Análisis del riesgo ambiental de la emulsión Rubiales - Agua por medio de la ecotoxicidad y biodegradabilidad

Abstract

Una de las alternativas para posibilitar el transporte de crudos pesados en Colombia es la tecnología de emulsiones. Esta opción se ha convertido, a través del tiempo, en una fuerte alternativa para maximizar la evacuación de crudos pesados y extra pesados por los oleoductos existentes en Colombia, sin embargo los riesgos ambientales asociados a un derrame durante su transporte no han sido establecidos. El presente estudio tiene como finalidad determinar de manera experimental el riesgo ambiental de la emulsión Rubiales por medio de análisis de ecotoxicidad y biodegradabilidad. El estudio que se relaciona en este documento ha sido dividido en tres partes. La primera, relaciona las características fisicoquímicas determinadas a la emulsión Rubiales y sus componentes (crudo Rubiales y surfactante Emulgrosson). En una segunda parte, se presenta el análisis del riesgo ambiental mediante pruebas de ecotoxicidad en organismos productores y consumidores acuáticos: Scenedesmus acutus, Daphnia pulex, Oreochromis sp. and Lactuca sativa, asociados a la exposición tanto de la emulsión como a los componentes de ésta. Finalmente, la evaluación de la persistencia en el ambiente de la emulsión Rubiales y sus componentes a partir de pruebas de biodegradabilidad rápida. La emulsión fue preparada en un circuito de pruebas fluido dinámicas en una planta piloto del Instituto Colombiano del Petróleo. La formulación estaba compuesta por crudo Rubiales 80% (V), agua 20 %(V); y emulgente Emulgrosson, 1300 ppm. Fueron empleadas pruebas estandarizadas para la caracterización fisicoquímica de la emulsión y sus componentes. La viscosidad de la emulsión fue 183 centipoises a 30°C; la del crudo 3980 cP y la del emulgente Emulgrosson, 65 cP. Respectivamente, la estabilidad fue superior a 30 días bajo condiciones estáticas y presentó distribución de tamaño de partícula bimodal, correspondiendo el 60% de la distribución de partículas de tamaño 25 micras y el 40% a 10 micras. La preparación de muestras de emulsión de crudo Rubiales, del crudo y del aditivo Emulgrosson siguieron las recomendaciones de Singer et al. (2000), y las modificaciones propuestas por Marram Grass y K'aihue (2003). Para la preparación de las diferentes concentraciones de surfactante fueron aplicadas las recomendaciones de las guías OECD (2000), para ensayos acuáticos de ecotoxicidad para sustancias y mezclas complejas. La biodegradabilidad rápida de los productos fue la recomendada por OECD 301C guide. El cálculo de CL50/CE50 con 95 % de limites de confianza usaron el método Probit, aplicando Statplus Professional y 2009. De acuerdo al WAF and CEWAF (Marram grass and Ka'aihue 2003), el crudo Rubiales y la emulsión Rubiales fueron catalogadas como nocivas para el medio ambiente acuático mientras que el emulgente Emulgrosson fue catalogado como tóxico, pero rápidamente biodegradable, lo cual representa un bajo riesgo para el medio ambiente. No se encontró interacción toxica entre el emulgente Emulgrosson y el crudo Rubiales para la mayoría de ensayos, aunque el crudo presentó un incremento de toxicidad cuando fue adicionado Emulgrosson en los ensayos de Daphnia pulex, probablemente como consecuencia de su estructura y actividad específica, causando disolución de la membranas del organismo. Fue observado un porcentaje de biodegradación del 16.5% para la emulsión Rubiales lo cual da referencia que este producto es menos recalcitrante al ambiente que el crudo Rubiales, que mostró una biodegradación del 11.0 % ; no obstante los resultados indican que no es rápidamente biodegradable en agua fresca, por lo tanto deben ser formuladas estrategias de mitigación y protocolos de manipulación.

The option of transportation of heavy crude by emulsion technology has become a strong alternative to maximize evacuation of heavy and extra heavy crude oil by pipelines in Colombia. However, the environmental risks associated with accidental spills of this substance during transport have not been established yet. The purpose of this work was to achieve that. This study was divided into three parts. First, physical and chemical characteristics of Rubiales crude oil, surfactant and Rubiales emulsion were measured. Then, was analyzed the environmental risk for Scenedesmus acutus, Daphnia pulex, Oreochromis sp. and Lactuca sativa by toxicity, associate with exposure to these substances. Finally, the Rubiales emulsion persistence in the environment, as well as their components, was tested by rapid biodegradability. The Rubiales Emulsion was prepared, in a dynamic fluid circuit tests in the Colombian Petroleum Institute. The emulsion was composed by Rubiales crude oil (70 % V,) water (30 %V) and surfactant - Emulgrosson (1300 ppm). Standard methods ware applied for analysis of physical characteristics. Viscosity at 30°C for crude was 3980 centipois (cP), for surfactant 65cP and Rubiales emulsion 183cP. The stability of Rubiales emulsion was greater than 30 days and bimodal distribution of particles (PSD): 60% Dp 25 micras and 40% Dp 10 micras. Preparation of Rubiales crude oil samples and Rubiales emulsion followed the recommendations of Singer et al. (2000), and modifications proposed by Marram grass and Ka'aihue (2003). For the preparation of the different concentrations of surfactant were applied the recommendations of the OECD guide (2000), for toxicological aquatic essays with substances and difficult miscellanies. The rapid biodegradability of the products was recommended by CDE 301C guide. Calculation of the CL50/CE50 with 95 % of confidence limits used the Probit method, applying Statplus Professional v 2009. According to the WAF and CEWAF (Marram grass and Ka'aihue 2003), the Rubiales crude oil and Rubiales emulsion were catalogued as harmful for the aquatic environment, whereas the surfactant -Emulgrosson was catalogued as poisonous in water, but rapidly biodegradable, which representing a lower risk for the environment. It was not found a poisonous interaction between the additive (surfactant-Emulgrosson) and the crude oil for the majority of essays, nevertheless the crude oil presented an increase of toxicity when Emulgrosson was added in the essays with Daphnia pulex. Probably, as a consequence of its structure and specific activity, causing the organism's membrane dissolution. A 16.5% biodegradation rate was observed for the Rubiales emulsion which means that this product is less recalcitrant to the environment than the crude Rubiales crude oil by its own biodegradation rate 11.0 %. Nevertheless, the results of biodegradability of the Rubiales emulsion indicate that is not rapidly biodegradable in fresh water. Therefore mitigation strategies and handling protocols must be formulated.