Desarrollo de electrodos a base de grafito para la detección de microorganismos sésiles nativos en procesos de oil & gas

Abstract

La industria del Oil and Gas (O&G) abarca una amplia variedad de etapas, que van desde la perforación para la extracción de crudo (petróleo sin refinar) o gas, su separación y pretratamiento en instalaciones de superficie próximas a los pozos, hasta su refinado y posterior comercialización de los diferentes insumos químicos derivados. Dentro de la diversidad de procesos que involucra esta industria, enfrenta constantes desafíos técnicos y operativos, desde la extracción de hidrocarburos hasta la comercialización de productos derivados. Uno de los más importantes es la extracción de crudo de los yacimientos (Upstream). Los grandes volúmenes de agua que circulan a través de las instalaciones de superficie de los pozos de petróleo generan un ambiente propicio para el desarrollo de poblaciones microbianas. Su crecimiento y proliferación ocasionan serios problemas durante el proceso de extracción de petróleo. Entre los más relevantes, se incluyen la corrosión inducida por microorganismos (MIC por sus siglas en inglés Microbial Influenced Corrosion), la disminución de la calidad del crudo y afecciones a la salud por el incremento de H2S biogénico, la formación de sólidos dispersos como resultado de su actividad metabólica, reducción de la permeabilidad de la formación, así como también, la obstrucción de ductos y filtros por acumulación de lodos biológicos. En conjunto, estos aspectos con origen en la actividad biogénica, generan significativas pérdidas económicas y plantean desafíos medioambientales en la industria del O&G. Actualmente, la estrategia utilizada para mitigar la presencia de microorganismos en las instalaciones consiste en el tratamiento de los fluidos de proceso con compuestos químicos biocidas. Sin embargo, estos tratamientos son limitados y costosos. En Argentina, se estima que aproximadamente el 20 % del costo total de los aditivos químicos dosificados en el proceso de producción corresponde a biocidas, lo que equivale a un gasto anual alrededor de 13 millones de USD. Estos costos se deben, en parte, a la falta de herramientas eficientes de monitoreo y control microbiano que permitan evaluar el rendimiento de los biocidas aplicados, lo que afecta directamente los costos operativos (lifting cost) de los yacimientos. En este sentido, las metodologías habituales de diagnóstico microbiano en campo presentan importantes deficiencias. La principal técnica utilizada consiste en el crecimiento microbiano en caldos de cultivos (método del número más probable) que demora alrededor de 30 días en campo y solo permite detectar el 0,1 % de los microorganismos planctónicos presentes. Sin embargo, se ha demostrado que el mayor impacto en los fenómenos MIC se debe a microorganismos sésiles. Debido a la problemática de la corrosión microbiana en campo, sumado a la falta de sistemas de detección eficientes de microorganismos sésiles, en este trabajo de Tesis se propuso desarrollar una estrategia electroquímica de detección, capaz de identificar microorganismos sésiles nativos de las instalaciones de O&G a través de una señal puntual.