Caracterização de resíduo de borra de flotação de água oleosa de petróleo

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Materiais

Autores

Silva, D.C. (UFRN) ; Oliveira, G.V.B. (UFRN) ; Castro Dantas, T.N. (UFRN) ; Dantas Neto, A.A. (UFRN)

Resumo

No tratamento de efluentes de petróleo visando a remoção do óleo da água produzida por meio de flotação, é gerada uma borra que se apresenta como um grande desafio de tratamento. Os resíduos dessa borra extraídos em soxhlet passaram por etapas de caracterização por métodos de DRX, FRX e FT-IR. O DRX revelou a presença de quartzo (SiO2), calcita (CaCO3), pirita (FeS2) e Molibdenita (MoS2), enquanto o FRX validou a presença destes minerais pelas quantidades de enxofre (35,48%), ferro (28,16%) e frações residuais. Estas caracterizações revelaram a presença de minerais provenientes das formações geológicas, o que mostra que esses minerais estão sendo extraídos junto do óleo. Além disso, o FT-IR identificou taninos, oriundos do floculante.

Palavras chaves

borra de flotação; extração soxhlet; caracterização

Introdução

O petróleo é uma das mais importantes fontes de energia da atualidade, sendo responsável por grande parte dos combustíveis que são utilizados em todo o mundo e por boa parte da energia gerada pelas usinas termoelétricas (Pontes, 2002). Porém, além de gerar produtos de primeira importância como plásticos, tintas, gasolina e borracha sintética, atividades como perfuração, produção, transporte, processamento e distribuição geram resíduos sólidos e líquidos na forma de lamas, borras, efluentes líquidos e gasosos entre outros. Neste contexto, se tornam indispensáveis a sua redução, aplicação, aproveitamento, tratamento e destinação apropriada de acordo com a legislação ambiental (Mariano, 2005). Um dos grandes problemas enfrentados nas estações de tratamento é a geração da borra formada a partir do processo de flotação da água oleosa. Essa borra é formada durante a flotação do óleo por adição de um agente floculante e seu retorno para o início do processo causa a perda da especificação do percentual de água em óleo (BSW – Basic Sediments Water) e o retorno de correntes de óleo recuperadas, o que prejudica a função desta estação, diminuindo o rendimento da mesma. Com isso, a situação apresenta-se como um grande desafio de tratamento para descarte ou uma possível viabilidade de reaproveitamento. Mediante isso, este trabalho propõe-se a caracterizar a borra de flotação por meio de análises de DRX, FRX e FT-IR de modo a determinar os constituintes da borra e assim futuramente elaborar um método de tratamento que leve em conta todos os constituintes presentes na borra.

Material e métodos

A borra de flotação utilizada neste trabalho foi coletada no polo industrial de Guamaré, no estado do Rio Grande do Norte, junto às estações de tratamento de óleo e água. Materiais sólidos presentes na borra foram extraídos em extrator soxhlet, pois poderiam interferir na geração de dados de solubilidade. Uma amostra de 40g de borra, sem nenhum tratamento, foi submetida à extração exaustiva em extrator soxhlet, com diferentes solventes: clorofórmio, N-heptano e tolueno a cada etapa de extração e nessa sequência. A amostra de borra foi colocada em um cartucho confeccionado em papel filtro e previamente pesado, sendo este sistema colocado no interior do aparelho. Em seguida, um balão contendo o solvente é ajustado na parte inferior do aparelho, e na parte superior conecta-se um condensador de refluxo de dupla camisa. O solvente é então aquecido, vaporizando-se e condensando-se ao entrar em contato com o condensador, caindo lentamente no cilindro contendo o sistema amostra + filtro até encher o corpo do aparelho. Ao atingir o topo do tubo, o solvente é sifonado para dentro do balão, transportando a quantidade de substância extraída da amostra. O processo é repetido ao longo do tempo até que a extração esteja completa, fato evidenciado pela mudança de coloração do solvente que retorna ao balão após passar pelo sistema da amostra. A matéria orgânica da borra bruta, resíduos e o teor de água foram quantificados para a determinação da proporção de óleo, água e resíduo da borra de petróleo bruto. O soluto extraído pode ser isolado da solução por qualquer método usual de separação, sendo utilizado neste trabalho um sistema de rotoevaporação. Os resíduos insolúveis nesses solventes foram caracterizados por meio dos métodos de DRX, FRX e FT-IR.

Resultado e discussão

Observou-se que metade do material presente na borra foi solúvel em n- heptano (50,10%), o que leva a concluir que a borra possui caráter predominante de materiais parafínicos, contendo, assim, menos constituintes asfaltênicos pela baixa quantidade solúvel em tolueno (4,27%). Os resultados obtidos mostraram que a borra é composta por 8,09% de água, 87,64% de óleo e 4,26% de resíduos, sendo esta última parte da amostra separada e levada para análises químicas de caracterização, de modo a definir a natureza de sua composição. No DRX, obteve-se o difratograma de raios-X apresentado na Figura 1. O difratograma da amostra revela a presença de quartzo, calcita, pirita e Molibdenita. Essas fases podem ser provenientes de incrustações, de corrosão e/ou da solubilização de elementos por variação de pressão ou temperatura. O FRX apontou a presença de significativas quantidades de enxofre (35,48%), ferro (28,16) (certamente oriundo do processo de corrosão de tanques) e frações residuais de cátions. Já na Figura 2, observa-se o espectro dos resíduos extraídos da borra de flotação, obtidos pelo infravermelho de transmissão (FT-IR). Os picos de 1510 e 1208 cm-1 são atribuídos à presença de taninos de carvalho e, em particular, o pico de 1208 cm-1 corresponde ao estiramento simétrico e assimétrico da ligação C-O (Ricci et al., 2015). O estiramento de grupos C–H alifáticos exibe um pico agudo típico na região espectral 3000 a 2850 cm-1 (Kassim et al., 2011), mais especificamente em 2923 cm-1 para grupos metila (Ajuong & Breese, 1998; Senvaitiene, Beganskiene & Kareiva, 2005) e possíveis substituintes metileno em picos menos intensos nessa faixa (Ajuong & Breese, 1998; Luo et al., 2010; Saayman & Roux, 1965).

Conclusões

A extração em soxhlet permitiu a separação dos diferentes grupos formadores da borra. A partir desta extração, observa-se que a borra é predominantemente parafínica. A caracterização dos resíduos insolúveis apontou a presença de minerais provenientes de formações geológicas. Com isso, conclui- se que o floculante está também arrastando minerais, o que torna a composição da borra complexa, demandando futuros tratamentos mais eficazes que possam lidar com a presença desses minerais junto ao óleo floculado.

Agradecimentos

Os autores agradecem a Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), a Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) e a PETROBRAS.

Referências

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