integrada por:
-
Pozos,
-
Baterías de separación,
-
Complejos procesadores de gas,
-
Centrales de almacenamiento y
bombeo,
-
Red densa de ductos y piletas para
el confinamiento de desechos sólidos y líquidos procedentes de la perforación
y mantenimiento de los pozos.
Estas instalaciones poseen riesgos inherentes de fugas de petróleo, diesel y
gasolina por roturas de los ductos, por filtración de aguas aceitosas desde las
presas y por los derrames del agua aceitosa de las presas por las inundaciones
durante el periodo de lluvias (Vasallo J., Herrera Desmit M.
U.N.Co.; 2002).
El petróleo es una mezcla muy compleja que contiene principalmente hidrocarburos
(compuestos que contienen moléculas con átomos de carbono e hidrogeno),
compuestos con heteroatomos (compuestos que contienen moléculas con átomos de
carbono e hidrógeno con heteroatomos tales como azufre, nitrógeno, o oxígeno), y
bajas concentraciones de constituyentes metálicos. La complejidad del petróleo y
sus derivados se incrementa con el numero de carbonos. La gasolina tiene un bajo
numero de componentes así como el diesel (tphcwg; 1998).
Por ejemplo, hay solamente 75 posibles combinaciones para moléculas que
contienen 10 átomos de carbono, pero hay 366.319 combinaciones posibles para
moléculas que contienen 20 átomos de carbono. Es imposible identificar todos los
componentes, así el petróleo y sus derivados son caracterizados en términos de
su rango de ebullición y su numero de carbono aproximado.
A
pesar de la complejidad, los compuestos del petróleo pueden ser clasificados en
dos grandes categorías de componentes: los hidrocarburos y los compuestos
orgánicos que no son considerados hidrocarburos.
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Fig. 18.
Clasificación
de hidrocarburos del petróleo (tphcwg; 1998). |
Los hidrocarburos comprenden la mayoría de los componentes en casi todos los
derivados del petróleo y son los compuestos que mayoritariamente son
determinados como hidrocarburos totales del petróleo (HTP). Los compuestos
orgánicos que no son considerados hidrocarburos (aquellas moléculas que
contienen heteroatomos de azufre nitrógeno y oxígeno, así como también átomos de
carbono e hidrogeno) están minoritariamente en la mayoría de los combustibles
refinados de motor, y tienden a concentrarse en las fracciones pesadas de
destilación.
Los constituyentes de los hidrocarburos pueden ser agrupados en hidrocarburos
saturados, insaturados, y aromáticos. Hay diversas subclases de importancia en
estas clases. La figura 18 resume las diferentes categorías de subclases de
hidrocarburos.
Clasificación de los hidrocarburos del petróleo
Hidrocarburos saturados
Los
hidrocarburos saturados son la principal clase de compuestos encontrados en el
petróleo y en la mayoría de los derivados. En su estructura poseen enlaces
simple C-C (con los otros enlaces saturados con átomos de H). Las moléculas
pueden ser ordenadas en diversas configuraciones:
Alifáticos
: lineales o ramificados, con la
fórmula general: CnH2n+2
Los nombres comunes para estos tipo de compuestos son alcanos e
isoalcanos. La industria del petróleo se refiere a estos compuestos como
parafinas e, isoparafinas respectivamente.
| Ejemplos: |
 |
Alicíclicos:
compuestos cíclicos con la formula general: CnH2n
Estos compuestos son hidrocarburos saturados que contiene uno o mas anillos los
cuales pueden también contener cadenas unidas saturadas. Son también llamados
cicloalcanos. La industria del petróleo los denomina comunmente naftalenos
o cicloparafinas.
| Ejemplos: |
 |
Hidrocarburos
Insaturados
Esta clase de compuestos tiene al menos dos átomos de carbono en la molécula
unidos por un enlace doble o triple (C=C para alquenos, y C≡C para alquinos).
Estos compuestos no se encuentran en el petróleo crudo y son producidos
principalmente en el proceso de craking en la producción.
Alquenos /Olefinas:
estos compuestos pueden ser cadenas lineales, ramificados o compuestos cíclicos.
La fórmula general es: CnH2n
Ejemplos:
H2C=CH2
H2C=CHCH2CH3
Eteno
1-Buteno
Alquinos /Acetilenos:
estos compuestos se presentan en cadenas lineales y estructuras ramificadas. La
fórmula general es: CnH2n-2
Ejemplos:
HC≡CCH3
HC≡CCH2CH3
Etino
1- Butino
Aromáticos
Los compuestos aromáticos son una clase especial de hidrocarburos insaturados.
La estructura de estos compuestos se basa en la estructura del anillo del
Benceno el cual contiene 6 carbonos. Cada carbono en el anillo, esta enlazado a
un átomo de hidrógeno, que generalmente no se muestra en el diagrama de la
estructura. La molécula de benceno puede tener uno o mas átomos de hidrógeno
sustituidos por radicales alquilos, resultando en alquil bencenos; o puede haber
dos o mas anillos aromáticos unidos dando como resultado hidrocarburos
aromáticos policíclicos (PAH´s). Todos los crudos y derivados del petróleo
(excepto algunos solventes producidos del petróleo) contienen compuestos
aromáticos.
Benceno:
este es un anillo aromático simple
con la fórmula general: CnHn
| Estructura: |
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Alquilbenceno:
estos compuestos
tienen la base del anillo aromático unido a un radical alquilo.
| Ejemplos: |
 |
Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos
(PAHs): estos compuestos
están formados por dos o mas anillos aromáticos unidos entre si.
| Ejemplos: |
 |
Los compuestos aromáticos, son contaminantes ambientales comunes en sitios en
los que han ocurrido derrames de petróleo. Los monoaromáticos, como el benceno,
el tolueno, y los xilenos, tienen una importante solubilidad en agua, y se
movilizan en el ambiente. Los BTEX son considerados analitos volátiles
para los métodos de la EPA. Varios PAH´s que fueron encontrados en el petróleo
y algunos derivados, pueden ser contaminantes persistentes, particularmente en
la matriz del suelo y sedimentos. Los PAH´s son analitos blancos semivolátiles
en los métodos de la EPA.
Otros compuestos
El petróleo contiene trazas de compuestos orgánicos que no se consideran
hidrocarburos, principalmente que contienen oxígeno, nitrógeno y azufre. Hay
también pequeñas cantidades de compuestos organometálicos y sales inorgánicas.
Estos compuestos son concentrados en las fracciones pesadas de destilación y en
los residuos durante el refinado. Se hace referencia a ellos frecuentemente como
asfaltenos.
Dependiendo del método usado para la determinación de HTP, algunos de los
compuestos que contienen oxígeno, nitrógeno y azufre pueden ser incluidos en la
cuantificación de HTP. Por definición, estos compuestos no son hidrocarburos.
| Ejemplos:
|
 |
Numero de Carbonos
Puede resultar muy difícil
identificar todos los componentes del petróleo y sus derivados, así el petróleo
y sus derivados están caracterizados en términos de los rangos de ebullición y
su numero aproximado de átomos de carbono
(McMILLEN, S.J., KERR, J.M., NAKLES, D.V., 2001).
Los productos del petróleo pueden ser
clasificados por su temperatura de destilación, o sus rangos de puntos de
ebullición, el cual es también un indicativo del rango de números de carbono de
cada combustible.
En cada una de las diferentes clases
de hidrocarburos (saturados o aromáticos) están los compuestos que tienen desde
1 a mas de 45 carbonos en su estructura química. Los porcentajes presentes de
estos compuestos varían entre los diferentes petróleos.
Debido a que la sociedad moderna
utiliza productos de petróleo, la contaminación en el medio esta potencialmente
distribuida por todo el ambiente. Como son tantos los compuestos que forman el
petróleo, generalmente no es práctico medirlo a cada uno individualmente;
resulta útil medir la cantidad total de hidrocarburos que se encuentran en una
muestra particular de suelo, agua o aire. A este grupo de compuestos que forman
el petróleo se lo denomina hidrocarburos totales del petróleo (HTP).
La definición de HTP depende del
método analítico usado para su determinación, ya que la medida de HTP es la
concentración total de los hidrocarburos extraídos y medidos por un método
particular (McMILLEN, S.J.,
KERR, J.M., NAKLES, D.V., 2001).
El termino HTP corresponde a una
medida de los compuestos que se solubilizan en ciertos solventes y son
detectados por ciertos métodos analíticos (infrarrojo, gravimetrito,
cromatografía gaseosa). Muchos compuestos, diferentes a los hidrocarburos del
petróleo (cera de las plantas, materia húmica del suelo, grasa animal, etc)
pueden ser medidos como HTP. Además la misma muestra analizada por diferentes
métodos para HTP producirá diferentes concentraciones debido a diferencias en
el tipo de solvente, método de extracción, método de detección, y estándar de
cuantificación. Los hidrocarburos del petróleo se definen por el método
analítico que es usado para su determinación.
La cuantificación de HTP en una
muestra no es suficiente para justificar una valoración de riesgos a la salud
humana. Altas concentraciones de HTP pueden ser cuantificadas en detalle y no
poseer riesgo para la salud humana. Por ejemplo, concentraciones de HTP han sido
medidas en muchos puntos de la naturaleza que incluyen, musgo de turba (3.700 mg/Kg
HTP), estiércol de vaca (12.00 mg/Kg de HTP), y heno (4.500 mg/Kg de HTP).
Aunque estas concentraciones de HTP son substancialmente mas grandes que muchos
de los estándares regulatorios existentes, ninguno de estos materiales son
considerados un riesgo para la salud humana.
Históricamente, la industria hidrocarburífera produjo derrames de petróleo y
generó residuos derivados de la actividad. Como consecuencia de los daños
producidos, se desarrolló un valor guía del 1% P/P de HTP en suelos. En un
principio este valor guía fue aplicado empíricamente, para luego fundamentarse
en estudios de investigación detallados.
El valor guía del 1% P/P de HTP se
estableció en base a dos criterios. El primero fue el impacto de los
hidrocarburos sobre la vegetación, y el segundo fue la movilidad hacia el agua
subterránea. O sea, la movilidad y biodegradabilidad de los hidrocarburos del
petróleo fueron los factores mas importantes para evaluar el valor guía (IPEC;
1999).
El petróleo crudo derramado de una formación en producción, o los lodos de
perforación con petróleo, son la principal fuente de hidrocarburos del petróleo
en los residuos de exploración y producción (E&P). Históricamente, los análisis
de los hidrocarburos del petróleo en residuos de E&P, han sido informados como
grasas y aceites (G&A), hidrocarburos totales del petróleo (HTP), o carbono
orgánico total (COT). La medida de Grasas y Aceites fue utilizada hasta los ´90
como un parámetro para los residuos de E&P, mientras que a partir de lo ´90 se
utilizó la medida de HTP. Los HTP son determinados por cromatografía gaseosa o
análisis infrarrojo de un extracto obtenido con un solvente, y el COT, es
analizado por oxidación húmeda de una muestra.
Hay varios aspectos para cada una de estas metodologías de análisis que resultan
en diferencias en los resultados.
Hasta los ´80, los residuos de perforación fueron gestionados con el
objetivo principal de proteger el agua superficial, y mantener requerimientos
estéticos. Las regulaciones, inicialmente se interesaron en la calidad de los
efluentes que alcanzaban el agua superficial (IPEC; 1999).
El valor guía del 1% fue desarrollado para responder a las necesidades de la
sociedad y la industria. El uso de otras regulaciones ha provocado en ocasiones
problemas a causa de una rigurosidad no justificada y dificultad en el
cumplimiento. Por ejemplo, se establecieron limites para tanques de
almacenamiento subterráneo en el orden de los 100 ppm en suelo para
hidrocarburos livianos como la gasolina. Donde estas regulaciones han sido
aplicadas para materiales E&P, las discusiones técnicas entre la autoridad de
aplicación y expertos de la industria resultó en la aplicación de limites de HTP
menos rigurosos.
Por ejemplo, algunos cambios técnicos desarrollados en forma conjunta dieron
como resultado las Guías de Nuevo México (EEUU) establecidas por encima del 0,5%
HTP en suelo, y las Guías de Utah (EEUU) de por encima del 1% de HTP en suelo.
El desarrollo de evaluaciones basadas en riesgos sobre la salud humana es una
extensión natural de los procesos existentes para incluir escenarios de
exposición mas abarcativos que las fuentes de agua, la vegetación, y el suelo.
Los métodos mas comunes para HTP
son:(1) Método 418.1 o Modificado 418.1, (2) Método 413.1 para grasas y aceites,
(3) Modificado 8015M para Orgánicos del Rango Diesel (DRO), y (4) Modificado
8015M para Orgánicos del Rango de las Gasolinas (GRO).
El Método 418.1 consiste de una
extracción con solvente seguido de un tratamiento en una columna con sílica gel
y espectroscopia de infrarrojo; el modificado Método 8015 para DRO y GRO son
extracciones con solventes, seguida de cromatografía gaseosa (GC).
Si se sospecha que la muestra es
predominantemente una fracción de gasolina (es decir volátil) la introducción de
la muestra en una purga y trampa para cromatografía gaseosa es frecuentemente
usada en la determinación de GRO. El Método 413.1, es un método gravimétrito que
consiste de una extracción con solvente, evaporación del solvente, y la
determinación del peso.
Además para estos métodos hay muchas
modificaciones y variaciones que han sido desarrolladas y aplicadas por agencias
regulatorias ambientales así como también por laboratorios analíticos
comerciales individuales. Estas alternativas se produjeron porque
históricamente, no estuvo disponible un método universal para la determinación
de hidrocarburos en el suelo (McMILLEN,
S.J., KERR, J.M., NAKLES, D.V., 2001).
El uso de concentraciones de HTP para
establecer niveles blancos para suelo o agua es un método común implementado por
las agencias regulatorias en los Estados Unidos. Aproximadamente el 75% de los
estados usan criterios de limpieza basados en hidrocarburos del petróleo.
Debido a que estos valores se han
convertido en los criterios de remediación, es esencial que se recurra a
coordinadores de información ambiental sobre HTP, y que quienes desarrollan las
regulaciones estén informados y capacitados de los diversos métodos analíticos
existentes.
Hay muchas técnicas analíticas
disponibles que miden concentraciones de HTP en el ambiente. No se distinguen
métodos de medida particulares para el rango completo de hidrocarburos derivados
del petróleo; ya que las técnicas varían en la forma en que los hidrocarburos
son extraídos, purificados, y detectados, cada uno mide un subgrupo de derivados
de hidrocarburos presentes en las muestras.
La definición de HTP depende del
método analítico usado, ya que la medida de HTP es la concentración total de los
hidrocarburos extraídos y medidos por un método particular. La misma muestra
analizada por diferentes métodos puede producir diferentes valores. Por esta
razón, es importante conocer exactamente como se realiza la determinación.
Si los métodos son usados
indistintamente, la información acerca de los HTP puede resultar engañosa y
podría conducir a una incorrecta valoración del riesgo.
Hay diversas razones por las cuales
los datos sobre HTP no proveen una información ideal para investigar sitios y
establecer criterios de limpieza. Por ejemplo, el uso del termino HTP, sugiere
que el método analítico mide la concentración combinada de todos los
hidrocarburos derivados del petróleo, dando un indicador incorrecto de
contaminación del sitio, aunque este no siempre es el caso. Además, niveles de
referencia basados en concentraciones de HTP, implícitamente asumen que (1): el
resultado es una medida exacta de la concentración de hidrocarburos derivados
del petróleo, y (2): los HTP indican el nivel de riesgo asociado con la
contaminación. Estas presunciones no son correctas debido a muchos factores, que
incluyen la no especificidad de algunos de los métodos usados, la compleja
naturaleza de los hidrocarburos del petróleo y la interacción con el ambiente en
el tiempo.
Una dificultad importante en la
determinación de HTP para diferentes tipos de productos es el hecho de que los
rangos de los puntos de ebullición y los rangos de los números de carbono de
productos del petróleo refinados, frecuentemente se superponen. Los productos
del petróleo refinados son producidos a través de procesos de destilación que
separan en fracciones al petróleo crudo por sus rangos de puntos de ebullición.
Adicionalmente, debido a que es
imposible identificar todos los constituyentes de un derivado del petróleo,
estos son frecuentemente descriptos por sus rangos de puntos de ebullición.
Debido a que las destilaciones no son capaces de producir distinciones definidas
en los puntos de ebullición, es que hay superposición entre las fracciones
destiladas. Los rangos de puntos de ebullición se correlacionan con el numero de
átomos de carbono, a mayor numero de átomos de carbono, mayor punto de
ebullición. Sin embargo, la estructura influenciaría también en los puntos de
ebullición. Los compuestos aromáticos y ramificados del mismo numero de carbonos
difieren en los puntos de ebullición de su correspondiente análogo lineal. Por
esta razón, los puntos de ebullición actualmente definen un rango aproximado de
carbonos.
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Fig. 19.
Rangos de números de carbono detectados por los métodos
analíticos para HTP. |
La figura 19 muestra la relación entre
los rangos de ebullición y el numero de carbono para algunos productos del
petróleo comunes. En esta figura se ve claramente la superposición entre los
rangos de diferentes productos como así también la superposición en el método
analítico correspondiente. Muestra por ejemplo, que un método analítico diseñado
para orgánicos del rango diesel, reportarían algunos de los hidrocarburos
presentes en el combustible diesel. También pruebas analíticas para orgánicos
del rango diesel podrían identificar algunos de los hidrocarburos presentes en
suelos contaminados con gasolina (tphcwg;1998).
Diversas terminologías ambiguas
asociadas con los métodos para HTP presentan dificultades adicionales en la
interpretación de los resultados debido a que cada método tiene su propia
designación. Por ejemplo, TRPH stands para hidrocarburos del petróleo
recuperables totales, DRO stands para orgánicos del rango diesel, GRO stands
para orgánicos del rango gasolinas, y HTP-G stands para hidrocarburos totales
del petróleo del rango gasolinas. Frecuentemente el nombre de un método que cita
un producto – “gasolina” o “diesel”- solamente implica que la gasolina esta
presente. (tphcwg; 1998).
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Tabla V:
Resumen de los métodos analíticos para la cuantificación de HTP (tphcwg;
1998). |
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Tabla V (cont).
Resumen de los métodos analíticos para la cuantificación de HTP (tphcwg;
1998). |
Debido a que el petróleo y los
productos derivados del petróleo son mezclas complejas, no hay un único y
particular método para la cuantificación en distintas contaminaciones. Como se
ve en la figura 19, algunos métodos son apropiados para muestras contaminadas
con gasolina, mientras que otros son diseñados para contaminaciones con
hidrocarburos pesados tales como combustible diesel, algunos métodos miden mas
compuestos que otros porque emplean técnicas de extracción mas rigurosas o
solventes mas eficientes. Otros métodos están sujetos a interferencias tales
como materiales de ocurrencia natural (aceites vegetal y animal, o material
húmico de la capa superficial del suelo), los cuales pueden resultar en valores
reportados de concentraciones de HTP artificialmente altos.
Algunos métodos utilizan etapas de
eliminación de interferencias, con éxito variable. Últimamente, los métodos
están limitados por la eficiencia de extracción y limpieza, y el limite de
detección del equipo utilizado.
La elección de un método especifico
podría fundamentarse en la compatibilidad con el tipo particular de
contaminación a ser determinada.
Los métodos analíticos para
cuantificar HTP poseen diferencias entre otras cosas en cuanto a los productos
detectados, en los números de carbono de los productos, en los límites de
detección, y en las interferencias y limitaciones, lo cual puede apreciarse en
la Tabla V (tphcwg; 1998).
Los compuestos derivados del petróleo
pueden cuantificarse por diferentes métodos analíticos entre los cuales, los mas
importantes son:
·
Métodos que miden la
concentración de HTP;
-
Métodos que miden la concentración
de un grupo de compuestos de hidrocarburos del petróleo y;
-
Métodos que miden las
concentraciones de los constituyentes individuales del petróleo.
Estos métodos
determinan diferentes fracciones de hidrocarburos del petróleo que podrían estar
presentes en medios contaminados con petróleo.
Los métodos para HTP reproducen un
valor particular que representa la concentración combinada de todos los
hidrocarburos del petróleo en una muestra, la cual es medible por un método
particular.
Los métodos para grupos de compuestos
de hidrocarburos del petróleo separan y cuantifican diferentes categorías de
hidrocarburos (por ejemplo saturados, aromáticos, y resinas/ polares). El
resultado de los análisis del grupo de compuestos de hidrocarburos del petróleo,
puede ser útil para la identificación de crudos, ya que diferentes productos
(por ejemplo gasolinas, fuel oil y jet fuel) pueden tener niveles
característicos de varios tipos de petróleos.
Los métodos para constituyentes
individuales cuantifican concentraciones de compuestos específicos que podrían
estar presentes en muestras contaminadas con petróleo, tales como benceno,
etilbenceno, tolueno y xilenos (BTEX), e hidrocarburos aromáticos policiclicos (PAHs).
La información acerca de la concentración para constituyentes individuales del
petróleo puede ser utilizada para evaluar el riesgo a la salud humana, siempre
que la información de la toxicidad necesaria este disponible.
A pesar de que estas tres clases de
métodos miden diferentes categorías de hidrocarburos del petróleo, hay varias
etapas básicas que son comunes a los procesos analíticos para todos los métodos,
independientemente del tipo de método o la matriz ambiental.
La mayoría de las etapas analíticas
comunes están relacionadas a la separación de analitos de interés desde la
matriz de la muestra antes de su medición. En general estas etapas incluyen (tphcwg;
1998):
a)
Colección, preservación de muestras y requerimientos específicos para
matrices ambientales y analitos de interés.
b)
Extracción y separación del analito de interés de la matriz de la
muestra.
c)
Concentración y aumento de la capacidad para detectar analitos de
interés.
d)
Remoción de compuestos de interferencia.
e)
Medición y cuantificación del analito.
Cada etapa puede afectar el resultado
final, y es fundamental la comprensión de cada una para interpretar
correctamente la información.
a)
Colección y preservación de muestras ambientales
La capacidad para colectar y
preservar una muestra que es representativa del sitio es un paso críticamente
importante. La obtención de muestras ambientales representativas es siempre un
desafío debido a la heterogeneidad de las diferentes matrices de las muestras.
Se encuentran dificultades
adicionales con los hidrocarburos del petróleo debido al amplio rango en la
volatilidad, solubilidad, biodegradación, y absorción potencial de los
constituyentes individuales.
b)
Extracción del analito de la matriz de la muestra
Para la mayoría de los análisis, es
necesario separar el analito de interés de la matriz de la muestra (es decir,
suelo, sedimentos, agua). La extracción del analito puede ser realizada
utilizando uno o mas de los siguientes métodos:
·
Extracción del analito con un
solvente;
·
Mediante calentamiento de la
muestra (usado en el análisis de compuestos volátiles);
·
Purgando la muestra con un gas
inerte (usado en los análisis de compuestos volátiles).
Existe una gran variedad de técnicas
comunes de extracción del analito desde las muestras. Como se ve en la Tabla
VI la extracción puede ser por Soxhlet, Sonnicación, Fluidos
Supercríticos y Purga y Trampa, entre otros.
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Tabla VI.
Comparación de las diferentes técnicas de extracción de analitos, para la
determinación de HTP (tphcwg; 1998). |
Los laboratorios ambientales, también
desarrollan pruebas para determinar si los analitos son retenidos por la matriz
del suelo o el agua.
Los solventes tienen diferentes
eficiencias de extracción. Extrayendo el analito de una muestra de la misma
forma utilizando dos solventes diferentes puede resultar en concentraciones
diferentes. La elección del solvente esta determinada por muchos factores tales
como costo, calidad espectral, regulaciones del método, eficiencia de
extracción, toxicidad, y disponibilidad.
El cloruro de metileno ha sido el
solvente utilizado en muchos análisis de semivolatiles debido a su alta
eficiencia de extracción, y bajo costo.
Los solventes clorofluocarbonados,
tales como el triclorotrifluorpentano (Freon 113) han sido usados antiguamente
para análisis de grasas y aceites debido a su calidad espectral (no absorbe
radiación en la región de lectura del espectro infrarrojo comprendido en los
2930 cm-1) y su baja toxicidad en humanos.
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Fig. 20.
Solventes utilizados para diferentes métodos para HTP (tphcwg; 1998). |
La EPA esta restringiendo el uso de
los clorofluocarbonados, debido a su efecto perjudicial sobre el ozono
troposferico. El tetracloroetano, y el tetracloruro de carbono son los posibles
reemplazantes. El metanol es el mas usado para preservar y extraer volátiles
como los BTEX en suelos. La figura 20 ilustra los solventes típicos usados para
diferentes análisis.
El método aplicado en el presente
trabajo es el de extracción por Soxhlet (método SW- 846 3540 de la EPA), que es
un proceso de extracción muy eficiente el cual es comúnmente usado para
compuestos semivolatiles. El solvente es calentado y recirculado a través de una
muestra de suelo continuamente en un lapso de 16 a 24hs. Este método genera un
volumen relativamente grande de extracto el cual necesita ser concentrado. De
esta manera, este método, resulta ser mas apropiado para semivolatiles que para
volátiles.
La extracción por sonnicacion (método
SW- 846 3550 de la EPA) fue una de las alternativas consideradas para extraer el
analito, puede también ser usado para samivolatiles, e incluye el uso de ondas
de ultrasonido para promover la transferencia del analito de la muestra al
solvente. La sonnicacion es una técnica mas rápida que la extracción Soxhlet, y
también puede requerir menos solvente, aunque la efectividad puede no ser la
misma a la obtenida por el método de Soxhlet.
c)
Concentración del extracto de la muestra
En algunos casos los extractos son
filtrados, secados y concentrados antes de ser analizados. El método 418.1 de la
EPA no contempla la concentración del extracto.
d)
Remoción de compuestos de interferencia
Las etapas de remoción de
interferencias de la muestra puede ser un paso importante en los métodos
gravimétricos y los que están basados en infrarrojo (IR), debido a que estos
métodos son muy sensibles a las interferencias de sustancias orgánicas que no
son del petróleo.
Los objetivos de las etapas de
limpieza del extracto, típicamente incluyen uno o mas de los siguientes puntos:
-
Remoción de los compuestos que no
son del petróleo.
-
Aislamiento de fracciones
particulares del petróleo.
-
Concentración del analito de
interés.
Las técnicas empleadas para extraer
el analito de interés pueden frecuentemente extraer compuestos de interferencia.
Algunos compuestos polares, tales como grasas de plantas y animales, proteínas,
y pequeñas moléculas biológicas pueden ser inadecuadamente identificadas como
constituyentes del petróleo. Las técnicas de limpieza del extracto pueden ser
utilizadas para removerlos.
En una situación ideal, son removidos
solamente los compuestos de interferencia pero en realidad, algunos
constituyentes polares del petróleo pueden también ser removidos.
Existen dos técnicas que son
utilizadas para eliminar las interferencias de los extractos del petróleo. En
una técnica, los compuestos de interferencias son removidos pasando el extracto
a través de una columna de vidrio llena con un material adsorbente. Mientras que
en una segunda técnica, se mezcla el extracto con el adsorbente suelto, que
luego se remueve por filtración.
Tres de las técnicas de limpieza
promulgadas por la EPA incluyen el entrampado de los compuestos en una columna
con adsorbente. El método SW- 846 3611 de la EPA consiste en una limpieza con
alúmina diseñada para remover compuestos de interferencia y para fraccionar
residuos del petróleo en alifáticos, aromáticos y fracciones polares. Las
fracciones pueden ser analizadas separadamente o combinadas para una medida de
los HTP. El método SW- 846 3630, de limpieza con silica gel, es la técnica de
limpieza mas comúnmente usada en extractos con PAHs y análisis de fenoles.
Variaciones de esta técnica son usadas para limpiar los extractos obtenidos por
el método 418.1 de la EPA antes del análisis IR.
El azufre es un compuesto de
interferencia común para análisis de hidrocarburos del petróleo, particularmente
para sedimentos. Los compuestos que contienen azufre son muy comunes en
combustibles pesados y crudos, y en sitios de refinerías. Se pueden cuantificar
altos niveles de azufre y ser identificados por algunas técnicas como HTP si no
se aplica la eliminación de interferencias.
Pueden haber varias limitaciones a
las etapas de eliminación de interferencias:
-
La carga de interferencias en la
muestra puede exceder la capacidad de limpieza de la columna o del cartucho.
-
Los compuestos que no son derivados
del petróleo pueden tener estructuras químicas similares a los compuestos del
petróleo y comportarse de forma semejante a estos, no siendo por lo tanto
eliminados. Estos compuestos evaden la limpieza.
-
La eliminación de interferencias
puede no haber sido desarrollada adecuadamente.
-
Algunos analitos de interés pueden
ser removidos.
-
Pueden haber casos en los cuales no
halla una técnica de limpieza particular que remueva todas las interferencias.
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Tabla VII.
Efecto de la
Silica Gel en la remoción de hidrocarburos biogénicos (tphcwg; 1998) |
Por ejemplo, la tabla VII, muestra
los resultados obtenidos de una serie de procesos de extracción de
interferencias realizadas con silica gIel de acuerdo al método 418.1 de la EPA
con extractos obtenidos a partir de plantas. Los resultados ilustran la limitada
efectividad de la silica gel para remover las interferencias debidas a
hidrocarburos biogénicos.
e)
Cuantificación.
Una vez completada la preparación de
la muestra, se realiza la cuantificación, existiendo diversos métodos para la
detección y cuantificación de los hidrocarburos del petróleo:
-
Cuantificación de los hidrocarburos
totales del petróleo (HTP);
-
Cuantificación de un grupo de
compuestos de hidrocarburos del petróleo;
-
Cuantificación de los componentes
individuales.
Las mediciones de los hidrocarburos
totales del petróleo (HTP) son efectuadas para determinar la cantidad total de
hidrocarburos presentes en la muestra. Hay una amplia variedad de métodos para
HTP. En la practica, los HTP se definen por el método usado para analizarlos. No
hay un método particular que dé una precisa y exacta medición de los HTP para
todos los tipos de contaminación.
La cuantificación de un grupo de
componentes (BTEX,
PAH´s,
HA
ó de dcomponentes en particular se realiza utilizando técnicas cromatográficas.
La espectroscopia IR, fue el método
elegido para cuantificar los hidrocarburos del petróleo presentes en las
muestras de suelo.
Para los métodos basados en IR, los
HTP se definen como toda sustancia extraíble por un solvente (por ej. CCl4),
el cual no es removido por la silica gel, y que pueden ser detectados por IR a
una longitud de onda especifica.
La ventaja principal de los métodos
para HTP basados en IR es que son simples, rápidos y de bajo costo (tphcwg;
1998).
Los limites de detección para un
método para HTP basado en IR como es el 418.1 de la EPA, son de aproximadamente
1 mg/Lt en agua y 10 mg/Kg en suelo. Este método para HTP sufre frecuentemente
de baja exactitud y precisión, especialmente para muestras de suelo
heterogéneas.
Los métodos basados en IR no brindan
información sobre el tipo de combustible presente, ni tampoco acerca de la
presencia o ausencia de moléculas toxicas, y no especifica información acerca
del riesgo potencial asociado con la contaminación.
Revisión de la
técnica
La espectroscopia de infrarrojo
detecta las vibraciones (de tensión y flexión) que ocurren cuando una molécula
absorbe energía (calor) en la región infrarroja del espectro electromagnético.
Diferentes grupos funcionales y tipos
de enlaces tienen distintas frecuencias e intensidades de absorción infrarroja.
La mayoría de los métodos basados en
IR miden típicamente la absorbancia a una frecuencia particular (usualmente
2930cm-1) correspondiente a las tensiones de grupos alifáticos CH2.
Algunos métodos, especialmente en Europa, usan múltiples frecuencias de lectura
que incluyen 2960 cm-1 para grupos CH3 y 2900-1
a 3000-1 para enlaces C-H en aromáticos.
Los analitos de interés son extraídos
con el solvente apropiado (es decir un solvente sin enlaces C-H). Mientras que
los materiales polares biogénicas son removidos con silica gel. Algunos
hidrocarburos polares del petróleo, pueden eliminarse en el proceso de limpieza
con silica gel. La absorbancia de la solución es medida a una frecuencia
especifica y comparada a la absorbancia de un estándar o estándares de
concentración conocida de hidrocarburos del petróleo.
La absorbancia IR es una medida de la
suma de todos los compuestos que contribuyen al resultado de los HTP. Como se
mencionó anteriormente, los métodos para HTP basados en IR no proveen
información sobre el tipo de contaminación con hidrocarburos, ni las fracciones
que lo componen.
El solvente de
extracción para medir HTP en suelo no debe aportar ninguna vibración de tensión
C-H a la medición. El solvente especifico principalmente utilizado ha sido el
Freon- 113. Este solvente no esta siendo fabricado, de acuerdo con el Protocolo
de Montreal sobre substancias que agotan la capa de ozono. Algunos laboratorios
están agotando el Freon que se encuentra en stock, o redestilando el Freon
usado, otros en cambio han optado por solventes alternativos.
El CCl4
ha sido utilizado como solvente para métodos basados en IR (mayoritariamente en
la Comunidad Europea). Su uso esta limitado en los EEUU debido a que es un
carcinógeno conocido, y a sus efectos en la capa de ozono.
Para el presente
trabajo se utilizo el CCl4 como solvente de extracción, teniéndose
todos las precauciones y medidas de seguridad necesarias para su manipulación y
utilización.
El
tetracloroetileno (también conocido como percloroetileno, o PERC) esta siendo
usado por algunos laboratorios de los EEUU.
Otros solventes
tales como metanol, cloruro de metileno o hexano, no son apropiados para métodos
basados en IR debido a que ellos contienen enlaces C-H.
En todos los métodos para HTP basados
en IR, la absorbancia C-H es cuantificada comparando a las absorbancias con las
de estándares de concentración conocida. Se asume que el estándar tiene una
relación aromático/ alifático y una respuesta similar al de la muestra.
Consecuentemente, es importante
utilizar un estándar de calibración lo mas parecido posible al tipo de
contaminante. El método 418.1 de la EPA especifica una mezcla de calibración de
15:15:10 de n-hexadecano: isooctano: clorobenceno respectivamente.
El método para HTP
basado en IR que ha sido mas usado es el que propone EPA 418.1 (métodos EPA
600/4-79-020 para análisis químico de aguas y desechos) (tphcwg; 1998). El
método es apropiado solamente para muestras de agua.
El Standars Methods para la examinación de agua y aguas residuales, en la
17th edición de 1989, especifica en el Método 5520D una técnica de
extracción Soxhlet para lodos. Esta extracción es frecuentemente utilizada para
adaptar el Método 418.1 a muestras de suelo. La EPA y el Standard Methods
especifican al Freon 113 como el solvente elegido. En un primer momento, la EPA
publicó el Método 9073, un método basado en IR con una etapa de extracción
Soxhlet, apropiada para sedimentos y suelo. Este no fue incluido en la
actualización III de la EPA, en su tercera edición.
El método (418.1) fue elegido con determinado criterio para analizar las
distintas muestras de suelo, utilizando la técnica de extracción Soxlhet
determinada por el Standard Methods para lodos, utilizando al CCl4 en
reemplazo del Freon 113, considerando que este ultimo se encuentra en desuso.
Se desarrollaron diversas explicaciones para los impactos producidos por los
hidrocarburos del petróleo al suelo y las plantas.
Los hidrocarburos
del petróleo pueden ejercer un efecto toxico directo disolviendo el tejido de
las plantas. También se ha encontrado una disminución en el crecimiento de las
plantas debido a la sofocación causada por la exclusión del aire del suelo o por
el agotamiento del oxigeno debido al incremento de la actividad microbiana. A su
vez puede haber interferencia con la relación agua-suelo-planta, y toxicidad por
el azufre y exceso de manganeso producido durante la descomposición de los
hidrocarburos (tphcwg; 1998).
Baker (1970) encontró que se produce daño a las membranas celulares, que las
tasas de transpiración se reducen, que se incrementan las tasas de respiración y
que se inhibe el proceso de translocacion.
La severidad de los efectos depende en gran parte de los constituyentes y la
cantidad de petróleo derramado, de las condiciones ambientales y de la especie
de planta. DeOng et al (1927) desarrolló una distinción entre
daños agudos o rápidos causados por los petróleos livianos, y daños crónicos o
lentos resultado de los petróleos pesados.
La toxicidad directa a las plantas debida a bajos niveles (<1%) de hidrocarburos
del petróleo en el suelo, ha recibido poco énfasis debido a la experiencia en el
campo.
Plice (1948) capturo las ideas de varios trabajos actuales entre los que
encontró:
-
“El daño que el petróleo produce,
es debido mayoritariamente al impedimento de la vegetación para obtener
suficiente aire y humedad y para ramificarse sus raíces: muy poco esta debido
a la toxicidad, como tal”
-
“...la materia orgánica mejora las
condiciones físicas del suelo.”
Estudios mas
recientes, confirman los primitivos estudios sobre el crecimiento de la
vegetación y la germinación debidas al petróleo pesado o intemperizado. Sin
embargo, el petróleo liviano o recientemente derramado puede justificar a exigir
guías mas estrictas.
La fitotoxicidad se estudió para distintas concentraciones de hidrocarburos
aromáticos y de bajo peso molecular presentes en el suelo.
Interpretaciones actuales respecto a la toxicidad, sugieren que las
consideraciones de la toxicidad al suelo pueden extenderse mas allá de la
toxicidad a las plantas. En tal sentido están siendo estudiadas cuestiones de
toxicidad humana y ecotoxicidad potencial. Por ejemplo, algunos estudios están
examinando la supervivencia de lombrices o valorando el riesgo de los HTP a la
salud.
Plice (1948) encontró que el crudo,
agregado a un suelo arenoso en proporción de 0.75% p/p, estimulaba el
crecimiento de soya, además observó que con un incremento de 4% p/p de
hidrocarburos las mismas plantas morían. El carbono orgánico podría ser
incrementado directamente debido a la adsorción de gases propano y butano por
las partículas del suelo (Ellis, R., Adams, R.S.; 1960).
Suelos contaminados con gas natural o
crudo mostraron incrementos en materia orgánica, carbono total y nitrógeno
comparado con suelos normales (Ellis, R., Adams, R.S.; 1960). Plice (1948)
encontró grandes incrementos en la materia orgánica en suelos que se han
contaminado con crudo y también determinó que los suelos contaminados con gas
natural tienen pH alrededor del punto neutral. Evgin (1989) determinó efectos de
los hidrocarburos en algunas propiedades mecánicas del suelo como la cohesión.
Simultáneamente a los efectos en las propiedades físicas y químicas del suelo,
suceden cambios en las condiciones de fertilidad, donde se observaron
incrementos en nitrógeno y contenido de materia orgánica (PLICE, M. J.; 1948).
De manera similar, Dobson y Wilson (1964) observaron mayor actividad
microbiológica en suelos impregnados con hidrocarburos que en suelos libres del
mismo.
Por otra parte, cuando se realiza un
estudio de evaluación o de caracterización de un sitio contaminado con
hidrocarburos, se determinan diversos parámetros físicos y químicos y no se
considera que se han afectado de alguna forma, de tal manera que el resultado
que se obtiene se considera aceptable. Sin embargo, el valor real puede estar
modificado de acuerdo con el tiempo, tipo y cantidad de hidrocarburo que se haya
derramado sobre un suelo específico así como a sus propiedades. Un factor
determinante en los posibles efectos por hidrocarburos, es la textura del suelo,
es decir, por la presencia proporcional de partículas como arenas, limos o
arcillas (Martínez M. V. E., López S. F.; 2000).
Además, es muy importante conocer las
características físicas y químicas de un suelo que se ha impactado con
hidrocarburos y que son básicos si se requiere diseñar alguna tecnología de
restauración. Así, por ejemplo, la porosidad, pH, humedad, temperatura y
contenido de nutrimentos son indispensables para los procesos de bioremediación
(Morgan, P., Watkinson, R. J.;
1989). En el caso de
aplicar métodos de extracción de vapor del suelo, se requiere conocer su
porosidad, permeabilidad y textura (Suthersand S. S.; 1998).
Es importante considerar el efecto
que tienen los hidrocarburos sobre la disponibilidad por las plantas de
macronutrimentos y micronutrimentos en el suelo, mediante bioensayos con
especies vegetales para determinar su rendimiento con condiciones de
contaminación variable, que pueden ser motivo de otros estudios para definir con
mayor amplitud los efectos de los hidrocarburos sobre propiedades físicas y
químicas del suelo.
En los últimos años, la
biodegradación de los hidrocarburos del petróleo ha sido estudiada y
documentada. La biorremediación es reconocida como un método efectivo de bajo
costo para tratar el suelo y otros residuos de E&P que contengan hidrocarburos
del petróleo. La biodegradación de los hidrocarburos del petróleo consiste en
una remoción selectiva de ciertos compuestos derivados de hidrocarburos
(alcanos, alquenos, aromáticos, y polares), que son metabolizados por
microorganismos alóctonos del suelo. Como consecuencia los hidrocarburos del
petróleo son convertidos a dióxido de carbono, agua y biomasa.
Se han identificado muchos factores que afectan la duración y cinética de la
remoción de hidrocarburos. Estos incluyen las propiedades del suelo, tales como
pH, temperatura, humedad, aereación, y estado de los nutrientes; características
de los hidrocarburos; y la ecología de las poblaciones microbianas presentes en
el suelo (IPEC; 1999).
Estudios respecto a la duración del proceso de biodegradacion de hidrocarburos
establecen una relación con la carga inicial encontrada de hidrocarburos del
petróleo. Un estudio desarrollado para el API sobre prácticas de tratamiento de
suelos, indicó que el 70-90% de los hidrocarburos presentes en lodos
empetrolados fue removido del suelo en el que fueron dispuestos teniendo una
carga de 10.000- 50.000 mg/kg.
Un estudió sobre la tratabilidad de un lodo empetrolado en terrenos de
yacimientos con un suelo aluvional, demostró que el 60-70% de los
hidrocarburos inicialmente derramados (20.000- 55.000 mg/kg) (como grasas y
aceites) fueron biodegradados en 2-3 años (TPHCWG, 1998).
Huesemann y Moore (1993) realizaron un estudio que muestra que el 93% de los
hidrocarburos saturados, y el 79% de los aromáticos que tenían un numero de
carbono en el rango de C10-C44+, fue degradada en un suelo arenoso de Michigan (EEUU)
que contenía petróleo crudo intemperizado (grado API intermedio) con una
concentración inicial de 30.000 mg/kg HTP. El estudio también indica que la
fracción polar fue resistente al metabolismo microbiano y no se degrado durante
los 5 meses y medio que duro el estudio.
Un trabajo de Huesemann (1995) sobre la duración y los limites de la remediación
de los HTP en diferentes suelos, mostró que el 90% de los alcanos y compuestos
monocíclicos saturados, y que el 50-70% de los compuestos aromáticos (<C44)
fueron degradados.
Salanitro et al (1997) señala que la efectividad de la biorremediación es
dependiente sobre todo del tipo de hidrocarburo, poblaciones microbianas, y
condiciones del tratamiento.
El estudio de Huessemann (1995) también mostró que los compuestos aromáticos y
saturados con estructuras policíclicas fueron mas resistentes a las remoción por
biotratamiento en suelos.
Un factor importante respecto a la presencia de compuestos recalcitrantes del
petróleo (compuestos que no son biodegradados) puede ser atribuida a la no
biodisponibilidad de los mismos.
El tratamiento biológico de suelos contaminados involucra el uso de
microorganismos para la degradación de los contaminantes orgánicos, a través de
la actividad biológica que altera la estructura molecular del contaminante.
Previamente al proceso de biorremediación se determina la concentración de HTP
del residuo a tratar. Luego el material es tratado por medio de mezclado
mecánico continuo, hasta su recuperación.
Los procesos biológicos de degradación de hidrocarburos del petróleo, requieren
el aporte de macroelementos como son el nitrógeno y fósforo, los cuales actúan
como nutrientes de los microbios actuantes. Los mismos son incorporados en forma
de fertilizantes de uso agrícola. Las sales usualmente utilizadas y agregadas al
suelos son las siguientes:
-
Fosfato diamónico, para el aporte
de nitrógeno y fósforo.
-
Urea para el aporte de nitrógeno.
La masa
incorporada de nutrientes se determina a partir de la concertación inicial de
residuos sólidos y semisolidos a tratar.
El proceso de biorremediación requiere el control de los niveles de nitrógeno,
como así también de los niveles de fósforo y de hidrocarburos totales del
petróleo. Debido a que es un proceso en el que se involucran microorganismos, el
numero de microbios también es un factor a tener en cuenta.
Mc Millen et al (2001) publicó sus estudios sobre la biodegradabilidad de
70 petróleos de diferentes partes del mundo. Su trabajo indica una correlación
entre la degradación de hidrocarburos y la graduación API de cada petróleo crudo.
Los petróleos con grados API >30 son fácilmente biodegradados, mientras que
los que poseen una graduación <20 serán lentamente degradados.
El valor guía de HTP en suelos del 1% P/P parece estar fundado en las mas
recientes investigaciones sobre biodegradacion de los hidrocarburos del
petróleo.
Si bien en algunas situaciones resulte aplicable alcanzar niveles mas bajos al
1% de HTP en suelos, puede resultar difícil en otras, debido sobre todo a la
presencia de hidrocarburos intemperizados y/o recalcitrantes.
Consideraciones económicas
El
hidrocarburo es un elemento estratégico para todo el país, razón por la cual en
la Argentina se lo declaro de interés publico a nivel Nacional.
En la Argentina existen cinco cuencas
hidrocarburíferas, siendo la cuenca Neuquina la más importante de ellas. Dicha
cuenca abarca una superficie de 124.000 km2, que ocupa parte de las
provincias de Río Negro y La Pampa, sur de Mendoza y la casi totalidad del
territorio de la provincia de Neuquén. La superficie afectada por la actividad
extractiva es de unos 26.000 km2 y la exploración de 35.000 km2.
Neuquén posee nueve áreas hidrocarburíferas propias, diseminadas en una
superficie total de aproximadamente 3.500 km2.
Neuquén ha sido y es una provincia esencialmente energética y el desarrollo y
continuidad de la industria petrolera, constituye uno de sus principales puntos
de sostén económico, percibido directamente por el producido de las regalías e
ingresos brutos y por una actividad que invierte en la provincia anualmente
valores del orden de los 1000 millones de pesos. Si bien la misma no es
generadora directamente de gran cantidad de mano de obra, indirectamente puede
decirse que produce un movimiento de primera magnitud en el territorio
provincial. En efecto, ello puede verse claramente reflejado en el significativo
nivel de crecimiento económico de buena parte de su población y no solo en las
localidades vinculadas fuertemente a la actividad hidrocarburifera (tales como
Cutral-Co, Plaza Huincul y Rincón de los Sauces), por cuanto una parte
sustantiva de los montos recaudados han sido invertidos en obras de
infraestructura (caminos, escuelas, hospitales, comunicaciones, redes de gas,
agua, cloacas, etc.), en el desarrollo integral de pequeñas localidades
alejadas, etc., y paralelamente en la consolidación de los importantes sistemas
de salud, educación, justicia y seguridad.
El perfil productor neto de la provincia del Neuquén, comenzó a consolidarse
durante las dos ultimas décadas con el tendido de la red de oleoductos y
gasoductos mas importantes del país, que ha hecho posible el transporte de estas
materias primas a los principales centros de comercialización, industrialización
y consumo. En la década de los años noventa, la desregulación de la actividad
hidrocarburifera potenció ese perfil y permitió concretar en febrero de 1994 la
operación del oleoducto Trasandino el que partiendo del yacimiento Puesto
Hernández llega al puerto chileno de Concepción. A mediados del año 1997 se
concreto la habilitación del gasoducto Gas Andes, el que, a través del gasoducto
Centro Oeste, se desprende un ramal en la provincia de Mendoza para atravesar, a
la altura de la ciudad de San Rafael, la cordillera de los Andes y llegar a
Santiago de Chile.
La
situación ambiental de la actividad en la región
En la provincia de Neuquén históricamente, en la extracción del petróleo no se
consideraba el bienestar del ambiente, lo que ha contribuido a la degradación
del aire, el agua y el suelo. Los derrames
han sido y serán el problema mas álgido que las empresas petrolíferas deben
combatir. Durante mucho tiempo y hasta hace poco, nadie se preocupaba por
el destino de los residuos generados por la actividad, dando por hecho que la
naturaleza limpiaba el ambiente (DPHyC; 1996-1997).
Según fue cambiando la naturaleza y composición de los residuos, y al aumentar
su cantidad y complejidad, esta capacidad (degradativa y amortiguadora) empezó a
alterarse.
Hasta 1992 en la Argentina, a los derrames no se le daban la importancia que
actualmente tienen y por tal razón en la actualidad existen en la región áreas
altamente impactadas por los derrames y otras practicas nocivas para el medio
ambiente denominadas “Pasivos Ambientales”. Hasta esta fecha la exploración y
explotación se realizaba de acuerdo a las prácticas de extracción que no
contemplaban el cuidado de medio ambiente y los intereses de los propietarios (DPHyC;
1996-1997).
En la provincia de Neuquén, recién en los últimos años se tomó real conciencia
de los problemas ambientales que puede acarrear un pozo de cualquier tipo, sino
se realiza con una técnica adecuada, y sin tomar los recaudos necesarios para
evitar la contaminación del ambiente.
En lo que respecta a las actividades propiamente dichas, los productos que se
generan de la realización de una perforación petrolera se encuentra el material
rocoso extraído por los trépanos para efectuar el “agujero del pozo”, que
raramente tiene menos de 1000 metros de profundidad ( y muchas veces mas de 2000
ó 3000 metros en nuestra cuenca), y con diámetros que varían entre 20 y 6
pulgadas por citar dos rangos intermedios usuales. Con esto solo, no se podría
suponer una afectación ambiental, ya que la sola presencia de una roca en parte
molida, que usualmente se denomina “cutting” no debería ser un agente de por si
contaminante; pero es aquí donde entran en juego las diversas técnicas de
perforación. Para la realización de las mismas, se utiliza un fluido semiviscoso
denominado “lodo de perforación”, y que normalmente esta formado en base a la
mezcla de agua y bentonita.
En las ultimas décadas, las técnicas de preparación e inyección de este lodo han
sufrido una evolución notable, merced a la incorporación de nuevos aditivos y
técnicas de manejo avanzadas. Incluso en ciertos casos, la base del lodo esta
constituida por hidrocarburos en lugar de agua. Por ello la disposición de estos
materiales una vez finalizadas las perforaciones, resultan un problema para las
empresas.
Antiguamente la practica tradicional de perforaciones utilizaba piletas para la
disposición de los lodos con los detritos una vez que resultaban inútiles para
el circuito de inyección. Es así que una vez concluida la perforación,
antiguamente quedaban esas piletas colmadas con barro contaminado con petróleo
que en ocasiones carecían de protección (barreras antipájaro) o barrera
hidráulica, impactándose el suelo y la fauna (DPHyC; 1996-1997).
Debido al gran numero de piletas preexistentes, durante su remediación se
presentó el inconveniente no previsto oportunamente de qué hacer con la variedad
de productos acumulados en las mismas, puesto que no existe una única receta de
disposición que asegure la minimización de su impacto ambiental.
Frente a tales riesgos, especialmente de los potenciales “sitios de disposición”
en yacimientos ubicados en las cercanías de cursos fluviales, las empresas han
aplicado la metodología de perforación de pozos con “locación seca”, o sea sin
pileta. Esto consiste en utilizar equipos especiales de tratamiento de lodos,
que hacen un uso mas eficiente de los mismos, al separar mejor la fase liquida
de la fase sólida, con lo cual el volumen final de esta ultima se reduce
sustancialmente. De este modo se facilita el tratamiento y disposición final de
ambas fases.
La contaminación al suelo con petróleo se registra ocasionalmente por derrames
ante roturas de oleoductos, descontrol de pozos, rebalses de tanques, reventones
de cañerías de conducción, perdidas de bocas de pozos, etc. La situación
planteada por los derrames de hidrocarburos antiguamente no tuvo un control y
registro adecuado, debido a varias causas entre las que se puede citar en primer
lugar a que los mismos no se tratan de un factor sistemático y que sucede solo
eventualmente. Por otra parte estos derrames antiguamente fueron considerados
como “accidentes inevitables” de la actividad hidrocarburifera (Vasallo J.,
Herrera Desmit M..
U.N.Co.; 2002).
La cuestión de fondo pasó por encontrar las medidas de seguridad adecuadas que
permitieran evitar el mayor numero de accidentes y derrames posible. Hasta
alcanzar este objetivo, la actividad en la provincia produjo grandes impactos
sobre el medio, producto de las viejas prácticas. Por ello fue necesario obtener
un buen conocimiento de fondo de los ambientes donde están ubicadas las
instalaciones, y también de todas aquellas áreas que tengan algún tipo de
vinculación, desde el punto de vista fisiográfico.
De todos modos, la evaluación del estado base de las instalaciones no es una
cuestión estática de conocimiento, que una vez obtenido ya se puede suponer que
las medidas de protección a aplicar serán invariables; sino que es algo dinámico
que esta en permanente evolución, y que no solo depende del desarrollo de las
instalaciones del yacimiento, sino que hay otros factores concurrentes que deben
ser atentamente tenidos en cuenta, como por ejemplo la cuestión de los cambios
climáticos y los efectos antrópicos. Entre estos últimos puede citarse el
crecimiento de las instalaciones de perforación, extracción, tratamiento, y
transporte, así como la gran variedad de técnicas, metodologías y tipos de
materiales involucrados en aquellas actividades.
Actualmente,
en orden de ocurrencia las causas principales de derrames en la región son las
siguientes (Vasallo J.,
Herrera Desmit M..
U.N.Co.; 2002):
-
Roturas de
líneas de conducción (pinchaduras, fractura completa o parcial, actos de
sabotaje)
-
Perdida en
las empaquetaduras de los pozos.
-
Roturas en
oleoductos, acueductos, poliductos de interconexión.
-
Perdidas en
los tanques de almacenamiento.
-
Derrames
en baterías.
Los derrames
de petróleo son los mas fáciles de identificar en el suelo y en el agua dada su
coloración y olor característico, no ocurriendo lo mismo con la gasolina dada su
transparencia, similar al agua. En los saneamientos de cada uno de ellos se
utilizan metodologías diferentes.
La actual ley provincial de medio ambiente 1875 t.o. 2267, decreto reglamentario
2656/99, en su Anexo XII; regula la actividad hidrocarburífera y su relación con
el medio ambiente. Desde la aparición de esta ley (Año 1998) se logró solucionar
uno de los mayores problemas con los que se
encontraba la provincia, que era hacer frente a los controles de toda la
actividad hidrocarburífera, sin embargo aun existen zonas impactadas por la
actividad cuyo efecto en el ambiente no ha sido estudiado (Vasallo J.,
Herrera Desmit M.. U.N.Co.; 2002).
Asimismo, la
inexistencia de una base de datos que unifique la información existente respecto
al tema, hace difícil relacionar las distintas variables y factores implicados
en la afectación de suelos por HTP.
A su vez, es necesario comenzar
estudios que permitan evaluar preliminarmente el estado actual de contaminación
de suelos afectados por HTP, con el objetivo de generar una base de datos
referidas al tema y; que pueda ser enriquecida y consultada periódicamente,
pudiéndose establecer soluciones de acuerdo al grado de afectación del suelo.
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