Post on 06-Mar-2018
USO DE HERRAMIENTAS INNOVADORAS PARA LA
DETECCIÓN, MONITOREO Y CONTROL DE MICROORGANISMOS ASOCIADOS A
LA BIOCORROSIÓN EN INSTALACIONES PETROLERAS
De Sisto, A., Naranjo-Briceño, L., Inojosa, Y., Rojas-Tortolero, D., Sena, L.,
González, M., Freites, M., Pernía, B., García, D., Duque, Z.
Primeras Jornadas sobre Seguridad de los Procesos
Lechería. Edo. Anzoátegui , 16 de junio de 2011
¿Qué es la Fundación IDEA?
La Fundación Instituto de Estudios Avanzados (IDEA) es un instituto adscrito al Ministerio del
Poder Popular para la Ciencia, Tecnología e Industrias Intermedias (MppCTII) que se
encuentra ubicado en Caracas, Venezuela, en una extensión de 103.053,86 m2.
Bajo un enfoque multidisciplinario, realiza investigaciones y desarrolla soluciones tecnológicas
innovadoras integradas a actividades de producción y prestación de servicios en las áreas de:
i) Salud, ii) Seguridad Alimentaria y Agricultura, iii) Energía y Ambiente y iv)
SocioPolítica y Cultura, contribuyendo a la mejora de la calidad de vida de la sociedad.
Salud
Energía y Ambiente
Agrobiotecnología
Sociopolítica y Cultura
http://www.idea.gob.ve
DIRECCIÓN DE ENERGÍA Y AMBIENTEBIOTECNOLOGÍA APLICADA AL PETRÓLEO y AL SANEAMIENTO BIOTECNOLOGÍA APLICADA AL PETRÓLEO y AL SANEAMIENTO
AMBIENTALAMBIENTAL
“El uso complementario de la biotecnología moderna en la industria
petrolera proporciona nuevas herramientas para contribuir a garantizar y/o
incrementar sus capacidades productivas, así como mitigar el impacto
ambiental generado por la misma”
Creando alianzas científico-tecnológicas para asegurar el desarrollo sustentable de nuestra Industria Petrolera
Energía y Ambiente
La creciente demanda mundial de combustibles.
Drástica reducción de las reservas de hidrocarburos convencionales(30%).
La necesidad de explotar las reservas de crudos no convencionalesdel mundo (70%). Arenas bituminosas: 30%; Crudo pesado: 15%;Crudo extrapesado (CEP): 25%.
Venezuela posee una reserva probada de hidrocarburos de296.500.944 millones de barriles (más del 20% de las reservasprobadas del mundo).
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMADemanda y reservas de hidrocarburos
USO COMPLEMENTARIO DE LA BIOTECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA PETROLERAUSO COMPLEMENTARIO DE LA BIOTECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA PETROLERA
RESERVAS DE HIDROCARBUROS A NIVEL MUNDIAL
USO COMPLEMENTARIO DE LA BIOTECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA PETROLERAUSO COMPLEMENTARIO DE LA BIOTECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA PETROLERA
Los países OPEP aportarán el mayor volumen de crudo que se consumirá en el mundo
Del Total de los barriles incrementales Venezuela aporta el 42,5 %, lo que potencia su futura posición en la OPEP.
La FPO esta constituida por 4 áreas principales de producción: Carabobo, Ayacucho, Junín y Boyacá.
Posee una reserva probada actual de 86 MMBD y se espera que supere los 200 MMBD.
Se han creado al menos 10 empresasmixtas con socios procedentes de 27países para la explotación y refinación delas reservas de petróleo de la FPO.
Actualmente, la producción total es de930 MBD, con una proyección de 2 MMBDpara el año 2016-2020.
ÁREA TOTAL: 55,314 Km2
FAJA PETROLÍFERA DEL ORINOCO
USO COMPLEMENTARIO DE LA BIOTECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA PETROLERAUSO COMPLEMENTARIO DE LA BIOTECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA PETROLERA
Los CEP de la Faja Petrolífera del Orinoco.
Son ricos en heteroátomos (azufre, oxígeno y nitrógeno)
Son ricos en metales pesados como Níquel y Vanadio
Contienen altas concentraciones de asfaltenos y resinas
Contienen altos niveles de viscosidad
Estas propiedades adversas originan severos problemasoperacionales durante la extracción, transportación y refinación.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMAPropiedades del crudo extrapesado
USO COMPLEMENTARIO DE LA BIOTECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA PETROLERAUSO COMPLEMENTARIO DE LA BIOTECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA PETROLERA
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMAExplotación Masiva de la FPO
La explotación masiva de la FPO generará una cantidad enorme de
desechos de perforación (ripios impregnados con crudo y fluidos de
perforación) que deben ser manejados y tratados adecuadamente.
La existencia de más de 12.000 fosas de hidrocarburos en el País ha
traído como consecuencia la contaminación de suelos y recursos
acuíferos.
La tasa de biodegradación de los hidrocarburos en el medio están
limitadas por su hidrofobicidad y baja solubilidad en agua.
USO COMPLEMENTARIO DE LA BIOTECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA PETROLERAUSO COMPLEMENTARIO DE LA BIOTECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA PETROLERA
Apoyo a los procesos productivos de la industria petrolera
INCREMENTO DEL VALOR COMERCIAL DE LOS CRUDOS PESADOS Y EXTRA-PESADOS DE LA FAJA PETROLÍFERA DEL ORINOCO MEDIANTE EL USO DE
BIOCATALIZADORES.
Objetivo: Desarrollar una tecnología innovadora de biomejoramiento de crudos
pesados y extrapesados de la Faja Petrolífera del Orinoco, mediante la aplicación de nuevas tecnologías convergentes.
Obtener CEP bioconvertidos con un mayor valor agregado:
• Menor aromaticidad total, • Menor cantidad de heteroátomos y metales pesados, • Menor grado de viscosidad• Evitando la pérdida de los átomos de carbono y conservando el valor calorífico de los hidrocarburos
Crudo Pesado y Extra-pesado
Crudo Pesado y Extra-pesado
• Alta viscosidad
• Ricos en resinas y asfaltenos
• Alto contenido de azufre
• Grados API:Pesados: 22 – 10Extra-pesados: < 10
Bacterias Hongos
• Menor viscosidad
• Grados API:Medianos: 22 – 29Livianos: > 30
Biomejoramiento
Crudo Pesado y Extra-pesado
Crudo Pesado y Extra-pesado
• Alta viscosidad
• Ricos en resinas y asfaltenos
• Alto contenido de azufre
• Grados API:Pesados: 22 – 10Extra-pesados: < 10
Bacterias Hongos
• Menor viscosidad
• Grados API:Medianos: 22 – 29Livianos: > 30
DESARROLLO DE UNA TECNOLOGÍA INNOVADORA PARA LA OBTENCIÓN DE NUEVOS PRODUCTOS BIOLÓGICOS COMO ALTERNATIVA EN LA CONVERSIÓN
Y RECUPERACIÓN MEJORADA DE CRUDO EN YACIMIENTOS.
Objetivo:
Desarrollar una tecnología innovadora de conversión y recuperación mejorada de crudo en yacimientos, mediante el uso de productos biológicos (MEOR).
Apoyo a los procesos productivos de la industria petrolera
Apoyo a los procesos productivos de la industria petrolera
DESARROLLO DE NUEVAS TECNOLOGÍAS PARA EL SANEAMIENTO DE PASIVOS AMBIENTALES GENERADOS POR LA INDUSTRIA PETROLERA.
Objetivo: Desarrollar nuevas tecnologías limpias para el tratamiento eficiente de
ripios de perforación, suelos y aguas contaminadas con hidrocarburos, mediante el acoplamiento de procesos fisicoquímicos y biológicos.
BIOTECNOLOGÍA APLICADA A LA MITIGACIÓN DEL CAMBIO CLIMÁTICO MEDIANTE LA BIOCONVERSIÓN DE CO2 EN HIDROCARBUROS VERDES Y
PRODUCTOS BIOTECNOLÓGICOS DE ALTO VALOR AÑADIDO PARA LA INDUSTRIA, UTILIZANDO MICROALGAS COMO BIOFACTORÍAS.
Objetivos: Desarrollar una tecnología que permita integrar la captura y bioconversión de
CO2 en hidrocarburos verdes de usos múltiples para la industria energética, mediante la utilización de microalgas como biofactorías.
Desarrollar nuevas tecnologías que permitan obtener productos biotecnológicos de alto valor añadido para ser usados en la agricultura, agroindustria, industria farmacéutica, entre otras, mediante la utilización de microalgas como biofactorías.
DETECCIÓN Y CONTROL DE PROCESOS DE CORROSIÓN INDUCIDA POR MICROORGANISMOS EN INSTALACIONES PETROLERAS.
Objetivo:
Desarrollar y aplicar una metodología innovadora que permita identificar y diagnosticar molecularmente el problema de la corrosión inducida por microorganismos en instalaciones petroleras.
Apoyo a los procesos productivos de la industria petrolera
Es un proceso electroquímico que produce el deterioro de un materialmetálico en donde se encuentran involucrados microorganismos ya seainiciando, facilitando o acelerando el proceso (Watkins et al., 1994).
BIOCORROSIÓN BIOCORROSIÓN
En 1996 la corrosión de tuberías arrojo $ 840 millones en perdidas para la industria (Buck et al., 1996)
En el 2001 hubo perdidas por $ 13.4 billones debido a problemas de corrosión en la industria del gas y del petróleo, de los cuales $2 billones son atribuidos a la corrosión microbiológica (Koch et al., 2001)
El 40% de la corrosión interna en ductos de la industria del gas es atribuida a la actividad microbiana y la industria petrolera no escapa a esta realidad.
• Microorganismos Plantónicos:Son aquellos que permanecen libres dentro del fluido que circula dentro de un sistema, por ejemplo un tanque de almacenamiento, un sistema de distribución de agua, nafta, DCO, etc.
Tubería
• Microorganismos Sésiles (BIOPELICULA O BIOFILMS):Es una comunidad derivada de microorganismos plantónicos unidas a un sustrato o entre si, embebidas en una matriz extracelular de sustancias poliméricas por ellas producidas y que exhiben un fenotipo alterado con respecto al índice de crecimiento y transcripción de genes. (Costerton, 2005).
Fluido
Estructurametálica
Bacteriasplanctónicas
MICROORGANISMOS Y BIOCORROSIÓNMICROORGANISMOS Y BIOCORROSIÓN
GrupoCondiciones de
crecimientoEspecies asociadas
Subproductos del metabolismo
microbiano
Genes asociados
Morfología
Bacterias sulfato reductoras
Anaeróbicas, se asocian a presencia de sulfatos, sulfitos, 80°C y pH 5-9.
Desulfonema, Desulfovibrio, Desulfuromonas y Desulfotomaculum
Reducen sulfatos (S04) a sulfuro de hidrógeno
(H2S).
dsrAB.
(sulfito reductasadesasimilatoria)
Bacterias hierro reductoras
Anaeróbicas
Sphaerotillus sp.
Crenothrix sp.
Leptothrix sp.
Cyanobacteria sp.
Producen óxidos de hierroisiA
(iron-stress-induced protein A)
Bacterias Ferruginosas Anaeróbicas
Thiobacillus ferroxidans
Gallionella sp.
Convierten el ión ferroso en ión férrico que
precipita en forma de hidróxido férrico.
-
Bacterias oxidadoras de sulfuros
Aeróbicas Thiobacillus sp.
Oxidan compuestos de sulfuros reducidos
aeróbicamente para producir H2SO4
-
Bacterias productoras de ácidos
Aeróbicas y AnaeróbicasThiobacillus thioxidans
y Clostridium sp.
T. thioxidans oxida compuestos que
contienen azufre para formar H2SO4, favoreciendo el crecimiento de
Clostridium una bacteria anaeróbica que produce
ácidos orgánicos de cadena corta.
-
Hongos productores de ácidos y peróxido de hidrógeno Aeróbicos
Aspergillus fumigatus, Aspergillusniger, Hormoconis resinae,
Candida silvicola, Penicillium sp.,Alternaria alternata.
Formación de ácidos y peróxido de hidrógeno.
-
GRUPOS MICROBIANOSGRUPOS MICROBIANOS
ESPECIES DE HONGOS IMPLICADOS EN BIOCORROSIÓNESPECIES DE HONGOS IMPLICADOS EN BIOCORROSIÓN
Hormoconis resinae
Aspergillus niger
Candida silvicola
Aspergillus fumigatus
Alternaria alternata
Penicillium sp.
OBJETIVO
Desarrollar y aplicar una metodología innovadora que, mediante el uso de herramientas metagenómicas, permita identificar, diagnosticar y controlar el problema de la biocorrosión que afecta las líneas de distribución de diluentes y/o de crudo diluido en campos petroleros.
1. Evaluar el origen de la corrosión que afecta las líneas de distribución.
2. Identificar y caracterizar molecularmente la comunidad microbiana.
3. Identificar y caracterizar molecularmente genes asociados a procesos de biocorrosión
4. Caracterizar fenotípicamente microorganismos cultivables aislados.
5. Evaluar el potencial corrosivo de los microorganismos cultivables aislados
RESULTADOS
Muestra Muestra 11
Morfotipos ObtenidosMorfotipos Obtenidos
4
2. Aislamiento, identificación y caracterización de BRS en zonas afectadas o de estudio. (Inoculadas en campo usando medios de cultivos selectivos)
FASE DE LABORATORIO FASE DE LABORATORIO
Morfotipos Morfotipos ObtenidosObtenidos
Muestra 5Muestra 5
Morfotipos Morfotipos ObtenidosObtenidos
5
1
Muestra 10 Muestra 10
Morfotipos Morfotipos ObtenidosObtenidos
Muestra 6 Muestra 6
Morfotipos Morfotipos ObtenidosObtenidos
1
2
Muestra 12 Muestra 12
3
Medio PowerMedio Power
3 Hongos
Morfotipos Morfotipos ObtenidosObtenidos
Medio LBMedio LB
Aislamiento de bacterias aeróbicas y anaeróbicas facultativas Aislamiento de bacterias aeróbicas y anaeróbicas facultativas
CultivablesCultivables ( Frascos Originales). ( Frascos Originales).
Muestra 2 Muestra 4 Muestra 5
Muestra 7 Muestra 9 Muestra 12
Staphylococcus
Kocuria
Cellulomonas
Bacillus pumilus
Buttiauxella
Proteus
Acinetobacter
Ignatzschineria
PORCENTAJES DE PREVALENCIA DE GENEROS BACTERIANOS EN LAS MUESTRAS 3, 4, 6 y 12.
50%4,16%
4,16% 4,16%
4,16%
8,33%
12,5%
12,5%
Identificación molecular de bacterias cultivables Identificación molecular de bacterias cultivables aeróbicas y anaeróbicas facultativas. aeróbicas y anaeróbicas facultativas.
Staphylococcus > Bacillus pumilus > Acinetobacter > Proteus
Nota: Bacterias SRB solo se encuentran presentes en la Troncal T3 LA
M12 bacteria 8
MORFOLOGÍA DE LAS BIOPELICULAS DESARROLLADAS SOBRE EL ACERO AL CARBONO EN EL TIEMPO (SISTEMA 1)
Superficie del aceroantes de Inocular
T1 T2 T3 T4
MORFOLOGÍA DE LAS MUESTRA MADRE
Determinación corrosiva de cepas seleccionadas (IDEADeterminación corrosiva de cepas seleccionadas (IDEA--INZIT)INZIT)
Bioensuciamiento celular en la extensión superficial
T2 T3 T4
MagnificaciónMagnificaciónSe destaca un extenso daño localizado por áreaen el tiempo 4 (120 h).
M12 bacteria 8.
MORFOLOGÍA DE SUPERFICIE DECAPADA PARA OBSERVAR DAÑOS DE CORROSIÓN.
Determinación corrosiva de cepas seleccionadas (IDEADeterminación corrosiva de cepas seleccionadas (IDEA--INZIT)INZIT)
T0
Apoyo a los procesos productivos de la industria petrolera
CREACIÓN Y EQUIPAMIENTO BÁSICO DEL
CENTRO DE BIOTECNOLOGÍA DE PETRÓLEO Y BIOCATÁLISIS AMBIENTAL
Objetivo:
Procurar la sostenibilidad operativa, ambiental y económica de la explotación petrolera nacional, mediante el desarrollo de conocimientos y tecnologías innovadoras y complementarias que contribuyan a:
i) Dar valor agregado y mayor valor comercial a los crudos no convencionales de la FPO;
ii) Sanear las zonas impactadas y los sub-productos generados por la explotación petrolera;
iii) La disminución de los costos operativos y el funcionamiento continuo de los procesos en toda la cadena de valor;
iv) La obtención de nuevas fuentes de energía alternas y complementarias y;
v) La formación de recursos humanos altamente calificados.
Creación y Equipamiento Básico del Centro de Biotecnología Creación y Equipamiento Básico del Centro de Biotecnología
del Petróleo y Biocatálisis del Petróleo y Biocatálisis AmbientalAmbiental
Proyecto de Construcción de Edificio sede de
Biotecnología del Petróleo y Biocatálisis Ambiental
Creación y Equipamiento Básico del Centro de Biotecnología Creación y Equipamiento Básico del Centro de Biotecnología
del Petróleo y Biocatálisis del Petróleo y Biocatálisis AmbientalAmbiental
Apoyo a los procesos productivos de la industria petrolera
Creación y Equipamiento Básico del Centro de Biotecnología Creación y Equipamiento Básico del Centro de Biotecnología
del Petróleo y Biocatálisis del Petróleo y Biocatálisis AmbientalAmbiental
http://www.idea.gob.ve
PERSONAL DE INVESTIGACIÓN:
Dr. Leopoldo NaranjoDr. Jhonny Demey
Angela De SistoBeatriz PerníaDiego RojasOlaf IlzinsEmidio FusellaYsvic InojosaLucía SenaMiguel Freites
Maria Daniela TorresMeralys González
Alfonso TusaRosa Ramirez
Dana GarcíaTrigal Perdomo
Alexander Parra
Dra. Zoilabet Duque (INZIT)
ESTUDIANTES:
Raúl Rivero
Andrea de SousaMiguel Freites
Crisbel Peña
Trigal PerdomoAdelitza StrubingerGladys Morillo
Yoriexy Flores
María Márquez
PERSONAL DE APOYO:
ADMINISTRATIVO
Malena FerrerMiriam Bruzual
Productos I+D+I (2007-2010):
7 Proyectos Científicos financiados
15 Artículos científicos en revistas indexadas
1 US Patent Application
1 Guía Técnica para la Industria Petrolera
25 Comunicaciones a Congresos
15 Estudiantes graduados Pre y Post-grado
2 Cursos Internacionales sobre Biotecnología y Petróleo (ICGEB)
3 Representaciones en organizaciones Internacionales de I+D+I
Total: Total: 2323