Avaliação da utilização de biocidas no tratamento de água produzida na indústria de petróleo e seu impacto na resistência bacteriana

Abstract

O impacto da ação bacteriana na indústria de óleo e gás se estende desde a extração do petróleo e armazenagem até o processo de transporte e refino. Um das maiores fontes de contaminação microbiológica é a água produzida, cuja composição físico-química varia de acordo com as condições geográficas e com os processos químicos específicos de cada plataforma. Alguns grupos bacterianos como as bactérias redutoras de sulfato (BRS) e as bactérias produtoras de ácido (BPA) são comumente encontrados na água produzida e seu desenvolvimento está relacionado com o aumento da geração de sulfeto de hidrogênio (H2S), com o aumento das taxas de corrosão em estruturas metálicas e, até mesmo, com entupimento de dutos e filtros pelo acúmulo de biofilmes. A aplicação de biocidas é uma alternativa de mitigação para essa problemática. Entretanto, o emprego de biocidas sem a seleção e o monitoramento adequados induzem a aplicação de subdosagens que acarretam o aumento da pressão seletiva, selecionando bactérias mais resistentes. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar as diferenças na composição do microbioma de diferentes amostras de água produzida, e como estas diferenças impactam na resistência bacteriana aos biocidas comumente utilizados na indústria de petróleo. O sequenciamento de amplicons do gene 16S rRNA foi utilizado para avaliação de taxonomia das amostras de água produzida e avaliações de concentração inibitória mínima (CIM), inibição e erradicação de biofilmes foram utilizadas para avaliação da resistência aos biocidas. As avaliações de taxonomia das amostras de água produzida indicaram composições microbiológicas diferentes entre todas as amostras avaliadas. A CIM dos consórcios de BPA e BRS variou conforme o biocida. Entretanto, quando avaliados os biofilmes, o biocida mais utilizado em campos de petróleo brasileiros, sulfato de tetrakis(hidroximetil)fosfônio (THPS), demonstrou tendência de aumento na formação de biofilmes, mesmo utilizando sobredosagem. Em relação à manutenção do microbioma de BRS após o enriquecimeno em meio de cultura, observou-se uma maior diversidade na água produzida, o que demonstra que a maior parte das BRS presentes nas amostras não eram cultiváveis. Esses resultados levantam um alerta relacionado à necessidade do planejamento detalhado de tratamentos de controle microbiológico na indústria de petróleo, destacando-se a importância da seleção de métodos de monitoramento adequados, que representem o cenário microbiológico encontrado nas plataformas.

The impact of bacterial growth in oil and gas industry extends from the oil extraction to transportation and refining process. One of the greatest sources of microbiological contamination is the produced water, which physical-chemical composition varies according to the geographic conditions and specific chemical processes of each platform. Some bacterial groups such as sulfate-reducing bacteria (SRB) and acid-producing bacteria (APB) are commonly found in produced water and their development is related to generation of hydrogen sulfide (H2S), increase of corrosion rates in metallic structures and even clogging of pipelines and filters due to the accumulation of biofilms. The application of biocides is an alternative to mitigate this problem. However, the use of biocides without adequate selection and monitoring culminates in the application of low concentrations that lead to increased selective pressure, selecting more resistant bacteria. In this context, the objective of this study was to evaluate the difference in microbiome composition of different samples of produced water, and how these differences impact bacterial resistance to biocides commonly used in the oil and gas industry. The sequencing of 16S rRNA gene amplicons was used to evaluate the taxonomy of the produced water samples. Minimum inhibitory concentration (MIC) and biofilm inhibition and eradication were used to evaluate the resistance to biocides. The taxonomy evaluations of the produced water samples indicated different microbiological compositions among all evaluated samples. The MIC of the APB and SRB consortia varied according to the biocide. However, when evaluating the biofilms, the most used biocide in Brazilian oil fields, tetrakis(hydroxymethyl)phosphonium sulfate (THPS), showed a tendency to increase the formation of biofilms, even using overdose. Regarding the maintenance of the SRB microbiome after enrichment in culture medium, a greater diversity was observed in the produced water, which demonstrates that most of the BRS present in the samples were not cultivable. These results raise an alert related to the necessity of detailed planning of microbiological control treatments in the oil industry, highlighting the importance of selecting adequate monitoring methods that represent the microbiological scenario found on platforms.