Resumo

O avanço nas tecnologias de fontes energéticas alternativas tem impulsionado a tradicional indústria do petróleo a otimizar seus custos mantendo o foco em saúde, meio ambiente e segurança. Devido as altas produções de água produzida nos campos maduros onshore, a redução de produtos químicos usados nesses tratamentos tem trazido grandes oportunidades financeiras para a indústria petroleira. Este estudo visa avaliar a sinergia entre um tratamento convencional realizado com polieletrólito a base de taninos associado a um tensoativo, propiciando o aproveitamento de uma matéria-prima local, para o tratamento de água produzida.

Devido à instabilidade do efluente gerado, inicialmente foi desenvolvido um método para geração de uma emulsão óleo em água estável, com aproximadamente 50 mg/L de óleos e graxas. As análises das amostras foram realizadas baseado na metodologia de espectrometria de absorção molecular na região do visível, para isto, foi construída uma curva padrão usando solvente e petróleo. O teste de eficiência dos produtos químicos foi realizado através de jar-test com agitação controlada. Os testes utilizando polieletrólitos apresentaram resultados compatíveis com a literatura, onde um tratamento com 40 mg/L do tensoativo conseguiu extrair 81% e 85% do óleo dissolvido no efluente, conseguindo um atendimento pleno a legislação vigente. Para os testes realizados com o tensoativo, os resultados somente conseguiram chegar a este patamar de tratamento com 200 mg/L de matéria ativa, atingindo 86% de eficiência.

Já para os testes combinando os dois produtos, foi observado que com apenas 20 mg/L do polieletrólito e 100 mg/L de tensoativo, os resultados já foram superiores aos resultados ótimos dos produtos isolados, apresentando uma eficiência de 92%. Durante os testes com os tensoativos foi observado uma maior formação de flocos e maior captura do óleo disperso. Foi verificada a dependência entre as variáveis testadas (concentração e eficiência) utilizando uma análise de variância (teste-F) com 95% de confiança. Com isso pode-se concluir que há uma sinergia no uso dos dois produtos e que, se aplicado, poderá trazer ganhos financeiros e ambientais para o processo devido à redução de matéria-prima vinda de outros estados em detrimento dos tensoativos de baixo custo fabricados na indústria local.

Introdução

A indústria do petróleo é uma das áreas de maiores influências econômicas e políticas da atualidade, não somente na geração e movimentação de capital como também no desenvolvimento de tecnologias, sendo aproximadamente 90% da energia consumida no planeta tem origem em combustíveis fósseis (Cardoso, 2006).

Na produção de petróleo a geração de resíduos pode ser encontrada em todas as etapas do seu processamento, desde a exploração de poços, à sua perfuração e produção, refino e transporte. Dentre os resíduos, a água produzida é o de maior volume (Brito, 2015) e, portanto, o que mais preponderantemente afeta os custos e a sustentabilidade das operações. No Brasil, os volumes tanto de água produzida quanto injetada já superam a produção de petróleo, na medida em que os campos entram em sua maioridade (Brito, 2015).

Apesar da enorme influência desse tipo de combustíveis e derivados na sociedade de consumo atual, o desenvolvimento da consciência ambiental a nível mundial tem dado origem a movimentos no sentido de promover a busca por novas fontes energéticas e ao mesmo tempo exigir das empresas maior responsabilidade com o meio ambiente. A água geralmente é produzida naturalmente em poços de petróleo devido ao mecanismo de produção do poço que, tipicamente produz uma mistura de gás, óleo e água.

Gás, óleo e água são separados em vasos separadores bifásicos ou trifásicos durante o processamento primário do petróleo. Parte da água pode ser descartada ou reinjetada, principalmente quando estes são maduros e já se encontra em fase descendente de produção, como forma de estimulação da produção. Essas estimulações tendem a aumentar a produção de água associada ao óleo. A composição e quantidade de água produzida podem ser bastante variáveis e dependem de uma grande quantidade de fatores, tais como: o reservatório explorado, a técnica de estimulação aplicada ao campo, idade de exploração do campo, engenharia do poço etc. (Thomas, 2001). O tratamento deste efluente é de fundamental importância para a manutenção da exploração do campo, bem como é um componente majoritário na otimização dos custos da empresa exploradora. Para conformidade ambiental das operações, a água a ser descartada deve  seguir normativas do Ministério de Meio Ambiente no Brasil, seja o descarte em corpos hídricos terrestres ou marítimos.

Fica também sob a responsabilidade deste órgão a fiscalização do atendimento à legislação, a aplicação de multas, liberação de licenças etc. Desta forma, destaca-se a importância, para a continuidade das operações, o correto tratamento desse efluente, o que tem motivado investimentos em pesquisa e desenvolvimento de processos mais eficientes e menos custosos. Na separação água-hidrocarbonetos têm se destacado pesquisas com processos de tratamento biológicos (Silva F. C., 2013 e Menezes et al., 2011), métodos gravitacionais (Junior, 2006 e Silva F. C., 2013), tratamentos químicos (Clarisse et al., 2013), processos fotoelétricos (Mosfera & Tir, 2004), de filtração e também a combinação de dois ou mais dos métodos citados (Silva et al., 2015). A escolha do método, ou combinação deles, a ser aplicada em cada caso requer conhecimento da composição e quantidade de efluente a ser tradado, o destino do descarte, a legislação adequada, a localização da planta de processo (onshore ou offshore), etc. Este trabalho objetiva avaliar o efeito do uso simultâneo de tensoativos e polieletrólitos para o tratamento da água produzida para adequação aos parâmetros que atendam as legislações nacionais.. Serão avaliados tensoativos de baixo custo e de produção local, em detrimento de produtos químicos usados comercialmente de alto valor e produzidos em outros estados ou mesmo importados.

Esses produtos químicos serão também combinados para estudar o efeito sinérgico das metodologias de tratamento. O capítulo 2 apresenta o cenário da produção de petróleo, sua relação com o meio ambiente e legislação ambiental para o tratamento de água produzida, elencando as metodologias mais aplicadas mundialmente. No capítulo 3 as metodologias utilizadas neste trabalho são apresentadas, ao passo que o capítulo 4 refere-se à análise e discussão dos resultados obtidos nesta pesquisa. O capítulo 5 resume as observações deste trabalho e propõe etapas subsequentes de pesquisa.

Autor: Breno da Silva Rocha