Copyright 2014, Instituto Brasileiro de Petrleo, Gs e Biocombustveis - IBP

Este Trabalho Tcnico foi preparado para apresentao na Rio Oil & Gas Expo and Conference 2014, realizado no perodo de 15 a

18 de setembro de 2014, no Rio de Janeiro. Este Trabalho Tcnico foi selecionado para apresentao pelo Comit Tcnico do evento,

seguindo as informaes contidas no trabalho completo submetido pelo(s) autor(es). Os organizadores no iro traduzir ou corrigir

os textos recebidos. O material conforme, apresentado, no necessariamente reflete as opinies do Instituto Brasileiro de Petrleo,

Gs e Biocombustveis, Scios e Representantes. de conhecimento e aprovao do(s) autor(es) que este Trabalho Tcnico seja

publicado nos Anais da Rio Oil & Gas Expo and Conference 2014.

______________________________ 1 Graduando em Engenharia de Petrleo UFERSA/DCAT

2 Doutor em Engenharia Qumica, Professor do curso de Engenharia de Petrleo UFERSA/DCAT

IBP2197_14

ANLISE DOS MTODOS DE TRATAMENTO DE GUA

PRODUZIDA NA INDSTRIA DO PETRLEO

Filipe A. M. de Souza1, Lucas M. M. Maia

1, Rossana M. L. Sampaio

1,

Jackson F. da Silva1, Andr L. N. Mota

2

Resumo

No processo de extrao do petrleo e gs, ocorre tambm a extrao de gua, conhecida como gua produzida. A gua

produzida, aps separada do petrleo, ainda contm fraes de leo, em varias formas, alm de minerais dissolvidos

oriundos da formao entre outros contaminantes. Muitos destes contaminantes so danosos ao meio ambiente, devendo

ter um tratamento adequado. As leis que regulamentam as emisses da gua produzida estabelecem o limite de descarte

de apenas um nico parmetro: o teor de leos e graxas. Contudo, estas mesmas normas estabelecem que deva haver o

monitoramento de diversos outros parmetros e ainda que as empresas devam apresentar propostas de reduo destes

valores de teor e graxas. O objetivo desse trabalho de analisar alguns tipos de tratamento da gua produzida

disponveis, buscando qualific-los e classific-los quanto ao grau de remoo dos contaminantes. Os mtodos aqui

estudados foram: adsoro, troca inica, separao por membrana, tratamento biolgico e processos oxidativos

avanados (POA). Foi possvel chegar a concluso que de fato, existe mtodos de tratamento que se sobrepem em

relao a outros, mas de uma forma generalizada, cada mtodo tem suas particularidades, fazendo com que suas

aplicaes se tornem especificas. Dentre os processos de separao, o mtodo de adsoro por carvo ativo se destaca,

apresentando um rendimento de 91% de remoo de impurezas. Os resultados do tratamento biolgico esto ligados ao

tipo de micro-organismos e o tipo de reator que vai ser utilizado. A troca inica eficiente para suavizar a elevada

dureza das guas ou a purificao da mesma, necessitando de um pr-tratamento. Esse pr-tratamento, pode ser

realizado pelos POA, que pode ser usado com outros processos tanto em pr-tratamento quanto em ps-tratamento com

a finalidade de reduzir a toxicidade das guas residuais ou, se possvel, degradar completamente os compostos

orgnicos.

Abstract

In the extraction of oil and gas, there is the also extraction of water, known as produced water . After separated from oil,

the produced water still contains oil fractions in various forms, dissolved minerals and other contaminants. Many of

these contaminants are harmful to the environment and they need a proper treatment. The disposal laws of produced

water set a only one limit parameter: oil and grease. However, these same rules provide a monitoring of various other

parameters and the firms should submit proposals to reduce these values . The aim of this paper is to analyze some types

of produced water treatment, qualify them and classify them according to contaminant removal. The methods studied

were: adsorption , ion exchange , membrane separation, biological treatment and advanced oxidation processes (AOP).

It was possible to reach the conclusion that some treatment methods are better than others, but each method has its own

peculiarities and become your applications very specific. Among the processes of separation, the adsorption method by

charcoal obtain 91 % of impurities removal. The results of the biological treatment are linked to the kind of the

microorganisms and the reactor that will be used. The ion exchange is effective to smooth the high hardness of water or

the his purification, but it requires a pretreatment. This pretreatment can be accomplished by POA , which can be used

with other processes in pretreatment or post treatment in order to reduce the toxicity of waste water or obtaining a

completely degrade of the organic compounds.

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1. Introduo

Durante o processo de extrao do petrleo e gs, ocorre tambm a extrao de gua, tambm conhecida como

gua produzida (AP), que igualmente se encontra presente nos reservatrios de petrleo, nas formaes subterrneas. A

gua produzida, aps separada do petrleo, ainda contm fraes de leo,nas formas livre, disperso, emulsiona e

dissolvido, alm de minerais dissolvidos na formao, compostos qumicos residuais da produo, slidos da produo,

microrganismos e gases dissolvidos. Dessa forma, a AP considerada como um subproduto e um efluente da indstria

do petrleo e como tal deve ser tratada e descartada j que muitos dos contaminantes presentes na mesma so danosos

ao meio ambiente, e com elevado grau de toxicidade.

Estimam-se, conforme dados apresentados por Ahmadum (2009), que so produzidos diariamente 250 milhes

de barris por dia de gua de produo no mundo inteiro. J no Brasil, a produo aproximada de AP de 3,8 milhes de

barris por dia (NUNES, 2010).

Segundo Lima et al. (2001), a disposio de guas residurias no solo podem provocar contaminao do lenol

fretico ou o acmulo de produtos txicos em plantas e animais. Se lanados em cursos de gua, esses efluentes podem

provocar a destruio da vida aqutica ali existente. Os riscos ambientais, associados gua produzida, podem variar

em funo da composio da gua, das caractersticas do local em que ela ocorre e da sua disposio final. O crescente

aumento na produo de gua produzida tem levado as empresas petrolferas em voltar sua ateno no gerenciamento da

mesma, podendo ocorrer na forma de descarte, injeo ou seu reuso, o qual, atualmente, j vem acontecendo,

considerando como ponto primordial que este gerenciamento deve ocorrer de forma segura ao ambiente e atendendo as

necessidades econmicas, que a reduo de custos. As principais causas potenciais de perigo atribudas gua

produzida podem ser: alta salinidade, slidos suspensos, presena de metais pesados, presena de orgnicos insolveis,

presena de orgnicos solveis, presena de produtos qumicos e radioatividade.

Apesar disso, ao que se refere s leis que regulamentam as emisses da gua produzida pelas instalaes

onshore e offshore, elas estabelecem o limite de descarte de apenas um nico parmetro: o teor de leos e graxas

(TOG). A Resoluo CONAMA 393/07 estabelece os limites de descarte para gua produzida, que dever obedecer

concentrao mdia aritmtica simples mensal de leos e graxas de at 29 mg/L, com valor mximo dirio de 42 mg/L.

J as especificaes gerais de qualidade de AP para reinjeo ou para descarte em guas superficiais so de menos de 10

mg/L de SDT (Slidos dissolvidos totais) e menos que 42 mg/L de TOG (BADER, 2007). As limitaes so devidas

tanto o leo quanto os SDT poderem obstruir os poros da rocha-reservatrio de petrleo, estes ltimos ao se

precipitarem quimicamente. A prtica de injeo de AP no Brasil ainda deve atender Resoluo CONAMA n 396, a

qual trata da classificao das guas subterrneas. Contudo, estas mesmas normas estabelecem que deva haver o

monitoramento de diversos outros parmetros e ainda que as empresas devam apresentar propostas de reduo destes

valores de teor e graxas, buscando o reuso da gua que desperdiada em emissrios marinhos. Alm dos agentes

txicos presentes na gua produzida devido aos hidrocarbonetos de petrleo, a gua produzida ainda apresenta

quantidades elevadas de outros produtos qumicos txicos que so adicionados durante o processo de extrao do

petrleo como: inibidores de corroso e incrustao, desemulsificantes, polieletrlitos, entre outros. Alm disso,

medida que o poo petrolfero envelhece, os chamados campos maduros, a produo de gua pode chegar valores

prximos a 100% em termos de volume, em virtude do decaimento da produo de leo e gs.

Com isso, a indstria busca cada vez mais por mtodos alternativos de tratamento, que visam recuperar a gua

para reuso ou reduzir os ndices de poluentes (TOG - teor de leo e graxas). A finalidade desse trabalho comparar

alguns desses mtodos atravs de estudos feitos por diversos autores. Dessa forma, foi analisados o emprego no

tratamento da gua produzida dos seguintes mtodos: adsoro, troca inica, separao por membrana, processos

biolgicos e processos oxidativos avanados.

2. Mtodos de Tratamento

2.1 Adsoro

O mecanismo de adsoro tem sido utilizado como um processo fsico-qumico durante muitos anos, contudo o

desenvolvimento desta tecnologia para aplicar-se em processos industriais como purificador e separador recente

(SILVA, 2000).

Esse processo foi desenvolvido baseado na utilizao de leito fixo e fluidizado, colocando o slido adsorvente

em contato com uma alimentao de lquido ou gs. Assim, acontece a transferncia seletiva de componentes da fase

lquida para a superfcie do solido (adsorvente), ocorrendo um fenmeno fsico de separao, isto , uma transferncia

de massa. Quando ocorre o contato entre duas fases, o soluto (adsorvato) desloca-se por difuso da fase fluida at a

interface lquido-slido pois existe uma diferena de concentrao entre a soluo e a superfcie do adsorvente. Ao

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atingir a superfcie dissemina-se atravs dos microporos do adsorvente e finalmente adsorvido pelos stios ativos

(FONTES, 2010).

O processo de adsoro se destaca comparados aos demais em processos de separao em virtude de apresentar

uma vasta seletividade molecular, permitindo assim, a separao de vrios componentes a um baixo consumo

energtico. Para o processo de separao por adsoro se faz necessrio a priori a escolha do adsorvente, ou se

necessrio, o desenvolvimento de um adsorvente adequado para a separao desejada. E para tanto, este material deve

agregar seletividade, estabilidade trmica, resistncia mecnica, e elevada capacidade de adsoro para se promover

uma separao unificando qualidade e economia. Neste processo, alguns fatores so contribuintes para que o processo

ocorra e seus efluentes se enquadrem no perfil das necessidades dos reagentes como: Temperatura, natureza do solvente,

ph da soluo, velocidade da adsoro, natureza do adsorvente, estrutura do poro, rea superficial do adsorvente.

Oliveira (2012), realizou o processo de adsoro com carvo aditivo como adsorvente, conseguiu remover

cerca de 91% do petrleo da gua, assim confirma Kalichevsky e Kobe (1958), onde afirmam que o carvo aditivo

remove impurezas no petrleo em suspenso. Para Fontes (2010), em experimento com ensaio salino de diatomita,

apresentou um bom resultado para remoo de ons de cobre e zinco, no entanto precisa ser testado com ons de metais

mais pesados para aplicao em gua produzidas.

2.2 Troca Inica

A troca inica uma reao qumica reversvel, onde ons de uma soluo so trocados por outros ons ligados

a um leito de resina imobilizado. No tratamento de gua produzida, a remoo de ons de metais pesados pode ser

realizada por meio de resina de troca catinica em leito recheado ou coluna. Como o leito de resina facilmente

obstrudo pelo leo disperso e pelos slidos suspensos, torna-se necessrio fazer um pr-tratamento da gua produzida,

fazendo o uso de meios filtrantes que so instalados jusante do sistema de tratamento.

Esse processo normalmente possui um nmero extra de leitos para que no ocorra uma reduo na capacidade

de tratamento da resina, durante o processo de regenerao. A escolha adequada do sistema de troca inica

fundamental para que se possa garantir a boa eficincia, e necessrio fazer a realizao de ensaios preliminares em

laboratrios antes da escolha do tipo de resina a ser utilizado na indstria, pois, no caso de tratamento de gua

produzida, as resinas devem ser escolhidas para dar seletividade preferencial aos ons de metais mais pesados uma vez

que outros ctions tambm estaro presentes nestas guas.

Segundo Perry e Chilton (1984), a troca inica uma tecnologia mais eficiente para suavizar a elevada dureza

das guas ou a purificao da mesma, tambm as resinas no acarretam nenhum risco a sade no processo de tratamento

da gua para fins de potabilidade e atualmente so disponveis em vrias configuraes e capacidades de produo. A

classificao dos trocadores inicos podem ser orgnicos, inorgnicos, pela sua estrutura, e pelo grupo funcional.

2.3 Separao por Membranas (SPM)

Processos de separao por membranas caracterizam-se pela passagem de uma suspenso ou soluo atravs de

uma membrana, ocorrendo separao seletiva dos componentes, sob o efeito de uma fora motriz que proporcione o

transporte de matria (Bhave et al., 1991). Logo, a membrana faz a funo de uma barreira seletiva, permitindo a

passagem de determinados componentes enquanto impede a passagem de outros. O mtodo apresenta sempre

membranas artificias que consistem em uma corrente de entrada: a alimentao; e duas correntes de sada: o retido (ou

concentrado) e o permeado (ou purificado). A alimentao a corrente que entra do lado do retido, o retido a parte da

alimentao que no atravessa a membrana e o permeado a parte da alimentao que atravessa a membrana. Como a

membrana retm parte do soluto, a corrente de retido rica em soluto, enquanto a de permeado constituda por

solvente puro ou quase puro. Os principais processos de membranas utilizam como fora motriz o gradiente de potencial

qumico e/ou o gradiente de potencial eltrico. Como a maioria dos processos ocorrem em condies isotrmicas, o

gradiente de potencial qumico expresso em termos do gradiente de presso. Assim sendo, a fora que provoca o

escoamento atravs da membrana resultante da diferena de presso efetiva entre o lado do retido e o lado do

permeado. A fora motriz tambm pode ser equivalente diferena de concentrao.

Os principais processos de separao por membranas so: Microfiltrao (MF); Ultrafiltrao (UF);

Nanofiltrao (NF); e Osmose Reversa (OR).

A taxa de recuperao de gua depende basicamente das caractersticas da corrente de alimentao e pode

chegar at 95 % em tratamento da gua produzida por SPM. Alguns fenmenos afetam o desempenho dos sistemas de

membranas, os principais so: formao de depsitos (fouling), polarizao de concentraes e formao de biofilme.

Estes fenmenos esto relacionados pelas caractersticas da gua ou efluente; mecanismos de transferncia de massa;

interao dos contaminantes com a membrana e condies de operao do sistema.

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2.3.1 Formao de depsitos (fouling)

O fenmeno de formao de depsitos, tambm chamado de fouling definido como a deposio, reversvel ou

irreversvel, de partculas retidas, coloides, emulses, suspenses, macromolculas e sais dentro ou sobre a superfcie da

membrana (Mulder, 1996). Madaeni (1999) adotou uma classificao das tcnicas de minimizao do fouling de acordo

com a estratgia utilizada:

pr-tratamento da corrente de alimentao: remoo de compostos diversos (leo suspenso, slidos,

microrganismos, compostos oxidados etc.); ajuste de pH ou da concentrao inica;

alterao das condies operacionais: reduo de presso; relaxamento; fluxo intermitente e pulsante;

retrolavagem com o fluxo permeado e com ar; borbulhamento de ar;

limpeza qumica das membranas: uso de hidrxido de sdio; detergentes e desinfetantes;

modificao nas membranas: alterao da superfcie da membrana; alterao da morfologia da

membrana.

Em relao modificao nas membranas, a tecnologia de membranas j vem sendo utilizada para

tratamento de guas oleosas. Entre as vantagens dessas membranas esto a elevada resistncia a altas temperaturas,

resistncia ao fouling, mesmo a altas concentraes de leo e resistncia a agentes de limpeza mais agressivos (Bader

2007; Ebrahimi et al., 2010). Entretanto, as membranas cermicas atualmente utilizadas so a base de alumina e, por

essa razo, possuem um processo de produo com custos elevados, limitando a sua aplicao industrial (Vasanth;

Pugazhenthi; Uppaluri, 2011).

2.3.2 Polarizao de Concentrao

A polarizao de concentrao consiste na formao de um gradiente de concentrao na camada de soluo

imediatamente adjacente superfcie da membrana. No lado da alimentao apresenta um aumento na concentrao do

componente retido e a situao oposta ocorre no lado do permeado. Esse fenmeno intrnseco ao processo e representa

um aumento na resistncia a permeao atravs da membrana que, dessa forma, reduz o fluxo e a seletividade da

membrana (Baker, 2004). Este fenmeno resulta da separao de solutos maiores que o dimetro dos poros das

membranas, os compostos que so rejeitados pela membrana tendem a formar uma camada sobre a sua superfcie e

dependendo do tipo de soluto esta camada pode ser bastante viscosa ou se tornar um gel, ocorrendo assim, uma perda no

fluxo.

No tratamento de gua produzida, existem alguns mtodos para aumentar o fluxo em sistemas de microfiltrao

e ultrafiltrao para reduzir a polarizao de concentrao, so eles: reduo da presso, reduo dos slidos na

alimentao, e reduo da concentrao na superfcie da membrana. Este ltimo o mais prtico e pode ser feito atravs

do baixo fator de concentrao, mistura perpendicular e aumento da taxa de retro transporte. J esse aumento,

realizado geralmente por altos gradientes de velocidade, aumento de temperatura e canais estreitos/curtos, (Mierzwa,

2010). Ainda segundo Mierzwa (2010), foi elaborada uma representao da influncia do fenmeno de polarizao e

depsitos no fluxo atravs de membranas, o qual observou-se que depois de um certo tempo o fluxo devido a

polarizao de concentrao permanece constante. De fato, quando a presso aumentada, o fluxo tambm aumenta.

Contudo, aps determinado valor de presso, uma elevao adicional desse parmetro no resulta em elevao adicional

de fluxo. Esse fluxo mximo chamado de fluxo limite (Mulder, 1996).

2.3.3 Formao de Biofilme

A formao de biofilme pouco comum em tratamento de gua produzida da indstria petrolfera, pois h

necessidade da presena e ao bacteriana para que o fenmeno ocorra. Devido elevada presena de txicos na gua

produzida, poucos microrganismos podem sobreviver, entretanto, podem ocorrer a no extino de bactrias redutoras

de sulfato (BRS) e bactrias anaerbias, de modo geral (Fakhru'l-Razi et al., 2009). Refere-se formao de uma

camada viscosa sobre a superfcie da membrana, equivalente do acmulo de microrganismos. um processo resultante

dos mecanismos de adeso e crescimento.

Em qualquer situao a ocorrncia de biofilme reduz o desempenho do sistema. Os seus efeitos so mais

pronunciados em sistemas de nanofiltrao e osmose reversa. A razo para isto a pequena espessura e a fragilidade das

membranas. Nos sistemas de micro e ultrafiltrao, pode acentuar a perda de fluxo pelo aprisionamento de partculas

(Mierzwa, 2010).

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2.4 Tratamento Biolgico

Damasceno et al (2007) estudou a remoo de fenol de gua residuria de uma refinaria de petrleo por

Aspergillus niger AN400 com reatores caseiros em batelada sem agitao e com aerao artificial. Para o estudo foram

utilizados quatro reatores, sendo: um de controle (C), contendo apenas o efluente, dois reatores contendo o efluente mais

a biomassa fngica dispersa (F), sendo um deles acrescido de acar refinado na concentrao de 0,5 mg/L (FA), e um

quarto reator contendo efluente e biomassa fngica imobilizada (FiA), adicionado de 0,5 mg/L de acar refinado.

Todos os reatores, com exceo do controle, apresentaram remoo significativas de DQO (demanda qumica de

oxignio), correspondentes a 82% no reator FiA, 85% no reator FA, e 95,5% no reator F. Portando, o emprego da

espcie Aspergillus niger AN400 vivel para o tratamento de efluentes de indstria petroqumica, pois ela demostrou

ser mais econmicas por no precisar de aditivos, e mostrou ser mais eficientes do que as outras.

Tonini et al (2011) estudaram as diversas espcies de microrganismos para saber qual a melhor espcime a ser

utilizada no tratamento de gua produzida, assim ela usando tcnicas de biologia molecular em diferentes culturas com

diferentes caractersticas especificas de microrganismos possvel identificar os que produzem maior eficincia no

tratamento de gua produzida.

2.5 Processos Oxidativos Avanados (POA)

Segundo Mota (2010), os processos oxidativos avanados so tecnologias que tem como caracterstica a

gerao de radicais hidroxila, substncias que so altamente reativas e no-seletivas, empregada na degradao de

compostos orgnicos txicos presentes em um meio (como efluentes e solos).

Esses radicais tem potencial de oxidao de 2,8 V, menor apenas do que o do fluor, que de 3,03 V. Esses

processos so limpos e no seletivos, podendo degradar inmeros compostos, independentemente da presena de outros,

alm disso, podem ser usados para destruir compostos orgnicos tanto em fase aquosa, como em fase gasosa ou

adsorvidos numa matriz slida (Teixeira; Jardim, 2004). Segundo Mansilla et al (1997), os radicais hidroxila podero

ser gerados atravs de reaes envolvendo oxidantes fortes, como oznio (O3) e perxido de hidrognio (H2O2),

semicondutores, como dixido de titnio (TiO2) e xido de zinco (ZnO) e irradiao ultravioleta (UV). Entre os POA

que empregam a irradiao UV, destacam-se os processos: O3/UV; H2O2/UV; foto-Fenton (Fe2+

/H2O2/UV); e o

TiO2/UV. Dentre os processos sem irradiao: Fenton (Fe2+

/H2O2), oxidao eletroqumica, ozonizao (O3).

Segundo Mota (2010), os estudos realizados com os POA so promissores, podendo reduzir a carga de

poluio orgnica de guas residuais, em muitas das investigaes, a nveis desprezveis. Mesmo quando no so

completamente degradados, h uma grande reduo da toxicidade das guas residuais, que permite um subsequente

tratamento biolgico. Esta capacidade dos POA de degradar completamente a carga orgnica ou convert-lo em

produtos que permitem tratamento biolgico extremamente importante na indstria do petrleo, uma vez que permitem

a reutilizao da gua para fins mais produtivos, como irrigao, ou no processo de produo em si, reduzindo a

impacto ambiental causado pelo descarte ou reduo dos custos de consumo de gua presentes em praticamente todas as

etapas de produo de petrleo.

Teixeira e Jardim (2004) ainda citam uma srie de vantagens da utilizao dos POA: mineralizam o poluente e

no somente transferem-no de fase; so bastantes usados para compostos refratrios a outros tratamentos; transformam

produtos refratrios em compostos biodegradveis; podem ser usados com outros processos (pr e ps tratamento);

possuem forte poder oxidante, com cintica de reao elevada; geralmente no necessitam um ps tratamento ou

disposio final; tendo sido usado oxidante suficiente, mineralizam o contaminante e no formam subprodutos;

geralmente, melhoram as qualidades organolpticas da gua tratada; em muitos casos, consomem menos energia,

acarretando menor custo; possibilitam tratamento in situ.

2.5.1 Fenton/Foto-Fenton

O processo foto-Fenton um processo que consiste em duas etapas: na primeira, os radicais hidroxila so

formados a partir da reao entre ons ferrosos e perxido de hidrognio (reao de Fenton), ocorrendo a oxidao do

ferro a Fe3+

. Em seguida, com a incidncia de radiao UV no meio reacional, ocorre a fotlise dos complexos de Fe3+

hidrolisados, gerando mais radicais hidroxila e restaurando-os a ons ferrosos (Fe2+

).

Mota (2010) aplicou o processo foto-Fenton na degradao dos poluentes orgnicos da gua produzida,

utilizando duas fontes de emisso de radiao UV: lmpadas de luz negra e radiao solar. Em termos de degradao da

matria orgnica foi verificado que o tratamento da gua produzida pelo processo foto-Fenton apresentou resultados

bastante satisfatrios, em certas condies experimentais, chegando a reduzir , praticamente, zero a carga orgnica

inicial., utilizando radiao solar, esta, inclusive, mostrando mais eficiente que a radiao emitida pelas lmpadas. O

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autor cita que a possibilidade aproveitar a radiao solar neste processo representa um fator-chave para reduo de

custos de operao do sistema foto-Fenton.

Moraes (2003), empregou o processo foto-Fenton no tratamento da gua produzida e constatou um efeito

oscilatrios no processo de degradao da matria orgnica presente na gua produzida, com reduo dos valores

seguida de um aumento e, posterior reduo. Este mesmo comportamento tambm foi constatado por Mota (2010) em

determinados ensaios de degradao com a gua produzida. Os autores atriburam esse efeito ao efluente conter ainda

fraes de leo disperso e livre. Assim, medida que ocorre a degradao dos compostos orgnicos dissolvidos, parte

dos compostos que esto dispersos passa para a fase dissolvida, sendo tambm degradados.

2.5.2 TiO2/UV

O princpio da foto-catlise heterognea baseia-se na ativao de um material particulado semicondutor (CdS,

TiO2, ZnO, WO3 etc.) pela ao de radiao de comprimento de onda apropriado. O TiO2 tem sido extensivamente

estudado e utilizado como fotocatalizador, devido sua elevada atividade, propriedades fsicas e qumicas desejveis,

baixo custo e disponibilidade.

Bessa et al. (2001) estudaram o tratamento da gua produzida pelo processo fotocataltico utilizando TiO2/UV,

com adio de H2O2. Anlises cromatogrficas mostraram a complexidade do efluente, no sendo identificada a maioria

dos compostos presentes no meio. Contudo, pode ser observada uma considervel reduo dos picos do cromatograma,

evidenciando uma degradao dos poluentes e a presena de alguns alcanos (considerados no-txicos) no efluente

tratado. A adio do H2O2 no processo fotocataltico mostrou-se dispensvel e indesejvel devido aos efeitos corrosivos

desta substncia e, desta forma, danosos aos catalisadores (TiO2).

2.5.3 Eletroqumica

Santos et al (2005) estudou a possibilidade de aplicao da tecnologia eletroqumica no tratamento da gua

produzida de petrleo, foi observada a influncia da concentrao da gua produzida e da densidade de corrente. A

metodologia se mostrou bastante eficaz para o tratamento da soluo diluda, sendo que foi observada a reduo de

100% de carbono aps 8 horas de eletrlise. Os estudos confirmaram a aplicabilidade da tecnologia eletroqumica no

tratamento de efluentes da extrao do petrleo pela flotao, eletrodeposio dos metais e ou oxidao direta.

3. Discusses

O processo de adsoro apresenta uma vasta seletividade molecular que permite a separao de vrios

componentes a um baixo consumo energtico, se comparados aos demais mtodos de separao. Porm, em

contrapartida a escolha do adsorvente algo que deve ser feito com bastante prudncia, pois certas caractersticas do

mesmo so determinantes para o sucesso do processo, tais como: temperatura, natureza do solvente, ph da soluo,

velocidade da adsoro, natureza do adsorvente, estrutura do poro, rea superficial do adsorvente. Devido a dificuldade

de encontrar adsorventes com tais particularidades, s vezes faz-se necessrio, o desenvolvimento de um adsorvente

adequado para determinada separao que se deseja realizar. Segundo estudos analisados, esse mtodo pode remover at

91% do petrleo da gua, utilizando como o adsorvente o carvo aditivo. Mas tambm comprovou-se que tal eficincia

do carvo aditivo remove apenas as impurezas no petrleo em suspenso.

Para o mtodo de troca inica necessrio fazer um pr-tratamento da gua produzida devido obstruo do

leito de resina atravs da ao do leo disperso e dos slidos em suspenso. Outra desvantagem que no tratamento de

gua produzida, as resinas devem ser escolhidas para dar seletividade preferencial aos ons de metais mais pesados e por

isso a necessidade de realizao de ensaios preliminares em laboratrios antes da escolha do tipo de resina. Analisando

duas investigaes de tratamento de gua, uma contaminada de mercrio inorgnico e a outra de nitrato e sulfato foi

observado que na primeira obteve-se bons resultados, com uma reduo da concentrao de mercrio de 34 ppm,

enquanto que no segundo estudo no foi provada a mesma eficincia do mtodo, pois chegou-se a uma variao de

remoo de apenas 0,03% da concentrao do contaminante.

O processo de separao por membranas apresenta grande potencial para uso em tratamento de gua e

efluentes. Porm, vale salientar que para a boa atuao do mesmo necessrio entender os fenmenos que influenciam o

seu desempenho, para que posteriormente possa se obter uma soluo eficaz para esses problemas operacionais,

principalmente os decorrentes de formao de depsitos (fouling), polarizao de concentraes e formao de biofilme.

Alm disso, deve se analisar com cuidado cada tratamento especfico de gua produzida, pois existem varias membranas

(MF, UF, NF, OR) com caractersticas particulares para cada situao. Analisando alguns estudos recentes sobre

processos de separao por membranas e comparando-os, foram notadas algumas vantagens significativas: capacidade

de gerar permeados com qualidade aceitvel; retm gotas de leo com dimenses de at 0,1 m; a utilizao de produtos

qumicos no sempre necessria; e proporciona baixos custos operacionais quando comparado com os processos

usuais.

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Em relao ao processo biolgico, foi provado a remoo de fenol de gua residuria atravs do uso do fungo

Aspergillus niger AN400, com exceo do reator de controle que no apresentou resultados significativos, todos os

demais ofereceu bons ndices de eficincia: 82% no reator FiA, 85% no reator FA, e 95,5% no reator F. Outro benefcio

do processo biolgico a no necessidade do uso de aditivos, o que barateia o mtodo.

Os POA so processos limpos e no seletivos, podendo degradar inmeros compostos, independentemente da

presena de outros, alm disso, podem ser usados para destruir compostos orgnicos tanto em fase aquosa, como em

fase gasosa ou adsorvidos numa matriz slida. Mesmo quando no degradam completamente a matria orgnica

presente na gua produzida, possibilitam uma reduo da toxicidade das guas residuais, que permite um subsequente

tratamento biolgico. Os POA so mtodos que vem sendo estudados extensivamente, pois representam uma importante

alternativa para a degradao dos poluentes orgnicos txicos presentes na gua produzida. A reao de Fenton como

POA implica em uma velocidade de reao limitada pela velocidade de difuso devido a alta atividade do radical OH.

Possibilidade de utilizar radiao solar no processo foto-Fenton, representa um fator importante para reduo dos custos

operacionais. A ozonizao outro POA, o qual apresenta algumas vantagens, tais como: baixos custos de instalao e

operao, a gua ozonizada mais eficiente na degradao de poluentes e no agressiva para a maioria dos

organismos, uma vez que nenhum aditivo adicionado gua. Entretanto, sua aplicao em grandes volumes de

efluentes industriais limitada, em funo da demanda de energia eltrica. O uso do dixido de titnio (TiO2) tambm

apresenta bastantes pontos a seu favor como elevada atividade, propriedades fsicas e qumicas desejveis, baixo custo e

disponibilidade. Estudos ainda devem ser feito para a aplicabilidade dos POA no tratamento da gua produzida, visando

otimizar o uso dos reagentes empregados nos processos e ampliao de escala.

4. Concluses

Analisando diversos estudos de vrios autores e comparando-os, foi possvel chegar a concluso que de fato,

existe mtodos de tratamento da gua produzida que se sobrepem em relao a outros. Mas de uma forma generalizada,

cada mtodo tem suas particularidades e isso faz com que suas aplicaes tambm se tornem especificas. Assim sendo, a

viabilidade de determinada tcnica varia de acordo com a finalidade e a forma de como ser desenvolvido o processo de

tratamento.

Caso seja possvel a aplicao de um processo de separao no tratamento de gua, o ideal que se use o

tratamento por adsoro, pois o mesmo se destaca dos demais devido a vasta seletividade molecular que permite a

separao de vrios componentes a um baixo consumo energtico, chegando a valores altos dependendo do adsorvente

utilizado, como por exemplo, 91% de remoo de impurezas em suspenso com o uso de carvo aditivo como o

adsorvente.

A troca inica recomendada quando se deseja a remoo de ons de metais pesados. Apresenta um valor

econmico alto, pois para a utilizao desse mtodo necessrio realizao de ensaios preliminares em laboratrios

antes da escolha do tipo de resina e um pr-tratamento da gua produzida. Em compensao a troca inica uma das

tecnologias mais eficientes para suavizar a elevada dureza das guas ou a purificao da mesma, alm das resinas

estarem atualmente disponveis em vrias configuraes e capacidades de produo, as mesmas no acarretam nenhum

risco sade no processo de tratamento da gua para fins de potabilidade.

A separao pro membranas tambm uma boa alternativa quando se trata de processos de separao. No

entanto, por apresentar desempenho bastante varivel devido a influencia que alguns fenmenos (fouling, polarizao de

concentraes e formao de biofilme) tm sobre o processo, e por existirem varias tipos de membranas (MF, UF, NF,

OR), na qual, cada uma tem suas caractersticas para atenderem diferentes especificaes de um dado tratamento, o

SPM normalmente usado associado aos mtodos tradicionais, fazendo o papel de um complemento para aumentar a

eficincia do tratamento.

O tratamento biolgico, embora tenha apresentado bons resultados, ainda assim os mesmos esto muito ligados

ao tipo de micro-organismos, o tipo de reator que vai ser utilizado e ainda dependem do grau de toxicidade do efluente.

Os POA podem ser usados para degradar compostos orgnicos tanto em fase aquosa, como em fase gasosa ou

adsorvidos numa matriz slida e mesmo quando tais compostos orgnicos txicos no so completamente degradados,

h uma grande reduo da toxicidade das guas residuais, que permite o subsequente tratamento biolgico. Esse de fato

a principal funo do POA, os quais podem ser usados com outros processos tanto em pr-tratamento quanto em ps-

tratamento, permitindo assim, a reutilizao da gua para fins mais produtivos, reduzindo o impacto ambiental causado

pelo descarte ou reduo dos custos de consumo de gua presentes em praticamente todas as etapas de produo de

petrleo. Outras vantagens desse mtodo so: Mineralizam o poluente e no somente transferem-no de fase; So muito

usados para compostos refratrios a outros tratamentos; Transformam produtos refratrios em compostos

biodegradveis; Tendo sido usado oxidante suficiente, mineralizam o contaminante e no formam subprodutos..

Rio Oil & Gas Expo and Conference 2014

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