DISEO DE MANTA OLEOFLICA PARA LA SEPARACIN DE AGUA Y PETRLEO A PARTIR DE ALGODN, POLIPROPILENO Y POLISTER.Azuaje Liz, Rojas Jesus.Universidad Nacional Experimental De Las Fuerzas Armadas (UNEFA)Ingeniera Petroqumica-Ncleo Zulia

RESUMEN

Es un hecho evidente que los frecuentes derrames petroleros a nivel global tienen un impacto perjudicial para el ecosistema, y este riesgo resulta difcil de mitigar siendo el petrleo la fuente principal de energa utilizada por las naciones, por lo que la industria petrolera debe estar preparada para tratar estos desastres de manera rpida y eficaz. Motivado por estas razones, se realiz esta investigacin para la construccin de un producto oleoflico-hidrofbico (manta) que, por medio de procesos de absorcin y adsorcin, permitan la separacin de aguas que hayan sufrido derrames petroleros. En este sentido, fueron realizados ensayos con 3 tipos de materiales: polipropileno, algodn y polister, en los cuales se evaluaron la capacidad de absorcin y adsorcin, de igual modo la oleoflia e hidrofobicidad de los materiales.

Palabras clave: absorcin, adsorcin, oleoflico, hidrofbico, derrames petroleros.

INTRODUCCINLos derrames petroleros producen cambios importantes en equilibrio qumico del agua, por esta razn la fauna y flora acuticas son afectadas y eliminadas en todas las reas bajo el efecto del derrame. Los peces y otros organismos acuticos con respiracin branquial o cutnea se ven perjudicados porque los residuos de hidrocarburos forman una pelcula de aceite sobre estas estructuras y un efecto irritante formando como respuestas edemas que impiden el intercambio gaseoso a ese nivel.[1] Los derrames traen consigo una serie de contaminantes que pasan al ambiente como hidrocarburos aromticos altamente cancergenos, xidos de azufre, xidos de nitrgeno y cido sulfrico, todos ellos letales en altas concentraciones tanto para la vida acutica como terrestre.[2]Para el control de los derrames petroleros existen varios mtodos como la quema, el aislamiento-recuperacin y la recoleccin. En la quema el petrleo es acorralado por el movimiento rpido de botes con boyas y barreras para luego quemarlo; este mtodo es muy cuestionado por los efectos de la quema sobre el ecosistema acutico, razn por la que es poco usado. Otra tcnica emplea las boyas con barreras para contener el crudo derramado y luego extraerlo cuidadosamente de la superficie del agua; este mtodo no es muy efectivo debido a que las olas o el mal tiempo pueden contribuir a que el crudo supere la barrera de contencin y as esparcirse por efecto de las corrientes marinas.[3].

El ltimo mtodo consiste en la recoleccin de agua y petrleo indiscriminadamente con el uso de embarcaciones petroleras, el buque se adentra en el derrame para aspirar agua y petrleo simultneamente, en su interior un centrifugue separa los lquidos bombeando agua hacia el exterior y reteniendo en el interior el crudo de manera segura. El problema de este mtodo es que el agua devuelta al ocano esta muy contaminada y no cumple con los parmetros de calidad legales requeridos para ser vaciada en el mar.[3]

El propsito de la presente investigacin es crear una manta porosa, con un alto nivel de absorbencia y de retencin, que posea afinidad hacia el leo y lo adhiera a s misma, y fundamentalmente q sea rentable. La hidrofobicidad y lipoflia en los materiales garantizan que solo se adsorba el aceite y no el agua, el alto grado de absorcin asegura que una gran cantidad de aceite pueda ser recogido en relacin al peso del material y la retencin en el tiempo asegura que el aceite no se filtrar del material despus de haber sido recogido. Considerando estas caractersticas, se dise una manta para la separacin de agua y petrleo a partir de algodn, polipropileno y polister. [4].

OBJETIVOSObjetivo General:Disear manta oleoflica para la separacin de agua y petrleo a partir de algodn, polipropileno y polister.

Objetivos Especficos: Estudiar la capacidad de absorcin y adsorcin en el algodn, el polipropileno y el polister. Elaborar modelos estratgicos para elevar la efectividad de las mantas oleoflicas. Fabricar las mantas. Comprobar la eficiencia de las mantas oleoflicas en la separacin de agua y petrleo diseadas a partir algodn, polipropileno y polister.

FUNDAMENTOS TERICOS

Para la separacin de agua y petrleo se requiere elaborar una manta que sea capaz primeramente de absorber una gran cantidad de lquido, se conoce como absorcin a la atraccin desarrollada por un slido sobre un lquido con la intencin de que las molculas de ste logren penetrar en su sustancia; para esta investigacin es imprescindible que la manta absorba el petrleo y no el agua por lo que debe ser hidrfobo y oleoflico , los materiales hidrfobos son los repelidos por el agua, por su lado los oleoflicos son aquellos materiales con tendencia a atraer oabsorberpetrleo.[2]Adems de la absorcin, la capacidad de adsorcin es fundamental en la investigacin, pues sta garantizar la retencin del petrleo dentro de la manta, siendo laadsorcin un proceso por el cualtomos,ionesomolculasson atrapadas o retenidas en la superficie de un material, en contraposicin a laabsorcin, que es un fenmeno de volumen, es decir es un proceso en el cual un contaminante soluble (adsorbato) es eliminado del agua por contacto con una superficie slida (adsorbente).[4]En esta investigacin se estudi la idoneidad de tres materiales (algodn, polipropileno y polister) para la separacin de agua y petrleo. El algodn es un tejido industrial muy conocido que se muestra promisorio como absorbente, siendo capaz de absorber hasta 27 veces su peso en agua lquida. Se destaca por su baja densidad, alta disponibilidad y bajo costo. Se compone principalmente de celulosa, que permite que sea un material reutilizable y biodegradable. [5].Por su parte, al polipropileno se le conoce con las siglas PP, es un material poroso con propiedades de hidrofobicidad y bajo costo. Presenta poca absorcin de agua, tiene una densidad baja lo que permite el uso de una cantidad significativa sin tener que preocuparse por el peso. Es muy resistente a la fatiga, reciclable y poco contaminante del medio ambiente. El polipropileno, debido a su naturaleza oleoflica, puede ser utilizado en un dispositivo o materiales para la adsorcin de petrleo en caso de derrames. [5].El poliester es la primera fibra sinttica que se utiliz en la fabricacin de telas, a nivel mundial. Suele ser muy econmica de producir, hoy en da es uno de los polmetros mas utilizados en la fabricacin de fibras textiles, esto debido a que las fibras de polister son poco higroscpicas y extremadamente fuertes, y su muy baja absorbencia es superada al mezclar el polister con el algodn. Este material es de naturaleza hidrfoba y oleoflica. [5]Es importante resaltar que las mantas oleoflicas constituyen un elemento de seguridad preventivo, indispensable en toda operacin donde exista riesgo de derrame de hidrocarburos, afectando consecuentemente a las personas y al ambiente. La principal materia prima para su fabricacin son plumas de aves, que recibe diferentes tratamientos a lo largo de los distintos procesos, las mismas tambin se pueden fabricar. Cabe destacar que en las mantas oleofcas tambin ocurre el proceso de adsorcin que consiste en que una sustancia es atrapada y retenida por una superficie, en este caso el hidrocarburo se adhiere a la superficie de la pluma y no se vuelve a liberar. Por su caracterstica oleoflica retiene hidrocarburos y su efectividad respecto a la retencin de los mismos es del 100%. Es hidrofbico porque rechaza el agua, por tanto posee un mayor rendimiento. [6] En sntesis, las mantas oleoflicas son un producto ecolgico cuya principal utilidad est en abordar el problema de los derrames petroleros la cual producen cambios importantes en el equilibrio qumico del agua, as mismo en la fauna y flora acuticas que son afectadas y eliminadas en todas las reas bajo el efecto del derrame liberando as una serie de contaminantes que pasan al ambiente como hidrocarburos aromticos altamente cancergenos, xidos de azufre, xidos de nitrgeno y cido sulfrico, todos ellos letales en altas concentraciones tanto para la vida acutica como terrestre.[2]

Por otra parte, Las mantas pueden agotar su capacidad de adsorcin y por tanto se puede utilizar como combustible alternativo, su disposicin final no genera productos contaminantes ni requiere de cuidados especiales para su instalacin, medidas estandarizadas y posibilidad de fabricacin en medidas especiales. [1].

METODOLOGA

1) MATERIALES Y EQUIPOS

Durante la realizacin del proyecto se utilizaron los siguientes materiales: Cordel de polipropileno, guata de fibras de polister, algodn comercial, agujas, hilo, petrleo liviano, agua y recipientes de plstico y de vidrio.2) PROCEDIMIENTO

Prueba con polipropileno:

Primeramente se realiz un ensayo para verificar la hidrofobicidad del material, para esto se sumergi una cantidad de polipropileno en un recipiente que contena 1 Litro de agua, y se midi nuevamente el volumen de agua en el recipiente. Luego se efectu un ensayo para verificar las propiedades oleoflicas en el polipropileno; en un recipiente que contena 1 litro de agua con 100mL de petrleo liviano se introdujo el polmero, se dejo en reposo por unos minutos y se retir.

Prueba con algodn:

Con el algodn se realiz un ensayo para verificar sus propiedades adsorbentes, para lo cual se sumergi en un recipiente que contena 1 Litro de agua y 100 mL de petrleo liviano.

Prueba con polister:

Para comprobar las propiedades adsorbentes del polister se realizaron experimentos para la remocin de petrleo sobre la superficie del agua. Para esto, se verti 100 mL de petrleo liviano en 1 Litro de agua.

Elaboracin de la manta:En esta seccin, se utiliz una cubierta de fibra de polister con polipropileno y algodn formando una manta con caractersticas de absorbencia, oleoflia e hidrofobia lo cual permite separar la fase oleica de la fase acuosa.

3) PRUEBA DE EFICIENCIA

Se realizaron dos pruebas: en la primera se uso una manta de polister y algodn cubierto de polipropileno. Mientras que en la segunda prueba se uso una manta con los mismos componentes pero en orden invertido, es decir, el polipropileno en la parte interna junto con el algodn y cubierto polister.

RESULTADOS Y DISCUSIN

Polipropileno: Al retirarlo se evidenci que el material no adsorbi agua pues al medir nuevamente la cantidad de agua del recipiente solo hubo una disminucin promedio del 3%, al retirarlo el petrleo qued adherido a las fibras del polmero demostrando as la facilidad del material para adsorber y retener compuestos oleoflicos al mismo tiempo que rechaza agua.

Algodn: Al sumergir el algodn en el recipiente con agua y petrleo se obtuvo los resultados esperados: el algodn adsorbi una gran cantidad de petrleo y agua, lo que puede interpretarse como una falla o una desventaja del material de acuerdo a los objetivos propuestos en este proyecto.Polister: Se observ que el material al entrar en contacto con la superficie adsorbe el hidrocarburo pero se satura rpidamente y al remover el polister se desprenden las partculas en exceso. Este material es poco eficiente pero en combinacin con el polipropileno y las fibras de algodn orgnico se crea un producto de alta eficiencia para los procesos de recoleccin, separacin y retencin del crudo

Caractersticas

PruebaMaterialesAbsorcinAdsorcinOleoflicasHidrofbica

1PolipropilenoBajaAltaAltaAlta

2AlgodnAltaBajaBajaBaja

3PolisterBajaBajaAltaAlta

4Algodn, polipropileno, polister. (de adentro hacia afuera)AltaAltaAltaAlta

5Polister, algodn, polipropileno. (de adentro hacia afuera) MediaMediaMediaMedia

Tabla 1. Caractersticas de los materiales

Los resultados obtenidos que se reflejan en la tabla 1, demuestran que al trabajar los materiales por separado resaltan las caractersticas individuales, donde el polipropileno absorbe petrleo y presenta propiedad hidrofobica, es decir, repele el agua, en el caso del algodn y del polister presentan afinidad por ambos, sin embargo no se obtiene altas remociones en ninguno de los 3 casos; caso contrario ocurre al trabajar con una combinacin de ambos materiales obteniendo un 95% de remocin de crudo en aguas de formacin. La fabricacin de mantas elaboradas con propileno, algodn y polister es una alternativa rentable debido a que dichos materiales son de uso comn, es efectiva, rpida y ecolgica para la disminucin del impacto ambiental ocasionado por los derrames petroleros.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

1- Ramos Castellanos, Pedro. Avances en Calidad Ambiental. Primera Edicin. Editorial Salamanca. 2002. 2- Silos Rodrguez, Jos Mara. Manual de Lucha Contra la Contaminacin por Hidrocarburos. Primera Edicin. Editorial Monografas. 2008. 3- Ramrez Romero y Mendoza Cant. Ensayos Toxicolgicos para la Evaluacin de Sustancias Qumicas en Agua y Suelo. Primera Edicin. Editorial SEMARNAT. 2008. 4- http://www.revistavivienda.com.ar/general/mantas-oleofilicas-en-rincon5- http://www.matrizenergetica.com.ar/noticia.php?noticia_categoriaID=6HYPERLINK "http://www.matrizenergetica.com.ar/noticia.php?noticia_categoriaID=6&noticiaID=4650"&HYPERLINK "http://www.matrizenergetica.com.ar/noticia.php?noticia_categoriaID=6&noticiaID=4650"noticiaID=46506- http://www.bnamericas.com/news/petroleoygas/Neuquen_obligara_uso_de_mantas_oleofilicas