VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL USO DE SORBENTES EN LA REMEDIACIÓN DE AGUAS MARINAS CONTAMINADAS

POR DERRAMES DE CRUDO

ARIEL ENRIQUE JIMÉNEZ JIMÉNEZ LUIS EDUARDO COVA CANTILLO

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA DEPARTAMENTO DE POSTGRADO

PROGRAMA DE ESPECIALIZACION EN INGENIERIA DE PROCESOS DE REFINACION DE PETRÓLEO Y PETROQUÍMICOS BÁSICOS

CARTAGENA DE INDIAS D. T. Y C. 2012

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL USO DE SORBENTES EN LA REMEDIACIÓN DE AGUAS MARINAS CONTAMINADAS

POR DERRAMES DE CRUDO

ARIEL ENRIQUE JIMÉNEZ JIMÉNEZ LUIS EDUARDO COVA CANTILLO

Proyecto de Trabajo de Grado presentado como requisito final para optar al título de Especialista en Ingeniería de Procesos de Refinación de Petróleo y

Petroquímicos Básicos

Ing. PEDRO MEZA Asesor

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA DEPARTAMENTO DE POSTGRADO

PROGRAMA DE ESPECIALIZACIÓN EN INGENIERÍA DE PROCESOS DE REFINACIÓN DE PETRÓLEO Y PETROQUÍMICOS BÁSICOS

CARTAGENA DE INDIAS D. T. Y C. 2012

Nota de aceptación _______________________

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Presidente del Jurado ________________________ Jurado ________________________ Jurado

Cartagena de Indias, 7 de febrero de 2013.

DEDICATORIA A mi bella Lorenz, por su comprensión, apoyo y dedicación; los cuales fueron fundamentales para terminar este proyecto de grado, que se constituye en una meta más alcanzada en la vida. A mi hijo Mateo, por quien como padre deseo lo mejor para él, en el futuro. A mi madre, por sus cuidados, oraciones y consejos. A la memoria de mi difunto padre, para quien el estudio es una de las herramientas fundamentales de preparación en la vida. A mis hermanos Marcelo, Silvia y Adalberto por todos sus apoyos y consejos.

ARIEL JIMÉNEZ JIMÉNEZ

AGRADECIMIENTOS Expresamos nuestro especial agradecimiento a los Ingenieros Pedro Meza Castellar y Omar Tirado, por todas sus asesorías de carácter técnico para el desarrollo de este proyecto. Al personal técnico de Ecopetrol, el cual brindó las orientaciones y ayuda logística para el desarrollo de este trabajo. A la doctora Angélica Chávez, por sus revisiones y consejos para el desarrollo de un buen proyecto de investigación. A los Ingenieros Adalberto Matute y Vicente Vargas por sus exigencias y compromisos con este proyecto de especialización. A la doctora Shirly Martínez Susa, Jefe del Departamento de Postgrado de la Universidad de San Buenaventura por alentarnos en todo momento a terminar exitosamente esta Especialización.

CONTENIDO Pág. INTRODUCCION………………………………………………………………. 1. PROBLEMA DE INVESTIGACION………………………………………. 1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ………………………………. 1.2. FORMULACION DEL PROBLEMA ………………………………… 12 1.3. JUSTIFICACION ……………………………………………………… 13 1.4. OBJETIVOS …………………………………………………………… 14 1.4.1. Objetivo General ………………………………………………….. 14 1.4.2. Objetivos Específicos ……………………………………………….. 14 1.5. LIMITES ……………………………………………………………….. 15 1.5.1. LímiteTemporal ………………………………………………………. 15 1.5.2. Limite Espacial ……………………………………………………….. 15 1.5.3. Limite Conceptual …………………………………………………… 15 2. MARCO DE REFERENCIA……………………………………………… 2.1 ANTECEDENTES………………………………………………………. 2.2 CARACTERISTICAS DEL DERRAME DE CRUDO ………………… 2.2.1 Clasificación de los crudos y comportamiento………………………

16 16 16 16

2.2.2 Comportamiento de los crudos…………………………………….. 17 2.3 EXPLOTACION Y TRANSPORTE DE CRUDO…………………….. 19 2.3.1 Explotación …………………………………………………………… 19 2.3.1.1 Prospección …………………………………………………….... 19 2.3.1.2 Sondeo y Extracción …………………………………………… 19 2.3.2 TRANSPORTE ………………………………………………………. 19 2.4 ORIGEN DE LOS DERRAMES DE CRUDO ………………………. 20 2.5 PROCESOS FISICOQUIMICOS DESPUES DE UN DERRAME

DE CRUDO ……………………………………………………………..

20 2.5.1 Expansión ……………………………………………………………. 20 2.5.2 Evaporación …………………………………………………………. 21 2.5.3 Disolución ……………………………………………………………. 21 2.5.4 Dispersión ………………………………………………………....... 21 2.5.5 Emulsificación ………………………………………………………. 22 2.5.6 Sedimentación ………………………………………………………. 22 2.5.7 Oxidación ……………………………………………………………. 22 2.5.8 Biodegradación …………………………………………………….. 23 2.6 EFECTOS DE UN DERRAME DE CRUDO EN AGUAS

MARINAS……………………………………………………………...

23

2.7 TECNOLOGIAS DE REMEDIACION …………………………………. 24 2.8 SORBENTES …………………………………………………………….. 25 2.8.1 Razón de la utilización de los sorbentes …………………………… 26 2.8.2 Principios de Funcionamiento …………………………………........ 26 2.8.3 Composición de los Sorbentes ……………………………………… 27 2.8.4 Selectividad de los sorbentes ……………………………………….. 28 2.8.5 Tipos de sorbentes …………………………………………………… 29 2.8.6 Uso de los sorbentes …………………………………………………. 31 2.8.7 Criterios de selección ………………………………………………… 32 2.8.7.1 Capacidad …………………………………………………………. 33 2.8.7.2 Tasa de Sorción……………………………………………………… 33 2.8.7.3 Flotabilidad ………………………………………………………... 33 2.8.7.4 Retención del Crudo …………………………………………….. 34 2.8.7.5 Efectos de los Dispersantes …………………………………….. 34 2.8.7.6 Usos Adecuados ………………………………………………….. 35 2.8.7.7 Facilidad de Recuperación……………………………………….. 35 2.8.7.8 Biodegrabilidad……………………………………………………... 35 2.8.7.9 Costo ……………………………………………………………….. 36 2.8.7.10 Disposición …………………………………………………………. 36 2.8.8 Aplicación ……………………………………………………………… 36 2.9 MARCO LEGAL ………………………………………………………. 38 2.10 MARCO CONCEPTUAL……………………………………………… 39 3 DISEÑO METODOLOGICO ………………………………………… 41 3.1 TIPO DE INVESTIGACION …………………………………………….. 41 3.2 ENFOQUE DE LA INVESTIGACION …………………………………. 41 3.3 TECNICAS DE RECOLECCION DE INFORMACION ……………… 42 3.3.1 Fuentes Primarias…………………………………………………….. 42 3.3.2 Fuentes Secundarias ………………………………………………… 42 3.4 HIPOTESIS DEL TRABAJO …………………………………………… 42 3.5 VARIABLES ……………………………………………………………… 42 3.6 OPERACIONALIZACION DE VARIABLES …………………………… 43 3.7 PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN ………………………..... 43 4 RESULTADOS ……………..……………………………………………. 44 4.1 CARÁCTERÍSTICAS DEL DERRAME DE CRUDO………………… 44 4.2 FORMAS DE APLICACIÓN DE LOS SORBENTES………………… 46 4.3 ASPECTOS FAVORABLES Y ADVERSOS DEL USO DE SORBENTES…………………………………………………………….

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CONCLUSIONES…………………………………………………………….. 50 RECOMENDACIONES………………………………………………………. 51 BIBILIOGRAFIA ……………………………………………………………… 52 ANEXOS ……………………………………………………………………… 57

LISTA DE CUADROS

pág. CUADRO 1. Propiedades Físicas/ Químicas y Efectos Adversos

de los Tipos de Crudo Durante los Derrames…………… 18 CUADRO 2. Tipo de Sorbente Utilizado acorde a la Característica

del Derrame………………………………………………….. 44 CUADRO 3. Forma de Aplicación de los Sorbentes…………………… 46 CUADRO 4. Aspectos Favorables y Adversos de los Tipos de

sorbentes en cuanto a su uso………………………… 48

INTRODUCCION

El petróleo, es un compuesto muy complejo, considerado el contaminante más extendido en la biosfera y en el ambiente marino, por lo tanto un problema mundial. Representa la mayor fuente energética y la base para la obtención de materias primas para la industria. Su explotación, transporte y refinación generan problemas ambientales. El transporte global de crudo desde los centros de producción hacia el mercado mundial se ha desarrollado por carretera, ferrocarril, ductos e infraestructuras marítimas, como consecuencia de ello, existe un riesgo de derrames en casi cualquier entorno en el ámbito mundial. Sin embargo la mayor parte del petróleo mundial se trasporta por mar, poniendo en riesgo el entorno marino. Aunque los derrames se pueden producir en mar abierto, la acción de las corrientes, de los vientos y las mareas a menudo darán lugar a que el crudo derramado impacte las costas. Esto tiene muchas implicaciones, pero uno de los problemas más difíciles de tratar es el daño significativo a las poblaciones que dependen económicamente de la pesca, el marisqueo y la acuicultura, ocasionando la destrucción y muerte de aves marinas y otros animales como también la suspensión de actividades recreativas, turísticas y las pérdidas económicas importantes para los procesos industriales. Estos derrames contienen sustancias toxicas diferentes como: aceites, crudo, fenoles, ácidos, mercaptanos entre otras, los cuales constituyen un riesgo para la fauna y flora del medio. El petróleo puede persistir alrededor de un año, pues en sistemas con protección moderada mantiene una alta biomasa llegando incluso a ocupar los orificios rocosos dificultando su degradación. Hoy en día existen diversas técnicas de remediación de las aguas marinas contaminadas con crudo. Este trabajo está centrado en la utilización de una técnica muy efectiva en la solución de esta problemática como lo es la utilización de sorbentes. Los sorbentes son esencialmente materiales inertes e insolubles que son usados para remover crudos y materiales peligrosos del agua a través de mecanismos de absorción o adsorción o ambos. En la actualidad la realización de investigaciones centradas en este tema cobran mucha importancia puesto que cada día se aumentan los valores de producción de las industrias del petróleo y conjunto a ello también aumentan las posibilidades y riesgos de derrames de crudo en las aguas marinas. Por tal razón la investigación de técnicas de remediación de estas situaciones, en especial la utilización y uso de sorbentes tiene que ir progresando con el fin de ir analizando y generando innovaciones que puedan contrarrestar esta problemática.

1. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN

1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Uno de los principales problemas de contaminación ambiental a nivel mundial es el derrame de crudo en cuerpos de agua y suelos ocasionados por la explotación y el transporte de petróleo en zonas marinas. Se considera derrame o fuga de crudo a todo vertimiento o descarga de éstos en el ambiente, lo que origina que la ocurrencia de ellos sean factibles por parte de quienes realizan los procesos de explotación y transporte sobre todo en las áreas de mayor actividad petrolera. Cuando ocurren estos vertimientos se producen alteraciones en la composición química y física del agua marina lo que afecta la biodiversidad de los ecosistemas involucrados.

El derrame de hidrocarburos puede afectar de manera negativa los servicios ecosistémicos que le ofrecen al hombre los cuerpos de agua, debido a que estos al entrar en contacto, interfieren con el funcionamiento de algunos procesos fisicoquímicos de estos sistemas, así como con el desarrollo y mantenimiento de la biodiversidad de los mismos. En lo que respecta a la biodiversidad acuática, se ha evidenciado que los hidrocarburos pueden ocasionar efectos de narcótico y anestésicos en peces e invertebrados, haciéndolos susceptibles al efecto de los predadores. Igualmente estos compuestos químicos, por su capacidad de bioacumularse en los órganos de los individuos que los ingieren, pueden alterar el desarrollo hormonal de algunos organismos acuáticos como los moluscos y peces, produciendo un efecto conocido como disrupción endocrina, caracterizada por la reversión sexual o alteración de los caracteres sexuales primarios o secundarios, que experimentan los organismos, lo cual atenta contra la viabilidad reproductiva de sus poblaciones, conduciendo a procesos de extinción. Además de los efectos directos de los hidrocarburos sobre los recursos hidrobiológicos, también se ha evidenciado, que estos pueden afectar de manera negativa algunos procesos fisicoquímicos que afectan el desarrollo de estos organismos; como ocurre cuando se interrumpe la penetración de la luz a través de la capa fótica, por la disposición de estos compuestos químicos en la capa superficial. Con ello se afecta de forma directa la producción de algas que sostienen la productividad de este tipo de ecosistemas, ya que constituye la

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principal fuente de alimento en el primer escalafón de la pirámide trófica, así como de la producción de oxígeno disuelto que se ve disminuida por el mismo proceso. Las anteriores situaciones ponen en evidencia el efecto adverso que tiene el derrame de los hidrocarburos en los ecosistemas acuáticos, debido a que con ello se afectan los servicios ecosistémicos, especialmente el de producción de alimentos, que no solo afecta los componentes directos del entramado trófico interno, sino también la sustentabilidad de las poblaciones humanas que dependen de forma directa o indirecta de estos recursos. Los daños a la flora y fauna de los ecosistemas afectados por un derrame de hidrocarburo, finalmente repercuten en la parte social y económica de sectores de pescadores que reciben su sustento de los productos del mar. Después que ocurre un derrame o fuga de crudo los procesos físico-químicos que se producen son factores trascendentales a considerar para evaluar los peligros sobre el ambiente y la salud humana, por lo cual es importante implementar técnicas de remediación como el uso de sorbentes. Los sorbentes son productos sólidos capaces de retener o atrapar los contaminantes de los líquidos (MERLIN, 1991). Entre estos encontramos fibras sintéticas de polipropileno, poliéster y poliuretano, los cuales generan una problemática para su disposición final debido a que no son biodegradables. Por consiguiente, en el presente proyecto se pretende realizar una revisión bibliográfica o estado del arte fundamentado en el uso de sorbentes como tecnología de remediación de aguas marinas contaminadas por derrames de crudos, con el objeto de establecer sus ventajas y desventajas métodos más apropiados para la reducción de los efectos e impactos ambientales sobre los ecosistemas naturales marinos. 1.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ¿Cuáles son las ventajas y desventajas del uso de sorbentes en la remediación de aguas marinas contaminadas por derrames de crudos de acuerdo con las características del derrame y del crudo?

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1.3 JUSTIFICACIÓN Un derrame de petróleo o marea negra es un vertido que se produce debido a un accidente o práctica inadecuada en el transporte o almacenamiento que contamina el medio ambiente, especialmente el mar, con productos derivados del petróleo. Estos derrames afectan la fauna, la flora y la pesca de la zona marítima o litoral, así como a las costas donde se producen las mareas negras, generando efectos negativos que pueden llegar a ser muy persistentes en el tiempo. Las actividades petroleras generan cierta cantidad de contaminantes tóxicos al medio ambiente, y en muchas ocasiones los derrames de crudo en el mar sobrepasan los niveles permisibles contemplados en los decretos 1594 de 1984 y 3930 de 2010. Por lo tanto, se hace necesario implementar sistemas que reduzcan los niveles de concentración de crudo en las aguas marinas, como medida de remediación y recuperación de ecosistemas impactados, al igual que la mejora en la salud de la flora y fauna de éstos. Para lograr lo anterior se plantea en este estudio el uso de sorbentes como tecnología de remediación aplicada en aguas marinas contaminadas por crudo, y de ésta manera plantear posibles hipótesis sobre su implementación, prevención de errores e interpretar resultados de problemas de investigación sobre el tema, aplicados a los derrames de crudo en aguas marinas. Así mismo, es conveniente para la Universidad de San Buenaventura porque posibilita el desarrollo de grupos de estudiantes y docentes con grandes competencias en el control de derrames de crudo y mitigación de los daños producidos en aguas marinas, a través de este proyecto de grado, dado que la investigación es la herramienta para conocer lo que nos rodea y su carácter universal. De igual manera, esta investigación podrá aplicarse a un contexto real (factibilidad), pues se dispone de los recursos necesarios para llevarla a cabo y obtener bibliografía u otros materiales útiles para los propósitos del estudio, de los cuales se puede extraer y recopilar información relevante para el problema de investigación. Los procesos físico-químicos que se generan después de ocurrido el derrame de crudo afecta de manera considerable los ecosistemas naturales. Este proyecto, involucra la comprensión de los diversos factores que actúan simultáneamente en la absorción de crudo mediante la aplicación de barreras y sorbentes y de allí su importancia, porque desde el conocimiento de las tecnologías y procedimientos empleados para el control de derrames de crudo en aguas marinas, es posible planear esquemas de apoyo orientados a minimizar los impactos ambientales generados en los ecosistemas naturales afectados, los cuales se entienden como

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todas aquellas acciones estructuradas que permitan el control desde la fuente del derrame, utilización eficaz y eficiente del sorbente y fase de respuesta ágil in situ. En este orden de ideas, cabe destacar que para el programa de especialización en Ingeniería de Procesos de Refinación de Petróleo y Petroquímicos Básicos,con énfasis en la investigación y/o profundización, el proyecto es importante porque permite aplicar los conocimientos científicos y tecnológicos adquiridos en el transcurso de ella, y de igual manera permite que la región cuente con investigaciones de este tipo, ya que en la actualidad no se cuenta con muchos estudios contextualizados a ésta zona del país. 1.4 OBJETIVOS

1.4.1 Objetivo General. Desarrollar el estado del arte del uso de sorbentes aplicados en la remediación de aguas marinas contaminadas por derrames de crudos, con el propósito de precisar las ventajas y desventajas de su implementación con base en las características del derrame.

1.4.2 Objetivos Específicos

• Identificar las características del derrame de crudo que hagan factible el uso de

sorbentes para la remediación de las aguas marinas contaminadas. • Reconocer los diferentes tipos de sorbentes y sorbentes promisorios

necesarios para la remediación de aguas marinas contaminadas por derrames de crudo.

• Describir las diferentes formas de aplicación de los sorbentes utilizados en la

remediación de aguas marinas contaminadas por derrames de crudos. • Analizar los efectos favorables y adversos del uso de sorbentes en derrames

de crudos en aguas marinas, correlacionándolos con su impacto sobre diferentes ecosistemas.

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1.5 LÍMITES 1.5.1 Límite temporal. El estudio de las tecnologías de uso de sorbentes empleadas para la remediación de las aguas marinas contaminadas por derrames de crudos, tratará sobre aspectos ocurridos desde el año 2004.

1.5.2 Límite espacial. El proyecto se realizará teniendo en cuenta los derrames de crudo que se han dado en aguas marinas del continente americano, mediante la utilización de herramientas Web o en la base de datos de bibliotecas virtuales de universidades nacionales e internacionales.

1.5.3 Límite conceptual. En el presente estudio se tocarán aspectos del uso de sorbentes en la remediación de derrames de crudo en aguas marinas tales como: fase de respuesta, tipos de crudos, volumen de tratamiento y condiciones climáticas. Se realizará la revisión de la literatura referente a los procedimientos y tecnologías empleadas para la remediación de cuerpos de agua contaminados en zonas marinas por derrames de crudo haciendo énfasis en el uso de sorbentes, la cual consiste en detectar, consultar y obtener la bibliografía y otros materiales que sean útiles para los propósitos del estudio, de donde se tiene que extraer la información relevante y necesaria que atañe a nuestro problema de investigación.

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2. MARCO DE REFERENCIA

2.1 ANTECEDENTES Se han realizado diferentes investigaciones en el uso de sorbentes en especial en los de origen natural, algunas de ellas han utilizado plantas como el algodón BALASUBRAMANYA, 2007; HYUNG-MIN y RINN, 1992), Asclepiassyriaca (HYUNG-MIN y RINN, 1992; LEE, 2000); Ceiba pentandra (L.) Gaertn (PRABA-KARAN et al., 2011) las cuales han demostrado que las sustancias naturales pueden ser utilizadas como materiales sorbentes, mostrando que son capaces de retener entre 2 y 4 veces su peso en hidrocarburo, es decir, por cada 1 g de sorbente utilizado se recuperan entre 2 y 4 g de hidrocarburo. Los resultados de las investigaciones1 de HYUNG-MIN y RINN, 1992, sugirieron que una sustitución parcial o total de los sorbentes comerciales sintéticos para crudos por sorbentes naturales eran beneficiosos en las operaciones de remediación de derrames de hidrocarburos mediante el mejoramiento de la eficiencia de la capacidad de sorción y mediante la incorporación de otras ventajas tales como la biodegradabilidad. 2.2 CARACTERISTICA DEL DERRAME DE CRUDO 2.2.1 Clasificación de los crudos. El conocimiento de la densidad y/o gravedad específica del crudo permite entender su comportamiento y propiedades fisicoquímicas cuando ocurren los derrames en el mar y debido a la complejidad de su composición y la variedad de crudos existentes no hay ningún tipo clasificación que se pueda considerar como única. Las clasificaciones normalmente atienden a un conjunto de propiedades que permiten estudiarlos y analizarlos. La densidad se expresa en grados API. La gravedad API, es una escala de medición que se encuentra en relación inversa con la gravedad

1HYUNG-MIN,Choi, RINN M. Cloud.Natural Sorbents in Oil Spill Cleanup. Environ. Sci. Technol.1992, 26, 772-

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específica. Por ejemplo: un crudo con una baja gravedad específica de 0,73 tendrá una alta gravedad API de 62. Las densidades de los crudos se mueven generalmente entre2 0,800 y 1,000 y generalmente se clasifican atendiendo a la densidad en cuatro grandes categorías3:

Crudos ligeros (densidad < 0,825)

Crudos medios (0,825 < densidad < 0,875)

Crudos pesados (0,875 < densidad < 1,000)

Crudos superpesados (densidad > 1,000) Con base a la gravedad API y densidad relativa, quedan clasificados en cinco4 grandes grupos:

Crudo muy ligero (densidad < 0,83 API> 39)

Crudo ligero (densidad 0,87 – 0,83 API 31,1 - 39)

Crudo medio (densidad 0,92 – 0,87 API 22,3 – 31,1)

Crudo pesado (densidad 1,0 – 0,92 API 10,0 – 22,3)

Crudo muy pesado (densidad > 1,0 API 10,0)

2.2.2 Comportamiento de los crudos. El siguiente cuadro resume las principales propiedades físicas/ químicas, comportamiento y efectos adversos de varios tipos de crudo en aguas marinas:

2WAUQUIER, J.P. El refino del petróleo. Petróleo crudo, productos petrolíferos, esquemas de

fabricación Instituto Superior de la Energía ISE. Madrid : Díaz de Santos, 2004. v. 1. p. 314.

3 Ibídem.

4 ROJAS GUTIÉRREZ, Carlos. Determinación de pesos moleculares de crudos y fracciones petrolíferas. Universidad Rey Juan Carlos. Escuela Superior de Ciencias Experimentales y Tecnología, 2009.

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Cuadro 1 Propiedades físicas/ químicas y efectos adversos de los tipos de crudo durante los derrames

Tipo de crudo Propiedades físicas / químicas Efectos adversos en el medio ambiente

Livianos a volátiles

Se esparcen rápidamente

Tienden a formar emulsiones inestables.

Solubilidad y Evaporación alta

Se pueden limpiar de las superficies con agitación y lavado a baja presión.

La toxicidad está relacionada con el tipo y concentración de las fracciones aromáticas: 1)naftaleno, 2) benceno

La toxicidad de las fracciones aromáticas depende de la media biológica en las diferentes especies.

Tóxico a biota cuando está fresco.

Los manglares y las plantas de pantano pueden verse afectadas crónicamente debido a la penetración y persistencia de los compuestos aromáticos

Moderados a pesados

Viscosidades que van desde moderadas a altas.

Tienden a formar emulsiones estables bajo condiciones ambientales altamente marinas.

La penetración depende del tamaño de partícula del sustrato.

El residuo degradado puede hundirse y convertirse en sedimento

Su inmiscibilidad facilita su separación del agua.

Con el tiempo se forman partículas de alquitrán.

Los efectos adversos en la fauna marina es el resultado de la asfixia y la toxicidad química.

La toxicidad depende del tamaño de las fracciones livianas.

Los efectos tóxicos son reducidos en los climas tropicales debido a la rápida evaporación en el ambiente.

La baja toxicidad de los residuos tiende a ahogar las plantas o animales.

Las fracciones livianas contaminan las aguas intersticiales.

Asfalto, #6 fuel oil, residuos de crudos

Forma partículas de alquitrán a temperatura ambiente.

Resiste la difusión y pueden hundirse.

Puede ablandarse y fluir cuando se exponen a los rayos solares.

Muy difícil de recuperar del agua.

Son fáciles de remover manualmente de la superficie de las playas con equipo convencional.

Efectos adversos inmediatos o posteriores debido a pequeñas fracciones aromáticas causantes de asfixia.

La mayoría de los efectos tóxicos son debido a la sedimentación.

La absorción de la radiación solar causa una tensión térmica en el medio ambiente.

Baja toxicidad en plantas marinas que en animales.

Fuente: Exxon Mobil. Oil Spill Response Field Manual.

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2.3 EXPLOTACION Y TRANSPORTE DE CRUDOS 2.3.1 Explotación. Las fases de explotación industrial a los cuales es sometido el petróleo se enumeran a continuación: 2.3.1.1 Prospección. Es una combinación de estudios geológicos, en los cuales se estudia el terreno para posibles futuras extracciones (mediante imágenes aéreas del terreno), y estudios geofísicos ya sean de tipo gravimétrico, magnético o sísmico, los cuales son útiles para determinar la presencia de rocas porosas y poco densas que pudieran contener petróleo. 2.3.1.2 Sondeo y extracción. Cuando mediante los estudios anteriores se localiza petróleo, el siguiente paso es hacer varias perforaciones para determinar la magnitud de yacimiento, capa de agua, de gas o espesor y porosidad de la roca. El petróleo no se encuentra como un gran pozo sino como estratos de rocas porosas empapados en petróleo gas y agua salada (como una esponja mojada). Hay que decir como dato estadístico que solo 1 de cada 50 perforaciones resulta satisfactoria. Una vez extraído, se somete a una estabilización, en la cual el crudo se separa del agua y de los sólidos.

2.3.2 Transporte. Dos son los medios de transporte más utilizados: • Buques petroleros de gran tamaño, que es la operación de transporte más

grande que se realiza. • Oleoductos de caudal continuo.

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2.4 ORIGEN DE LOS DERRAMES DE CRUDOS

• Operativos: rebose de separadores API, rotura de tuberías en instalaciones y líneas de transporte, escapes por drenajes abiertos, etc.5

• No Operativos: entre estos tenemos:

Causas naturales: deslizamientos, temblores, crecientes de ríos, etc.

Atentados terroristas: explosivos, válvulas ilícitas

2.5 PROCESOS FISICO- QUIMICOS DESPUES DE UN DERRAME DE CRUDO 2.5.1 Expansión. Es el proceso que comienza inmediatamente después de producido un derrame6, extendiéndose el producto rápidamente sobre la superficie del agua:

La fuerza que impulsa el esparcimiento inicial de HC es su peso.

Un aumento de la viscosidad o de la densidad retardará la expansión de la mancha.

En zonas cálidas, la máxima dispersión que una tonelada de petróleo liviano puede cubrir una superficie de hasta 13 km2.

La incidencia del viento, puede aumentar la velocidad de propagación de la mancha en ¾ su propia velocidad.

5ECOPETROL. Los derrames de hidrocarburos y su manejo, un resumen. Asuntos ambientales.

Vicepresidencia de Refinación y Transporte, División Técnica. 2006.

6 ECOPETROL. Plan Nacional de Contingencia, Sistema nacional de equipos y expertos en control de derrames y escapes de hidrocarburos. Tomo I, Descripciones Básicas.2008.

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2.5.2 Evaporación. Este fenómeno tiene gran relevancia, depende de la concentración de los componentes volátiles del petróleo, así como también de las temperaturas del agua y del ambiente. Este proceso es muy intenso en las primeras horas para ir atenuándose posteriormente, a medida que las fracciones livianas se van agotando7. Ejemplos: • La gasolina a una temperatura de 20°C, producido un derrame se evaporará un

50% en sólo 3-4 horas.

• Los compuestos aromáticos más tóxicos como el benceno, están entre los que se evaporan el primer día en un 100%.

• A mayor propagación o extensión de la mancha, mayor será la evaporación. • Cuando se derraman crudos extremadamente volátiles en áreas confinadas,

puede existir un riesgo de incendio o explosión

2.5.3 Disolución. Este fenómeno tiene poca relevancia dado que los crudos tienen poca solubilidad en el agua8. La tasa y el grado al cual un crudo se disuelve depende de su composición, grado de esparcimiento, temperatura del agua, turbulencia y grado de dispersión. Los componentes pesados del crudo se hacen virtualmente insolubles en el agua, mientras que los componentes livianos, son relativamente solubles.

2.5.4 Dispersión. Las olas y la turbulencia en la superficie de los ríos y el mar actúan sobre la mancha para producir gotas en una serie de tamaños. Las gotas pequeñas permanecen en suspensión mientras que las más grandes se elevan a la superficie detrás de la mancha para formar nuevamente una mancha con otras gotas o esparcirse en una película muy delgada9. Los crudos que permanecen fluidos pueden esparcirse sin ser obstaculizados por otros procesos; por el contrario, los crudos viscosos o aquellos que forman emulsiones estables de agua en crudo, tienden a formar depósitos gruesos de crudo, los cuales pueden persistir por varias semanas.

7Fate of Spilled Oil in Marine Waters: Where does it go? What does it go? How do dispersants Affect it? Health and Environmental Sciences Department. Publication number 4691. March 1991. 8 Ibid. 9 Ibid.

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2.5.5 Emulsificación. Es un fenómeno que agrava las consecuencias de un vertimiento y consiste en la formación de interfaces muy estables entre gotas de crudo suspendidas en agua, y en otros casos, gotas de agua suspendidas en el petróleo.10 Las emulsiones de petróleo en agua son formadas por agitación de las olas y son favorecidas por la presencia de ciertos surfactantes. Cuando en el agua existe un elevado índice de sólidos suspendidos, las gotas se irán precipitando en la medida que se adhieran a los sólidos suspendidos. Las emulsiones de agua suspendidas en el petróleo son muy estables, pueden formar gruesas capas en la superficie del mar de un espesor de 10 a 30 cm. Conteniendo de un 60 a 80% de agua en suspensión, formando una espuma espesa, llamada comúnmente “mousse de chocolate” y que puede permanecer largo tiempo sin desintegrarse. Este tipo de emulsiones puede permanecer más de un año sin romperse, y cuando llegan a las costas, lo más aconsejable es su remoción en forma mecánica. Para este caso hay que descartar el uso de dispersantes químicos. 2.5.6 Sedimentación. Algunos crudos (crudos de Venezuela y Combustóleo) poseen densidades mayores que la del agua y por lo tanto cuando se derraman sobre la misma tienden a hundirse11. La sedimentación es un proceso muy importante donde las aguas poco profundas a menudo están cargadas de sólidos en suspensión que proporcionan condiciones favorables para la sedimentación. 2.5.7 Oxidación. Consiste en la combinación de distintos crudos con el oxígeno, para originar productos que a menudo son solubles en agua, por lo cual contribuyen a disipar las manchas de petróleo12. Es un proceso más lento que los anteriores y solo afecta el producto que se encuentra en la superficie y que está en contacto con el oxígeno del aire. Las radiaciones ultravioletas del sol favorecen el proceso de oxidación, llamándosele en estos casos foto-oxidación. En las condiciones más favorables, con el petróleo extendido en una fina película y con una intensidad de luz normal, la oxidación puede resultar en la eliminación de un 0.1 % por día del producto derramado.

10 Ibid. 11 Ibid. 12 Op. cit.

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2.5.8 Biodegradación. El agua contiene microorganismos que pueden degradar los hidrocarburos parcial o completamente. Muchos grupos de microorganismos tienden a degradar ciertos grupos de compuestos de los hidrocarburos. Existen unas 100 variedades de bacterias y hongos que se alimentan de petróleo, usándola como fuente energética, metabolizándolo en otros compuestos tales como proteínas o simplemente degradándolo a CO y agua. Estos microorganismos son abundantes en aguas crónicamente contaminadas tales como las que reciben descargas industriales o aguas no tratadas13.

Los principales factores que afectan las tasas de biodegradación son la temperatura y disponibilidad de oxígeno y nutrientes, principalmente compuestos de nitrógeno y fosforo. 2.6 EFECTOS DE UN DERRAME DE CRUDO EN AGUAS MARINAS Los derrames de petróleo afectan los ecosistemas naturales tanto en su aspecto físico como biológico. La mancha de crudo flota en el agua, por las diferencias de densidades entre el agua y el aceite, y aunque no impide del todo el intercambio gaseoso entre la atmósfera y el agua, la película del crudo sí evita la entrada de los rayos solares, restringiendo los procesos fotosintéticos de las microscópicas algas del fitoplancton, limitando la producción natural de oxígeno en la columna de agua. La existencia de estas comunidades (poblaciones no comerciales) es fundamental, pues son la base alimenticia de sostén y productora del ecosistema. La comunidad biológica que primero se afecta es el plancton, que vive indefenso flotando a la deriva en la columna de agua. El plancton es alcanzado inicialmente por la toxicidad del hidrocarburo y muere luego por la anoxia, que presenta debido a la falta de oxígeno disuelto en el agua, gracias al consumo acelerado del gas en los procesos de descomposición, que se incrementan tras la muerte de diferentes organismos. Las plantas acuáticas (macrófitas) y las algas microscópicas (fitoplancton), que son las responsables de la producción de alimento y oxígeno para el resto de los animales, son inminentemente alcanzadas por los hidrocarburos, que le producen la muerte por impregnación.

13 Ibid.

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La comunidad de peces es el indicativo de producción comercial de un cuerpo de agua por representar el componente acuático de mayor relevancia entre la población que lo aprovecha. Es también el grupo animal que evidencia la mayor cantidad de individuos muertos después de una contingencia. No obstante, no es el más afectado, como se puede llegar a pensar, dada su posibilidad de rápido desplazamiento y ciertos mecanismos de defensa que le permite afrontar en cierta medida las condiciones adversas generadas por el vertimiento de hidrocarburos.

Los crudos tienen un efecto directo sobre los peces, taponamiento u obstrucción mecánica de los epitelios respiratorios de los peces por el crudo o por sus emulsiones. Como mecanismo de defensa, los peces secretan mucus protectores en las agallas que las aísla y les permite su limpieza. En el caso de una contaminación intensa, este mecanismo es insuficiente y el pez muere por asfixia. Otro de los efectos que se pueden presentar son las alteraciones fisiológicas por las fracciones solubles del crudo. Estas sustancias, al ser ingeridas por los peces, producen modificaciones de metabolismo y de comportamiento reproductivo, o pueden causar cambios morfológicos en huevos y larvas de peces. 2.7 TECNOLOGÍAS DE REMEDIACIÓN Para el control y mitigación de los efectos causados por los derrames y/o escapes de crudo, no se puede aplicar una solución universal, los métodos y procedimientos que se seleccionen dependen del sitio (topografía, acceso, cercanía a cuencas hidrográficas, entre otros) y las condiciones ambientales, también se deben tener en cuenta el esparcimiento y movimiento de la mancha. Los pasos generales en la metodología utilizada para la mitigación y limpieza de crudo son: 1. Contención

2. Recolección

3. Limpieza y disposición

En general los sorbentes de crudo se utilizan en las tres etapas, en la contención se pueden utilizar barreras rellenas de material sorbente que al mismo tiempo contienen y retienen el crudo. En la recolección, se pueden utilizar dichas barreras o almohadillas de material sorbente al igual que el material suelto.

25

También, el uso de sorbentes es apropiado en las etapas finales de limpieza o para ayudar en la remoción de películas delgadas de hidrocarburo de los sitios inaccesibles. Las tecnologías de remediación aplicadas comúnmente al derrame de crudos en aguas marinas son: sorbentes, dispersantes, emulsificantes, quema in-Situ, recogida mecánica. Para este estudio, lo central es el uso de sorbentes. 2.8 SORBENTES Los sorbentes son productos sólidos capaces de retener o atrapar los contaminantes de los líquidos14. Son utilizados para recuperar pequeñas cantidades de crudo mediante la absorción, la penetración del crudo en el material sorbente, y/o la adsorción, la adherencia del crudo sobre la superficie de aquel. Para mejorar la recuperación, la mayoría de los sorbentes son oleófilicos (son atraídos por el crudo) e hidrofóbicos (repelen el agua). La utilización de los sorbentes sobre grandes derrames de crudo ocurridos en aguas marinas, están limitados por cinco (5) factores15: 1. Logística de la aplicación y la recuperación de sorbentes sobre las manchas de

gran extensión.

2. Intensidad y naturaleza de la operación a realizar.

3. El costo relativamente alto (en comparación con skimmers pequeños).

4. Las bajas tasas relativas de recuperación.

5. Gran cantidad de residuos sólidos generados

La Sociedad Americana de Ensayos y Materiales (ASTM) ha desarrollado métodos de ensayos estándar y factores de rendimiento para los sorbentes. Su efectividad

14MERLIN, Francois Xavier. Le Guerroué, Pascale. Use of Sorbents for Spill Response.Operational

Guide.Cendre, 1991, p. 7.

15 EXXON MOBIL. Oil Spill Response Field Manual. 2010

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es medida en términos de un porcentaje de eficiencia16. En general, los sorbentes son usados con más efectividad en las etapas finales de una limpieza o para ayudar en la remoción de capas delgadas de crudo. También pueden ser usados para la limpieza de derrames secundarios y proteger y/o limpiar zonas sensibles ambientalmente, tales como las áreas de puesta de huevos de tortuga, pantanos, donde el uso de otros métodos de limpieza es restringido debido a los daños que podrían causar. Los sorbentes no son apropiados para usar en mar abierto y son generalmente menos efectivos cuanto más viscoso sea el crudo, tales como fuel pesado y con crudos que han llegado a ser degradados y emulsionados, aunque algunos sorbentes han sido diseñados para crudos viscosos. 2.8.1 Razón de la utilización de los sorbentes. Los sorbentes se utilizan para:

Reducir la propagación de un derrame de contaminantes.

Fijar un contaminante por impregnación para facilitar su recuperación en los derrames pequeños.

Recuperar los contaminantes de los efluentes generados por las operaciones de limpieza.

Filtrar contaminantes que no se pueden recuperar de una masa de agua (canales, ríos, tomas de agua y efluentes de lavado).

2.8.2 Principio de Funcionamiento. El contaminante se fija en el absorbente por dos procesos: a) Adsorción: retención de los contaminantes sobre la superficie del sorbente. b) Absorción: la retención de los contaminantes con / en el propio sorbente. Por otra parte, los sorbentes actúan como un obstáculo para la difusión y por lo tanto constituye un medio de contención adicional.

16ASTM, 1987, Standard Method of Testing Sorbent.Perfomance of absorbents , Annual Book of

ASTM Standards , Philadelfia, PA.

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Al entrar en contacto con un contaminante, el sorbente absorbe el contaminante como una esponja. La mezcla “sorbente + Contaminante " posteriormente se recupera. Si el absorbente está lejos de ser saturado de contaminantes, se tiene una gran oportunidad de fijarlo. Si el absorbente se satura (o cercanamente) con contaminantes, el contaminante no puede ser completamente fijado. Parte de ello puede ser liberado cuando está sujeto a estrés: presión, torsión, escorrentía. Si el contaminante es un producto fluido (por ejemplo, diesel liviano refinado), la impregnación es rápida (unos pocos segundos a unos minutos), pero la retención es menos eficaz (riesgo de re-emisión). Si el contaminante es un producto viscoso (por ejemplo, fuel-oil pesado), el contaminante únicamente se va a atascar a la superficie por adsorción y no se impregna. Este fenómeno por lo tanto, reduce considerablemente la capacidad de retención de los diferentes tipos de sorbentes. Por ejemplo, los sorbentes usados en los chorizos sólo se saturan en la superficie y por lo tanto, se utiliza principalmente como un medio de contención. Por otra parte, los materiales sorbentes sueltos tienen una mayor capacidad debido a la gran superficie en contacto con el contaminante. La poca agitación o acción de mezcla del sorbente con el contaminante mejora el contacto, el cual puede ser de particular interés en la presencia de un contaminante viscoso17. 2.8.3 Composición de los sorbentes. De acuerdo a la composición de los sorbentes, estos pueden ser agrupados en tres clases18: Orgánicos, Inorgánicos y Sintéticos.

Sorbentes Orgánicos Naturales: entre ellos encontramos el aserrín, heno, paja, musgo de turba, plumas, tuza de maíz, fibra de coco, corcho, fibra de celulosa, lana, virutas de madera y otros productos basados en carbono. Generalmente pueden recoger de tres (3) a quince (15) veces su peso en crudo y son de frecuente uso porque son baratos y de fácil acceso, teniendo presente que son productos de desecho. Hay tres problemas con los sorbentes

17 MERLIN, Francois Xavier, Op. Cit., p. 8.

18 JONES, Michael T. The Disposal of Spilled Oils and Sorbent Materials. University of Florida,

2001.

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orgánicos naturales. Primero, recogen agua con crudo y esto ocasiona que tiendan a hundirse. Segundo, son normalmente usados en forma suelta y su uso es limitado generalmente a aplicarse en tierra. En su forma suelta, la recolección es más difícil de llevar a cabo. El desarrollo de una malla o red para colocar sorbentes orgánicos naturales contribuye a solucionar los problemas de recolección.

Sorbentes Inorgánicos: entre ellos encontramos la arcilla, vermiculita, perlita, lana, arena, lana de vidrio, ceniza volcánica u otros productos basados en estos minerales. Generalmente pueden recoger de cuatro (4) a veinte (20) veces su peso en crudo y son comúnmente usados debido a que son económicos y se encuentran disponibles en grandes cantidades. Estos sorbentes son a menudo tratados con silicona para darles propiedades de atracción al crudo y repulsión al agua. Los problemas con los sorbentes inorgánicos radican primero en que no son biodegradables y deben ser recuperados completamente después de su uso. El segundo problema que presentan es que cuando son depositados en vertederos, fácilmente filtran su contenido de hidrocarburos. Por último, no son fácilmente reciclables o reusables.

Sorbentes Sintéticos: para esta clase encontramos materiales poliméricos orgánicos, tales como el poliuretano, polietileno, polipropileno, fibras de nylon, polímeros de cadena entrecruzada y espumas de urea formaldehído. Generalmente pueden recoger setenta (70) veces su peso en crudo y su popularidad radica en que pueden ser reusados varias veces. Los sorbentes sintéticos son altamente oleofílicos (atraen el crudo) e hidrofóbicos (repelen el agua), haciéndolos muy efectivos en la limpieza de los derrames. El problema con esta clase de sorbentes estriba en que una vez son removidos del agua, el crudo tiende a filtrarse del sorbente naturalmente. Sin embargo, es esta misma propiedad que le ayuda a removerlo más fácilmente del crudo y luego reusar el sorbente.

2.8.4 Selectividad de los sorbentes. De acuerdo a su selectividad19 los sorbentes pueden ser Hidrofóbicos e Hidrofílicos (French Standard NF T90-362) y para dar respuesta a la contaminación en la tierra y en el agua, hay dos tipos principales de sorbentes que se pueden utilizar sobre los contaminantes líquidos.

19 MERLIN, Francois Xavier. Op. cit., p. 10

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Sorbentes Hidrofóbicos Flotantes (también conocidos como sorbentes de sólo hidrocarburos): están diseñados para recuperar contaminantes no polares (es decir, no miscible con agua, por ejemplo crudos). Estos sorbentes son livianos y flotantes. Se pueden implementar en agua o en tierra. Se recomienda que nunca utilice un sorbente hidrofóbico con un surfactante (dispersante o detergente), ya que perdería su capacidad hidrofóbica, es decir, también va a absorber agua u otro líquido polar.

Sorbentes Hidrofílicos o Universales: están diseñados para recuperar productos polares (agua y sustancias solubles en agua) y no polares (productos no miscibles con agua). Ellos pueden absorber agua y no necesariamente flotar (densidad variable). Sólo pueden utilizarse en tierra (superficie dura).

2.8.5 Tipos de sorbentes. La Norma francesa (French Standard NF T90-362) clasifica los sorbentes de acuerdo a su forma en tipo A (Bultos), B (Almohadillas),C (Rollos),D (Almohadón),E (Chorizos),F (Mopas – PomPom),G (Productos especiales). Ver Anexo A.

La Sociedad Americana de Ensayos y Materiales (ASTM) reconoce tres tipos de productos absorbentes20 categorizados de la siguiente manera: Tipo I: Los sorbentes consisten de partículas sueltas o gránulos. Un ejemplo sería gránulos de arcilla, y se refiere a veces como arena para gatos o en el suelo seco. Tipo II: Están en forma de hojas, rollos, almohadillas, mantas o almohadones que tienen suficiente resistencia para ser levantados y manejados sin romperse cuando se saturan. Tipo III: En este tipo tenemos los chorizos, los cuales vienen en grandes longitudes y pueden utilizarse para encerrar derrames de crudos de cualquier tamaño. Sorbentes comunes: tales como trapos, toallas y panolas que pueden ser encontrados en cualquier lugar donde hayan crudos.

20L. M. Flaherty and J. M. Jordan, “Sorbent Performing Study for Crude and Refines Petroleum

Products”, Proceedings: 1989 Oil Spill Conference, American Petroleum Institute, p. 155-159

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En términos generales los sorbentes son vendidos en varias formas de acuerdo a su composición y su uso final, pero pueden ser también clasificados como sigue: bultos de material al granel, a menudo como partículas; rellenos en una malla como almohadas o chorizos; continuos en forma de estera, hojas, chorizos o rollos; y como fibras sueltas combinadas para formar lazos o barricadas. Otros tipos de sorbentes pueden estar disponibles para aplicaciones específicas. A continuación detallamos cada uno de ellos: Sorbentes en bultos a granel: son muy útiles para recuperar pequeñas cantidades de crudo en tierra. Debido a las dificultades de controlar su aplicación y recuperación, su uso en el medio ambiente marino se limita a escenarios específicos en las costas. Productos Rellenos de Sorbentes: los materiales sorbentes a granel suelen ser colocados en una malla de tela o malla exterior para formar un chorizo, una almohada o calcetín que son más sencillos de implementar, controlar y, posteriormente, más fácil de recuperar que el material suelto en sí. Los productos rellenos de sorbentes varían en forma y volumen pero los chorizos son los más comunes. Este tipo de sorbentes son típicamente elaborados con materiales naturales orgánicos o inorgánicos tales como la paja pero también comprende elementos de materiales sintéticos como el polipropileno. Sorbentes de Sistema Continuo: los sorbentes de sistema cilíndrico continuo, entre los cuales destacamos los chorizos, difieren del material suelto relleno en los chorizos descritos anteriormente, por tener una mayor homogeneidad y una menor superficie en relación al volumen, es decir, el crudo penetra con mayor dificultad en el núcleo del chorizo. Los sorbentes de sistema continuo planos como las hojas, rollos, almohadillas, esteras y telas se caracterizan por su alta área superficial en relación al volumen. Estos sorbentes son principalmente elaborados a partir de materiales sintéticos con tejido fundido, siendo el polipropileno uno de los materiales más comúnmente usados durante la respuesta al derrame. Sin embargo, ocasionalmente, se pueden encontrar, sorbentes elaborados de otros materiales tales como el poliuretano, nylon y el polietileno.

Sorbentes de Fibra Suelta: en tanto que los sorbentes descritos anteriormente son efectivos en un amplio rango de crudos, son menos eficientes en la recuperación de crudos degradados y altamente viscosos. Los bultos o madejas de fibras de sorbentes sueltos permiten que estos crudos sean recuperados mediante la combinación de un área superficial grande y la cohesión dentro del crudo mismo. Principalmente, son elaborados de tiras de polipropileno y usualmente se colocan uno a continuación del otro para formar lazos también conocidos como “pompom”. Varios lazos individuales pueden ser

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colocados a lo largo de una cuerda para formar barricadas de crudos viscosos o sistemas de lazos de chorizos. En las máquinas separadoras de agua - crudo, tipo mopa, con el objeto de recuperar y recoger el crudo, se usa a menudo un dispositivo en forma de escoba de muchos metros de longitud, en una banda continua. En términos generales podemos decir que una amplia variedad de materiales pueden ser usados como sorbentes. Los sorbentes sintéticos son los más efectivos en la recuperación del crudo. En algunos casos la relación en peso de crudo a sorbente que puede ser alcanzada con estos, es de 40 a 1 comparada con la relación 10 a1 para productos orgánicos y relaciones más pequeñas de 2 a 1 para materiales inorgánicos. A pesar de la limitada capacidad adsortiva, los materiales orgánicos e inorgánicos pueden ser atractivos en tanto que ellos o son abundantes en la naturaleza o son el producto del desperdicio de procesos industriales y pueden ser comprados fácilmente a bajo costo o están disponibles libremente.

La relativa efectividad de los materiales sorbentes ha sido ensayada por un número de organizaciones que evalúan cuanto crudo de un peso dado podría esperarse que se retenga por un sorbente en particular. Aunque los resultados de estos tests pueden ser útiles en la clasificación comparativa de un material sorbente sobre otros, ellos son probados en el laboratorio o bajo condiciones controladas de campo y pueden por consiguiente ser engañosos. En la práctica, los sorbentes están sujetos al viento, olas y corrientes y bajo estas condiciones naturales e impredecibles, es improbable que su rendimiento coincida con los resultados reportados en tales ensayos. 2.8.6 Uso de los sorbentes. Los sorbentes son usados para ayudar a recuperar crudo en los casos de pequeños derrames en agua o en tierra o como material filtrante. Los principales usos de los sorbentes son:

Contención estática y dinámica y la recuperación por el rápido despliegue en áreas costeras, puertos y bahías, estuarios y en los ríos.

Contención de una mancha en conjunto con un chorizo estándar.

Protección de áreas que son difíciles de limpiar (escolleras, cañaverales, manglares).

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Fijación o recuperación de un contaminante flotante en un lago o en aguas estancadas.

Rápida aplicación en un derrame ocurrido en la superficie de la tierra para prevenir o al menos reducir la infiltración del contaminante.

Sorción de fugas debajo de los sitios de trabajo de recuperación.

Sorción de efluentes de limpieza de rocas, estructuras y muros de contención.

Sorción por filtración de los contaminantes en suspensión en la columna de agua (tomas de agua, ríos).

Limpieza o descontaminación del personal y equipos en sitios de limpieza.

Revestimiento y protección de las vías.

El uso de sorbentes como herramienta primaria de respuesta en el mar es desalentador. Además de los problemas de control del material de la superficie del agua, se incrementan los volúmenes de residuos de crudo que requieren disposición yla aplicación de sorbentes a una mancha de crudo no alivia los problemas inherentes a las operaciones de contención y recuperación en el mar. La mezcla resultante de crudo-sorbente probablemente dificultará las operaciones con los skimmers y estará sujeto a los efectos del viento, corrientes y olas, dando lugar a la ruptura de las manchas que no será más fácil de controlar que el derrame original. 2.8.7 Criterios de Selección. Todos los sorbentes son eficaces hasta cierto punto. Para optimizar la selección de un sorbente en particular, las propiedades de este deben ser adaptadas a las condiciones del derrame. Aunque algunos pueden ser útiles en una situación pueden ser menos deseables en otras. Sin embargo, en una situación de emergencia, use cualquier sorbente que tenga a la mano hasta que se obtenga el adecuado. Los parámetros a ser considerados se discuten a continuación:

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2.8.7.1 Capacidad

Son deseables las propiedades oleoílicas e hidrofóbicas.

Cuando se use en agua, es preferible que los sorbentes tengan una alta relación de sorción crudo / agua.

Es probable que la capacidad del sorbente en el campo sea menor que los datos indicados en los ensayos. Se puede requerir aproximadamente un 25% más de la cantidad sugerida.

La idoneidad del material sorbente depende del tipo de crudo y grado de degradación.

2.8.7.2 Tasa de Sorción

Los crudos livianos son sorbidos rápidamente.

El tiempo de sorción requerido para la saturación es de mayor duración para los crudos viscosos.

La tasa y la efectividad de la sorción son proporcionales al área superficial del sorbente expuesta al crudo.

La tasa de recuperación disminuye a medida que la capa del crudo se hace más delgada. Los chorizos pueden contener y espesar una capa de crudo para mejorar el uso de sorbentes.

2.8.7.3 Flotabilidad

La alta flotabilidad le permite a los sorbentes flotar por largos periodos (días o semanas) incluso cuando se satura con agua y crudo.

Algunas fibras naturales como la paja y el musgo de turba tienen una flotabilidad inicial alta pero se inundan y hunden.

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La flotabilidad excesiva puede reducir la eficiencia hasta el punto que necesita ser empujado hacia el seno del crudo para saturarlo.

Esta característica no es importante para su uso en tierra.

2.8.7.4 Retención del crudo

Capacidad del sorbente para sorber y retener crudos líquidos.

Algunos materiales adsorben rápidamente el crudo pero, a menos que se recuperen a tiempo, el sorbente como resultado de los efectos del viento, olas y corrientes, puede subsecuentemente liberarlo mucho.

Algunos materiales sorbentes liberan gran parte del crudo cuando el sorbente ya saturado, es levantado fuera del agua trayendo como consecuencia que el peso del líquido recuperado cause que el sorbente se deforme exprimiendo el crudo desde los poros o superficies internas.

La retención de crudo puede ser un particular problema cuando se usa sorbentes con una baja fuerza interna, en especial, los elaborados de materiales orgánicos.

Los materiales sorbentes con finos poros, tales como la vermiculita y algunas espumas, generalmente exhiben buenas características de retención pero tienen el inconveniente de su pobre rendimiento en la recuperación de crudos viscosos.

La tasa de liberación es directamente dependiente de la viscosidad del crudo, entre más baja es la viscosidad de este, menor es la capacidad de retención del sorbente.

2.8.7.5 Efecto de los dispersantes. Los dispersantes previenen que el crudo se adhiera a la superficie oleofílica del sorbente.

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2.8.7.6 Usos adecuados

Los sorbentes livianos amasados, 50 g hasta 200 g (2 – 7 onzas) por hoja, pueden ser sacados de la superficie del crudo por los fuertes vientos. Son más efectivos en capas de dos a tres hojas cuando hay condiciones de mucho viento.

La distribución de los sorbentes sobre el crudo contenido en los chorizos puede de manera efectiva suprimir las olas y prevenir que el crudo salpique sobre el chorizo.

Los sorbentes reutilizables reducen los residuos.

Algunos sorbentes trabajan mejor cuando se humedecen primero o previamente con el crudo.

El repetido manejo y la necesidad de exprimirlos y almacenarlos en contenedores, aumentan la dificultad de aplicar sorbentes reutilizables.

2.8.7.7 Facilidad de recuperación

La recuperación de los sorbentes flotantes, es muy difícil, pero puede lograrse con el uso de técnicas de pesca (por ejemplo: redes de cerco) o algunas máquinas separadoras de agua-crudo previniendo posibles obstrucciones o atascamientos.

Los problemas de recuperación excluyen el uso de partículas no contenidas y sorbentes a granel en agua.

2.8.7.8 Biodegradabilidad

Se recomienda que el sorbente sea ambientalmente seguro y biodegradable en situaciones donde el material sea difícil de recuperar.

Los productos sorbentes que incorporan nutrientes pueden mejorar la biodegradación; sin embargo, la necesidad de nutrientes se debería determinar para evitar la creación de un ambiente eutrófico.

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2.8.7.9 Costo

Varía considerablemente y depende del material usado.

Los materiales orgánicos e inorgánicos son comparativamente menos costosos que los productos sintéticos.

Se debe tener en cuenta al momento de seleccionar el sorbente más adecuado, el costo adicional de disposición porlos altos volúmenes generados.

A pesar del alto costo de los productos sintéticos, son a menudo, más efectivos, y en algunos casos pueden ser reutilizados.

2.8.7.10 Disposición

La selección del sorbente debe considerar el plan de disposición final.

Las instalaciones de residuos y desechos, ya sea para el entierro o incineración, generalmente tiene que ser aprobado por la autoridad competente previo a la disposición del sorbente.

Los requerimientos de bolsas y tambores para el almacenamiento de los sorbentes recuperados deben ser calculados basados en la cantidad de material sorbente a ser distribuido y el volumen probable de crudo a ser absorbido.

Los sorbentes deben ser incinerables y no contener demasiada agua para su incineración.

2.8.8 Aplicación. El amplio uso de los sorbentes está limitado por la mano de obra requerida, la cantidad de residuos sólidos generados y otros factores ya mencionados al inicio de este capítulo. La aplicación adecuada de sorbente incluye:

Recuperación final de residuos de derrames de hidrocarburos en áreas costeras o lugares inaccesibles a buques y equipos.

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Contención o respuesta rápida a pequeños derrames en la costa siempre que las manchas de los derrames sean recientes y relativamente gruesas.

Limpieza y adecuación de superficies ligeramente manchadas, como fragmentos cortos de roca en la orilla.

Protección de cubiertas de barcos, muelles, pasarelas, etc., para evitar la contaminación de buques, vehículos, o cualquier otra área designada como “limpia”.

Protección o limpieza de áreas ambientalmente sensibles, tales como áreas de puesta de huevos de tortugas o pantanos, donde otros métodos de limpieza están restringidos por los daños que podrían causar.

Teniendo en cuenta que el hidrocarburo se esparce muy rápidamente sobre la superficie del agua, lo primordial es actuar con la mayor rapidez; las empresas que manejan altos volúmenes de hidrocarburos como refinerías, muelles, puertos, entre otros, deben contemplar entre sus planes de contingencia el uso de sorbentes. El sorbente se inserta en unas mallas que tomarán la forma de chorizos para evitar el accionar del viento. Estos chorizos se colocan de forma estratégica teniendo en cuenta la dirección del flujo y las posibles fuentes de derrame. En lugares que son más amplios como arroyos o ríos se unirán varios chorizos entre si y estos atraparan las partículas de hidrocarburo. En bahías y en el mar estos chorizos deben utilizarse para reforzar la labor hecha por las barreras mecánicas en la contención del hidrocarburo. Después del contacto entre el hidrocarburo y el sorbente el personal encargado puede realizar rotación de la superficie de contacto para de esta forma utilizar todo el contenido de material sorbente que está dispuesto en el interior del chorizo. Para el recambio de chorizos se debe tener en cuenta que si en el flujo de aguas aún hay presencia de hidrocarburos es conveniente instalar primero los chorizos libres de hidrocarburo y luego retirar los contaminados.

Para retirar los chorizos contaminados del agua es conveniente tener previsto unas canecas y evitar el contacto con el suelo, si es necesario se pueden acondicionar unos sitios temporales colocando un plástico sobre el suelo. Es muy importante tener en cuenta bajo qué condiciones se presenta el derrame; el viento, las mareas, época de invierno entre otras.

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2.9 MARCO LEGAL Decreto 1594 de 1984 y 3930 de 2010: Usos del agua y residuos líquidos en Colombia. Decreto 321 de 1999: Plan Nacional de Contingencia contra Derrames de Crudo. Decreto 2190 de 1995: Elaboración y desarrollo del Plan Nacional de Contingencia contra derrames de Crudo, Derivados y Sustancias Nocivas en aguas marinas, fluviales y lacustres. Decreto 1875 de 1979: Normas sobre la prevención de la contaminación del medio marino y otras disposiciones.

Protocolo sobre la cooperación en la lucha contra los derrames de crudo.

Firma/Adopción: Marzo 24 de 1983 Entrada en Vigor: Octubre 11 de 1986 Ley Aprobatoria: Ley 56 de 1987 Fecha de Ratificación y Adhesión: Marzo 3 de 1988 Entrada en Vigor para Colombia: Abril 3 de 1988

UNE 150008:2008 Análisis y evaluación del riesgo ambiental.España Clean Water Act.Us Code 33 U.S.C. 1251-1387. U.S.A. Oil Pollution Act of 1990.Us Code 33 U.S.C. 2701 – 2761. U.S.A. Convención de las Naciones Unidas sobre la Ley del Mar 1982 (United Nations Conventiononthe Law of the Sea 1982). SERMANAT, 2003. “NOM-138-SERMANAT/SS-2003. Límites Permisibles de Hidrocarburos en Suelos y las Especificaciones para su Caracterización y Remediación. Secretaría Medio Ambiente y RecursosNaturales. México. MINISTRY OF HOUSING, SPATIAL PLANNING AND ENVIRONMENT. 2000. DBO/1999226863 “Circular on Target Values and Intervention Values for Soil Remediation”. Directorate-General for Environmental Protection, Department of Soil Protection.Holanda.

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2.10 MARCO CONCEPTUAL

ABSORCION: propiedades de ciertas sustancias de recoger y retener otra sustancia. Ello implica retención del contaminante dentro del sorbente mismo.

ADSORCION: fenómeno fisicoquímico mediante el cual una sustancia química y

cualquier fluido (líquido o gas) se acumula en la superficie de un sólido (en su

interfaz con aire o agua). Ello implica retención del contaminante en la superficie

del sorbente.

DISPERSANTES: un dispersante es un aditivo que se utiliza para lograr que un soluto tenga distribución y dispersión en un disolvente.

EFLUENTES: aguas residuales o Residuos líquidos vertidos al agua durante las operaciones de limpieza o respuesta a derrames.

EMULSION: mezcla de dos sustancias no miscibles (las cuales normalmente no

se mezclan), tales como agua y aceite, en el que uno de los dos está en

suspensión (pequeñas gotas) en el otro.

GRANULOMETRIA: medición de las dimensiones y determinación de la forma de

las partículas y granos de un sorbente a granel.

HIDROCARBUROS: los hidrocarburos son compuestos binarios de carbono e hidrógeno. Son sustancias muy apolares, y por lo tanto no son miscibles con el agua y sí con disolventes orgánicos (cloroformo, éter).

HIDROFÍLICO: es el comportamiento de toda molécula que tiene afinidad por el agua. En una disolución; las partículas hidrófilicas tienden a acercarse y mantener contacto con el agua. HIDROFOBICO: característica de un producto que no tiene afinidad con el agua (no polar).

IMPREGNACION: penetración de una sustancia en otra.

NO POLAR: característica de un producto, el cual no es miscible con agua.

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OLEOFÍLICO: característica de un producto, el cual tiene afinidad por las sustancias aceitosas o crudos, absorbiéndolas selectivamente. POLAR: producto que es miscible con agua.

POLIPROPILENO: producto obtenido por polimerización del propileno.

POLIURETANO: resina plástica obtenida por la condensación de poliésteres con isocianatos. SORBENCIA: capacidad de un producto para tomar un líquido por sorción.

SORBENTES: son materiales o compuestos utilizados para recuperar líquidos (fugas, derrames, etc.). SORCION: proceso mediante el cual se toma y retiene una sustancia a través de los procesos de absorción y/o adsorción. VISCOSIDAD: resistencia de un líquido a fluir.

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3. DISEÑO METODOLÓGICO 3.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN La investigación se hizo a nivel de estudio descriptivo, ya que se recopiló y extrajo información sobre el uso de sorbentes en el control de los procesos físico-químicos que ocurren en un derrame de crudo en aguas marinas, especificando características, propiedades y rasgos importantes, con el fin de determinar recomendaciones para su uso, basados en las ventajas y desventajas de su implementación. En los estudios descriptivos, la meta del investigador consiste en describir fenómenos, situaciones, contextos y eventos; esto es detallar como son y se manifiestan. Los estudios descriptivos buscan especificar las propiedades importantes de personas, grupos, comunidades o cualquier otro fenómeno que sea sometido a análisis (Dankhe, 1986). Miden y evalúan diversos aspectos, dimensiones o componentes del fenómeno o fenómenos a investigar. Desde el punto de vista científico, describir es medir. En un estudio descriptivo se selecciona una serie de cuestiones y se mide cada una de ellas independientemente, para así describir lo que se investiga. Los estudios descriptivos únicamente pretenden medir o recoger información de manera independiente o conjunta sobre los conceptos o las variables a las que se refieren, es decir, el objetivo no es indicar como se relacionan las variables medidas. 3.2 ENFOQUE DE LA INVESTIGACIÓN El enfoque de la investigación es no experimental cualitativo, ya que el problema de estudio es delimitado y concreto. La pregunta de investigación versa sobre cuestiones específicas. Se hizo la recolección de datos provenientes de la bibliografía consultada para probar la hipótesis planteada.

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3.3 TECNICAS DE RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN 3.3.1 - Fuentes Primarias. La constituyen los testimonios de expertos y entrevistas en profundidad. Se recurrió a un bosquejo de cuestiones relacionadas con el problema de investigación, para orientar la conversación. Las entrevistas se dirigieron hacia la obtención de datos no observables directamente, datos que se basaron en declaraciones verbales de los expertos.

3.3.2. Fuentes Secundarias. Las fuentes secundarias para este proyecto fueron obtenidas de libros, artículos de publicaciones periódicas, tesis, documentos oficiales, reportes de asociaciones, trabajos presentados en conferencias o seminarios, artículos periodísticos, documentales, páginas en internet y otros documentos especializados. 3.4 HIPOTESIS DE TRABAJO H1: El uso de sorbentes para la remediación de derrames de crudo en aguas marinas presenta mayores ventajas que desventajas desde los puntos de vista técnico, económico y ambiental.

H2: El uso de los sorbentes no es recomendable para la remediación de aguas marinas contaminadas por derrames de crudos pesados. 3.5 VARIABLES Las variables que se tuvieron en cuenta para analizar las ventajas y desventajas en el uso de sorbentes sobre aguas marinas contaminadas con derrames de crudo fueron:

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Fase de respuesta

Tipo de crudo

Volumen de tratamiento

Condiciones climáticas

3.6 OPERACIONALIZACION DE VARIABLES

VARIABLES DEFINICIÓN CONCEPTUAL DEFINICION

OPERACIONAL

Fase de respuesta Periodo en el cual se responde a cualquier vertimiento de crudo, con el objeto de minimizar el efecto contaminante.

Tiempo (normalmente en días u horas)

Tipo de crudo Petróleo de referencia, puede ser ligero, medio y pesado.

Gravedad API

Volumen de tratamiento

Espacio ocupado por el crudo derramado.

Barriles, galones, litros, metros cúbicos, pies cúbicos.

Condiciones climáticas

Estado de la atmosfera caracterizado por una combinación de elementos con valores específicos (presión atmosférica, temperatura, humedad, precipitaciones, viento, etc.

Barómetro, termómetro, termohigrófago, pluviómetro, anemómetro.

3.7 PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN La información recolectada y revisada se organizó en párrafos, tablas, diagramas, cuadros y/o gráficas, priorizando la información, para constatar diferentes resultados y analizar descriptivamente los datos por variable. Se evaluó la confiabilidad, validez y objetividad de los criterios técnicos, ambientales y económicos establecidos en el estudio comparativo mediante la revisión de artículos científicos basados en el análisis de los sorbentes y reportes de asociaciones peritas en el tema.

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4. RESULTADOS 4.1 CARACTERÍSTICAS DEL DERRAME DE CRUDO Una de las características más importante a considerar en los derrames de crudo es su densidad y/o gravedad específica debido a que esta determina la factibilidad del uso del sorbente y / o tipo del mismo. De igual manera hay que considerar si el derrame ocurre en zonas costeras o en mar abierto en las cuales puede haber presencia de corrientes marinas o ausencia de las mismas, lo cual conllevará a la selección y uso de un sorbente en particular. Estos están tipificados para la protección del sistema y contención del derrame. El siguiente cuadro resume el comportamiento del sorbente ante el tipo de crudo. Cuadro 2 Tipo de sorbente utilizado acorde a la característica del derrame

Tipo de crudo Condición Tipo de sorbente

Livianos

a

Medianos

Crudos flotantes en mar abierto sin corrientes

Para protección / contención:

Chorizos o tipo E

Rollos (tipo C) reforzados por una cuerda

Para recuperación del crudo

Toallas absorbentes o almohadillas (tipo B), almohadones (tipo D) y material granular a granel (tipo A).

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Cuadro 2 (continuación)

Livianos

a

medianos

Crudos Flotantes en mar abierto con corrientes

Para protección:

Terraplén de superficie lisa: chorizos o tipo E

Terraplén de superficie rugosa: chorizos (tipo E) o rollos (tipo C)

Para contención / desviación / recuperación:

Corrientes débiles (< 0.2 m / s) y pequeñas cantidades de contaminantes: rollos (tipo C) reforzados por una cuerda extendida a lo largo de la corriente.

Corrientes fuertes, en grandes cuerpos de agua: chorizo estándar o tipo E, rollos tipo C reforzados por una cuerda. Desvíe el contaminante hacia un sitio seguro

Pesados / Crudos viscosos

Crudos flotantes en mar abierto sin corrientes

Para protección / contención

Chorizo estándar o tipo E Para recuperación del crudo

Mopas (tipo F)

Material granular a granel Para los crudos viscosos no son muy efectivos los sorbentes

Crudos Flotantes en mar abierto con corrientes

Para protección:

Chorizo o tipo E

Rollos (tipo C)

Mopas (tipo F) si la corriente es baja Para contención / desviación / recuperación:

Chorizo estándar o tipo E

Mopas unidas a una cuerda. Desvíe el contaminante hacia un sitio seguro

Para los crudos viscosos no son muy efectivos los sorbentes

Crudos Superpesados

Crudos no flotantes en mar abierto

Negativo su uso.

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4.2 FORMAS DE APLICACIÓN DE LOS SORBENTES Cuando ocurre un derrame, la mancha se esparce con mucha rapidez sobre la superficie del agua, lo cual obliga a su rápida contención y dependiendo de factores tales como la mano de obra requerida, la posibilidad de acceso del buque y equipos al sitio, la presencia de vientos, corrientes y olas en la zona, disponibilidad del sorbente en el lugar de ocurrencia del derrame, generación de residuos por la aplicación y recuperación de los mismos, todo esto determinará la forma de aplicación del sorbente. Hay que destacar que los sorbentes sintéticos son los más atractivos en cuanto a uso, pero no siempre están disponibles en el sitio del derrame en tanto que los sorbentes orgánicos son menos eficientes, pero son de mayor disponibilidad y es recomendable para casos de emergencia aplicar el sorbente que se tenga disponible hasta tanto se consiga el más idóneo. Las formas de aplicación para los sorbentes comúnmente usados se resumen en la siguiente tabla: Cuadro 3 Forma de aplicación de los sorbentes

Sorbente

Forma de Aplicación

Almohadillas (cuadradas y tiras)

Se ubican en áreas confinadas para recoger pequeñas cantidades de crudo

Se debe dejar durante varias horas en el crudo derramado para una mayor eficacia.

Las almohadillas se pueden escurrir con un simple exprimidor y reutilizarse.

Rollos

Usados de la misma manera que las almohadillas, pero generalmente de manera más conveniente ya que pueden ser divididos o cortados a una longitud óptima.

Muy eficaz en la protección de pasarelas, zonas previamente descontaminadas o limpiadas; Pueden ser utilizado para cubrir áreas usadas como sitios de almacenamiento temporal para materiales oleosos.

La disposición de residuos se ve facilitada por el enrollado del sorbente colocándolo en un recipiente adecuado.

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Cuadro 3 (continuación)

Chorizos

Pueden servir para una función dual por absorber y contener el crudo, pero sólo es efectivo en aguas tranquilas.

Más eficaz en películas delgadas de crudo.

El material absorbente firmemente compactado y encerrado en una malla, restringe la penetración del crudo, lo cual requiere la rotación y movimiento permanente del chorizo alrededor del crudo para que trabaje eficientemente. Es preferible impulsar el crudo al interior del chorizo.

Los chorizos con material sólido son mejores que el material granular a granel empacado dentrodel mismo. Los gránulos absorben más agua causando que las bolsas de las mallas se rompan con facilidad conllevando a esfuerzos adicionales de limpieza.

Se pueden utilizar con eficacia para proteger las áreas resguardadas contra la contaminación del crudo; también se pueden implementar detrás de los skimmers para recoger el exceso de crudo, pero por lo general no es eficaz cuando se usa de esta manera.

La disposición correcta de los residuos se lleva a cabo mediante el plegado, enrollado y/o relleno del chorizo en una bolsa plástica

Pom- poms y Chorizos enlazados (Snare booms)

Más efectivo en crudos viscosos o degradados

Se puede utilizar para recuperar el crudo tanto en tierra como en agua

Se pueden formar cordeles y colocarse en la zona intermareal hasta recuperar el crudo.

Se pueden usar para sellar el extremo de la orilla del chorizo para que el crudo no escape. Esto es particularmente útil en mareas, especialmente donde el fondo es rocoso.

A menudo se utiliza como una barrera compuesta dentro de un chorizo de contención para limitar la fuga de petróleo sometido a las variaciones del viento, olas y las condiciones del momento.

La disposición del residuo se lleva a cabo empacando el material en una bolsa plástica usada para tal fin.

Material a granel

El material sorbente a granel, no se recomienda para uso en derrames en aguas; sin embargo, los materiales orgánicos a granel han sido exitosamente utilizados para estabilizar crudos estancados en sitios remotos.

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4.3 ASPECTOS FAVORABLES Y ADVERSOS DEL USO DE SORBENTES Por su condición de material inerte e insoluble, el uso de sorbentes en el mar tiene como principal aspecto favorable que no afecta en primera instancia la flora y la fauna del ecosistema marino y a diferencia de otros tipos de tecnologías como los dispersantes que si ocasionan efectos notablemente dañinos. El uso de los sorbentes se extiende a todas las áreas toda vez que sea posible su recuperación después de su aplicación. Esto se ve fortalecido por el hecho que los sorbentes en algunos países como Estados Unidos no requieran de permisos especiales o autorizaciones para su aplicación siempre y cuando el producto no incorpore sustancias químicas reactivas en el medio ambiente o agentes de bioremediación asociados a su mecanismo de actuación. Una vez utilizado, algunos tipos de sorbentes (en especial los sintéticos) pueden ser reutilizados, una vez sea extraído el crudo. Si el sorbente no es recuperado de la superficie del mar, se convierte en material contaminante como el crudo mismo, lo cual representa un aspecto muy desventajoso. Por ello no se recomienda su utilización en áreas donde se desarrolle actividades de acuicultura por cuanto puede ser erróneamente confundido como alimento para peces u organismos en desarrollo. Si al momento de su utilización hay presencia de vientos se ocasiona el esparcimiento del sorbente sobre todo cuando es material granular o a granel y finalmente un aspecto desfavorable son los volúmenes de residuos generados por la utilización previa del sorbente, lo cual obliga a métodos de disposición apropiados para no contaminar innecesariamente el ecosistema marino. En el siguiente cuadro resumimos los aspectos favorables y no ventajosos de los sorbentes en cuanto su uso en aguas marinas: Cuadro 4 Aspectos favorables y adversos de los tipos de sorbentes en cuanto a su uso.

MATERIAL ASPECTOS FAVORABLES

ASPECTOS ADVERSOS

Sorbentes en bultos a granel

Orgánicos: incluyen corteza, turba, aserrín, pulpa de papel, corcho, plumas de pollo, paja, lana y cabello humano.

Inorgánicos: vermiculita y piedra pómez.

Sintéticos: principalmente el polipropileno.

A menudo naturalmente abundantes o ampliamente disponibles como producto del desperdicio de procesos industriales.

Son de bajo costo.

Pueden servir para proteger la vida silvestre en sitios de arrastre.

Difíciles de controlar, pueden ser regados por el viento.

Difíciles de recuperar.

La mezcla de crudo y sorbente puede ser difícil de bombear.

La disposición de la mezcla crudo sorbente es más limitada que la del crudo solamente.

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Cuadro 4 (continuación)

Productos Rellenos de Sorbentes

Todos los materiales sorbentes en bultos a granel descritos con anterioridad pueden ser colocados en mallas o redes.

Más fáciles de implementar y recuperar que los sorbentes a granel.

Los chorizos rellenos tienen una mayor área superficial que los chorizos de sistema continuo.

Fuerza estructural limitada a la de la malla o red.

Los chorizos con material orgánico pueden rápidamente saturarse y hundirse.

La retención de crudo es limitada.

Sorbentes de Sistema Continuo

Sintético – principalmente polipropileno

Almacenamiento a largo plazo.

Relativamente fáciles de implementar y recuperar

Si se usa a su máxima capacidad es posible una relación de recuperación alta de crudo.

Limitada eficiencia para crudos más viscosos o degradados

No se descompone fácilmente limitando las opciones de eliminación de desechos.

Sorbentes de Fibra Suelta

Sintético – principalmente polipropileno

Efectivos sobre crudos muy viscosos y degradados.

Menos efectivos en crudos livianos frescos y crudos medios.

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CONCLUSIONES Como conclusión final de este trabajo y después de evaluar las ventajas y desventajas del uso de sorbentes en la remediación de aguas marinas contaminadas por derrames de crudo, podemos inferir que todos los sorbentes son eficaces hasta cierto punto. Para optimizar la selección de un sorbente en particular, las propiedades de este deben ser adaptadas a las condiciones del derrame. Aunque algunos pueden ser útiles en una situación pueden ser menos deseables en otras. Cabe resaltar que en este análisis se ha tenido en cuenta lo siguiente:

Propiedades oleofilicas e hidrofóbicas.

Comportamiento ante el tipo de crudo y su grado de degradación.

Tiempo de sorción.

Tasa y la efectividad de la sorción.

Flotabilidad.

Capacidad del sorbente para sorber y retener crudos líquidos.

Buen comportamiento ante las condiciones del viento, olas y corrientes.

Baja liberación ante la necesidad de ser levantado fuera del agua.

Retención de crudo ante una baja fuerza interna.

Bajos costos.

Alta eficiencia en su uso.

Facilidad de aplicación

Facilidad de recuperación para reutilizarlos.

De acuerdo con el análisis de los puntos anteriores, concluimos que los sorbentes con mejor comportamiento y eficacia son los sintéticos por su gran capacidad de sorción por peso utilizado. Muy a pesar de la diferencia en costos con los orgánicos. Pero pesa mucho en este análisis, la reutilización que permite establecer otro nivel económico en el uso de este tipo de material. De igual manera se resalta, que la forma física (chorizos) anclados genera resultados muy prometedores en el uso de material sintéticos en mares muy turbulentos por su fácil recuperación y peso.

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RECOMENDACIONES El uso de sorbentes en mar abierto tiene ciertas limitaciones en cuanto a su aplicación por factores tales como el viento, corrientes marinas turbulentas y el volumen de residuos generados por su aplicación, lo cual implica establecer métodos de disposición del residuo y/o recuperación del crudo del material sorbente generándose entonces costos adicionales a considerar en este proceso y que merecen un estudio aparte para buscar los parámetros óptimos en torno a recuperación y efectos ambientales. Los sorbentes sintéticos dada su efectividad, su capacidad de reutilización y recoger hasta 70 veces su peso, son de amplio uso a pesar de su alto costo pero cabe anotar que en los sorbentes orgánicos, un aspecto importante, a pesar de su limitada capacidad adsortiva, es su alta abundancia en la naturaleza o ser el producto de residuos industriales, lo cual conlleva a establecer un estudio amplio y detallado para determinar los sorbentes orgánicos propios de la región o zona que sean los más idóneos o apropiados a utilizar para la remediación de las aguas marinas contaminadas por derrames de crudo. Este tipo de sorbentes, pueden ser amplios en la zona o región costera en mención y merecen un estudio aparte para su clasificación y tipificación que obliga a ensayos y pruebas como recurso o fuente de aprovechamiento amigables ambientalmente.

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ANEXO A

Chorizos: Material sorbente de forma cilíndrica y aplicado como un chorizo (Tipo E)

Toallas absorbentes o almohadillas: Hojas de material sorbente disponible en varias presentaciones. (Pads) (Tipo B)

Almohadones: Material absorbente empacado en un pequeño saco, el cual se puede manejar fácilmente y ubicar en áreas confinadas. (Tipo D)

Pom –Poms: Racimos de tiras oleofilicos (Tipo F)

Rollos: Hoja continua de material absorbente (Tipo C)

Sweeps: Largas hojas de material absorbente reforzado con una cuerda o tirante (Tipo C)

Material Granular a granel Loose Sorbent (Tipo A)

Productos Especiales: Bloque sólido de material absorbente que se ubica debajo de las máquinas para absorber las gotas de crudo. (Tipo G)