Aplicação de microrganismos para a remoção de ferro em águas de produção de petróleo

Abstract

A água de produção é o resíduo de maior volume gerado durante a extração de petróleo, esse efluente possui características químicas provenientes do tipo rochoso do reservatório de extração do óleo e composição bastante complexa, como a presença de sólidos dissolvidos, metais em concentrações elevadas, óleos e graxas, entre outros. A presença de metais como ferro e bário nestas águas, em contato com sulfatos e hidróxidos, favorece a formação moléculas de baixa solubilidade que podem formar incrustações, danificando tubulações e dificultando o escoamento do óleo. Uma das alternativas para a remoção destes metais é o emprego de microrganismos como processo de biorremediação. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo a obtenção e seleção de microrganismos para subsequente aplicação na remoção de ferro em águas de produção. Para isso, os metais presentes em quatro amostras de água de produção de petróleo foram determinados por técnicas de absorção atômica com chama (F AAS) e espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP OES). Os dados obtidos foram utilizados como base para os testes de isolamento e tolerância a metais durante a seleção dos microrganismos. Na etapa de isolamento, as amostras foram pré-concentradas e semeadas em meios de culturas sólidos, Luria-Bertani (LB) e Sabouraud (SB), por 24 horas a 30 oC. As colônias morfologicamente diferenciadas foram repicadas até total isolamento. Os isolados foram então selecionados frente aos íons metálicos Ba2+, Ca2+, Fe3+ e Sr2+ e a capacidade de desenvolvimento em meios contendo baixa disponibilidade de nutrientes, condições similares as águas de produção de petróleo. Os isolados que apresentaram maior resistência aos metais foram identificados molecularmente por sequenciamento do DNA ribossomal (região 16S para bactérias e ITS para levedura), sendo três pertencentes ao gênero Bacillus e o terceiro identificado como Rhodotorula mucilaginosa. Os quatro micro-organismos isolados, bem como um controle positivo Bacillus subtilis ATCC (6633) foram testados quanto à remoção de ferro em soluções sintéticas e em amostras de água de produção de petróleo. Para as amostras sintéticas, os microrganismos que obtiveram melhor remoção foram AS1, AS3 e o controle, apresentando 93, 87 e 77% de remoção de Fe, respectivamente. Já nas amostras reais foi observada a interferência da matriz salina e de alta concentração de metais, sendo os valores encontrados de remoção para AS1, AS3 e Bacillus subtilis de 21, 25 e 13%, respectivamente.

Produced water is the largest volume waste generated during the extraction of petroleum, this effluent has chemical characteristics derived from the rocky type of the oil extraction reservoir and it has a very complex composition, including dissolved solids, metals in high concentrations, oils and greases, and others. The presence of metals such as iron and barium in these waters, in contact with sulfates and hydroxides, promotes the formation of molecules with low solubility that can form incrustations, damaging pipes and hampering the flow of the oil. One of the alternatives for the removal of these metals is the use of microorganisms as a bioremediation process. In this context, this work has the objective of obtaining and selecting microorganisms for subsequent application in the removal of iron in production waters. In order to achieve this goal, the metals present in four samples of produced water were determined by flame atomic absorption (F AAS) and inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP OES). The obtained data were used as the basis for the tests of isolation and tolerance to metals during the selection of the microorganisms. In the isolation step, the samples were preconcentrated and seeded in solid culture media, Luria-Bertani (LB) and Sabouraud (SB), for 24 hours at 30 °C. The morphologically differentiated colonies were repeatedly streaked to complete isolation. The isolates were then selected against the Ba2+, Ca2+, Fe3+ and Sr2+ metal ions and the development capacity in media containing low availability of nutrients, conditions similar to the produced waters. The isolates that showed the greatest resistance to the metals were molecularly identified by sequencing the ribosomal DNA (16S region for bacteria and ITS for yeast), three belonging to the genus Bacillus and the fourth identified as Rhodotorula mucilaginosa. The four isolated microorganisms, as well as a positive control Bacillus subtilis ATCC (6633), were tested for iron removal in synthetic solutions and in produced water samples. For the synthetic samples, the microorganisms that obtained the best removal were AS1, AS3, and the control, presenting 93, 87, and 77% of Fe removal, respectively. In the produced water samples, the interference of the matrix of saline and high concentration of metals was observed, with removal values for AS1, AS3, and Bacillus subtilis of 21, 25, and 13%, respectively.