Esta nota corresponde al Número 25 -
Jul/1996 de la Revista Gerencia
Ambiental
Impacto ambiental del Upstream:
vías y formas de minimizarlo
José A. Lijó y
Juan C. Sotomayor
De todas las etapas involucradas en la obtención de hidrocarburos y su transformación en recursos energéticos, posiblemente sea el Upstream el más perjudicado en el reparto de las responsabilidades del impacto al medio ambiente (I.A.).
La desforestación, cuyas culpas recaen en la geofísica y la perforación, la contaminación hídrica y marina provocada por derrames durante el almacenamiento y transporte de crudo y el impacto de las emisiones gaseosas y efluentes de refinerías (implantadas originalmente en área industriales que años después resultaron perifericamente pobladas) han provocado una actitud de alerta por parte del ciudadano común frente al industrial petrolero.
En nuestra opinión, el I.A. del Upstream existe tanto como en cualquier actividad industrial, pero resulta especialmente notable porque prácticamente toda su actividad se desarrolla en regiones de alta sensibilidad ecológica (embrionicamente industriales o preindustriales).
Sin que con ello se resten responsabilidades, es probable que un tanque abierto a la atmósfera en la Patagonia o una antorcha en la Selva Norteña sean "percibidas" por el forastero como de mayor riesgo de lo que serían las mismas fuentes de emisión en cualquier zona industrial. El poblador autóctono usualmente asume el .A. derivado como el riesgo a asumir por el progreso de su región (el concepto de desarrollo sostenible es difuso en economías agrícola - ganaderas como aquellas en las que se encuentran implementadas las áreas petroleras y gasíferas).
El presente trabajo desarrolla algunos aspectos vinculados a la problemática ambiental del Upstream tales como:
Fuentes de efluentes, emisiones y residuos más significativas.
Vías preferenciales del impacto ambiental.
Evolución técnica y económica del gasto y las alternativas para minimizar el impacto.
Terminología utilizada en este trabajo
A efectos de este trabajo definimos:
Efluente: Toda sustancia líquida producto de desecho.
Residuo: Todo material sólido o semisólido producto de desecho.
Emisión: Todo gas o vapor que, siendo producto de desecho o no, ingrese a la baja atmósfera y la modifique de forma manifiesta o no.
Desecho Contaminante: Genéricamente, toda emisión, efluente o residuo.
Ingreso de Contaminantes al Medio Ambiente
La contaminación del ambiente puede producirse en forma eventual o excepcional (por ejemplo un derrame) o continua (una fuga o una descarga).
Aunque la contaminación internacional no es frecuente, es bastante habitual que, por desconocimiento se descarguen "desechos" al ambiente que resulten en un impacto al mismo.
Las contaminaciones eventuales son de mayor "publicidad" y es a través de ellas que, generalmente, la población se pone alerta acerca del problema ambiental.
Sin embargo, y aunque la reparación del daño pueda resultar imposible (el caso del Exxon Valdez por ejemplo), no dejan de ser accidentales y generalmente imputables al error humano.
No tan trascendentes, pero de lento efecto acumulativo, efluentes, emisiones y residuos ingresan a la atmósfera, suelo, aguas superficiales y subsuperficiales y biomasa.
El tiempo de restauración depende de la naturaleza del contaminante y del medio al que se descargue.
Los efluentes pueden impactar napas de agua potable si se inyectan al subsuelo o vertientes para riego si se descargan en superficie.
Las emisiones pueden impactar solo temporalmente si se controlan las fuentes de emisión, la naturaleza diluye el impacto (no nos referimos a los efectos globales sino locales - en el entorno del emisor).
En el suelo, los contaminantes permanecen un tiempo prolongado con el peligro potencial de ingreso al sistema hídrico.
En la tabla I se aprecian las más significativas fuentes de contaminación identificadas en el Upstream.
En la tabla II se exponen, según el tipo de desecho, las vías preferenciales de ingreso al ambiente para los contaminantes más significativos.
Vías de Impacto Ambiental
Toda obra de ingeniería puede provocar daños ambientales contaminando aguas, suelos y atmósfera a niveles de degradación que pueden llegar a ser irreversibles.
El agua, en su ciclo hidrológico aparece íntimamente asociada con aire y suelo. Las aguas superficiales reciben las precipitaciones atmosféricas, percolan al subsuelo alimentando freáticas y capas subterráneas. En su tránsito atraviesan capas vegetales, contactan vegetación microbiótica y flora - fauna terrestre y acuáticas.
La descarga de contaminantes al ambiente afecta a los tres medios: aire - suelo - agua y puede romper el equilibrio ecológico.
El aire atmosférico que respiramos está compuesto por:
78,09 % de nitrógeno
20,94 % de oxígeno
0,93 % de argón
0,018 % de neón
0,0052 % gases raros
Cualquier sustancia distinta que ingrese al aire significará contaminación, también cualquier componente que aumente su concentración natural en el aire también modificará el equilibrio, cenizas y vapores ácidos (SO2, No ) son ejemplos de los primeros, metano y dióxido de carbono de los últimos.
Los efectos de alteración pueden ser:
Sanitarios: Si provocan alteraciones fisiológicas en los seres humanos.
Sobre materiales y bienes de uso: Por ejemplo corrosión (los receptores humanos por lo menos también son afectados por esta alteración).
Sobre suelo y agua.
La existencia de contaminación atmosférica en una determinada zona está condicionada a tres variables:
a)Las fuentes de emisión
b)Los receptores de la contaminación
c)Las condiciones meteorológicas locales que definen el mecanismo de dispersión de los contaminantes.
La baja relación receptores / superficie afectada en el Upstream probablemente sea la causa por la cual este impacto no ha sido considerado prioritario.
Finalmente, el suelo es un gran receptor de residuos y efluentes y su daño puede no necesariamente ser inmediato sino durante el tránsito por el mismo del agua de lluvia, ríos crecidos o movimiento de agua subterráneas.
Residuos y efluentes ingresan a las aguas subterráneas por:
Lixiviado - Lavado de los residuos por agua da lluvia.
Pérdidas en líneas, equipos de proceso y tanques de almacenaje.
Derrames accidentales.
Inadecuada disposición superficial: por ejemplo piletas en tierra o rebalse de piletas revestidas.
Confirmada la fuga, los estudios hidrológicos definirán dirección y velocidad de transporte de la especie contaminante.
La disponibilidad final de la especie, luego de su pérdida de concentración por reacción con el medio, está determinada por cuatro mecanismos: adsorción en el suelo, volatilización desde el suelo y bio-quimio degradación.
Los suelos también pueden resultar impactados en si mismos por el agua salada (cloruro de sodio). Los efectos ambientales pueden ser:
Erosión del Suelo
Contaminación de las fuentes de Irrigación
Impacto sobre la vida natural
Alteraciones en la fertilidad de la flora.
El sodio de las aguas geoformadas intercambia en superficie con el calcio natural del suelo y el mismo se vuelve fangoso cuando está mojado y duro como piedra cuando seco. Una R.A.S. (Relación de Absorción de Sodio) mayor que 10 impacta al suelo.
La Dimensión Ambiental de la Salud Humana
Generalmente, la necesidad de restauración de la fuente contaminante esta determinada por los efectos potenciales sobre la salud humana, es decir, en un criterio sanitarista.
En su mayor parte, las regulaciones actuales están basadas en límites permisibles o en la mejor tecnología disponible (BAT).
Toxicidad es definida como la capacidad de un agente o especie para producir un efecto adverso sobre los organismos vivos.
En general, para desarrollar criterios de restauración, las especies se clasifican en cancerígenas o no, pudiendo éstas últimas ser tóxicas agudas o crónicas y no tóxicas.
Entre los componentes del petróleo son cancerígenos los hidrocarburos aromáticos (benceno, tolueno, etilbenceno, xilenos: BTEX) y los polinucleares (naftaleno, fenantrenos, fluorenos, crisenos y fluorantenos: P.A.H.)
También, algunos iones disueltos en las aguas de purga presentan toxicidad para la flora (el cloruro de sodio) o la fauna y el hombre (cromo, bario).
Se han desarrollado criterios basados en los límites de protección a la vida acuática, la protección de la salud humana luego de la ingesta de agua y pescado o solo de agua.
Los criterios para la vida acuática a menudo especifican menores concentraciones que la salud humana, por ejemplo el cobre en el agua, para la EPA es 0,056 mg/lt para peces y 1,0 mg/lt para el hombre (la diferencia se deba a la diferencia de exposición continua o intermitente). (Entre menos de 0,1 y 1,2 mg./lt han sido concentraciones medidas por el autor en aguas de purga argentinas sin diluir).
El Gasto Ambiental en el Ambito Empresario
Quien quiera que haga el Gasto Ambiental, debe orientarse a obtener beneficios proporcionales, caso contrario constituye el derroche (ver figura 1).
Uno de los problemas existentes en el manejo del gasto es, contradictoriamente, algo que lo generó. Frecuentemente, las prácticas regulatorias carecen de flexibilidad para permitir que los recursos sean aplicados inteligentemente en la solución de los problemas.
La conducta de la industria se orienta hacia la "reingeniería" de los procesos y tratamientos que emplea. En la tabla III se puede apreciar la evolución de los servicios ambientales en un mercado "maduro" como el estadounidense.
Consideramos un marco maduro como aquel en el cual las regulaciones han sido aplicadas, la industria ha tomado conciencia del rol que le cabe en la restauración del daño ambiental, y se han generado suficientes expectativas para el desarrollo de negocios ambientales.
En los años '70 la evidencia del daño a la salud por especies tóxicas o cancerígenas y la tendencia a considerar al residuo como algo inevitable, que debe ser descargado al medio ambiente, resultaron en un rápido desarrollo (en los países desarrollados) de los negocios vinculados al manejo de los residuos y su tecnología de transformación. La limpieza priorizó la prevención y resultó más fácil utilizar servicios que repensar el proceso.
Las técnicas de manejo de residuos abaten la contaminación (si se practican adecuadamente) pero no intervienen en las operaciones de campo - propias de cada industria, es por ello que en aquellos años no se motivó la mejora de procesos u operaciones. La realidad es que el desecho es tal si se saca del proceso.
El agua de purga es actualmente un problema porque debe manejarse junto con el petróleo en pozos, baterías y plantas de tratamiento. Se consume energía para desplazarla y se deben combatir problemas derivados como por ejemplo la corrosión.
Actualmente se encuentra en desarrollo separadores de fondo que permitirán reinyectar el agua separada sin necesidad de transportarla junto al petróleo.
En los años '90 la filosofía empresarial está orientada a revalorizar la ingeniería de explotación y procesamiento.
Aunque estrictamente imposible, si consideramos al impacto ambiental como una limitación (no se admiten efluentes ni residuos), y conocemos la intimidad de procesos u operaciones que conducen a la generación del residuo / emisión / efluente no solamente podemos minimizarlos sino, en muchos casos evitarlos.
Sobre la base de ese concepto, muchos avances tecnológicos surgidos del propio Upstream han sido efectivos.
El productor Argentino está haciendo ingentes esfuerzos ambientales - el costo ambiental surge del beneficio o de la optimización del proceso de explotación: El control de piletas, aunque parece ser un problema ambientalmente simple de resolver no lo es. La disposición final de los bombeadores donde no existe tecnología de tratamiento de los residuos y la oferta de servicios en el manejo de los mismos es inexistente, complican la resolución del problema en muchas áreas petroleras y gasíferas. Los hornos de cemento, aptos para incinerar los residuos están alejados de los lugares donde se encuentran los mismos; si estos se transportan, deben tenerse en cuenta las condiciones establecidas por la ley 24051 (de residuos peligrosos).
La utilización de membranas para tratamiento y conversión en combustibles de gases carbónicos que se venteaban es una solución económica pero perfectamente compatible con objetivos ambientales.
La recuperación de fracciones volátiles de hidrocarburos (VOC) en baterías es también una solución óptima que combina dos objetivos.
Cuando el gasto ambiental haya permitido acceder a la mejor tecnología disponible (BAT), se apreciará la importancia del consenso entre todos los protagonistas del escenario ambiental. También ello será crítico cuando los beneficios no sean proporcionales al gasto (figura I).
Quizás sea ya el momento de incluir la evaluación técnica y económica en la implementación de nuevas leyes ambientales teniendo en cuenta la experiencia de países que han pasado por etapas como las que Argentina actualmente pasa. Será una forma de ahorrar tiempo y debate en la búsqueda del desarrollo sustentable.
Conclusiones
1) El Upsteam puede impactar al medio ambiente en diversas formas y por distintas vías, generando emisiones, efluentes y residuos.
2) La información que se dispone parece marcar que el impacto no es de alta significación pero si con variables muy complejas de evaluar. La principal causa surge de la complejidad química del petróleo crudo.
3) En la Argentina el marco regulatorio es embriónico y parece seguir un criterio sanitarista. Los servicios de tratamiento de residuos son casi inexistentes y las opciones de incineración de residuos poco accesibles geográficamente.
Para estas características surge como altamente recomendable implementar técnicas de minimización basadas en el concepto que considera al desecho una restricción del proceso.
4) Aprovechar la existencia de otros escenarios nos permitiría desarrollar un marco regulatorio consensuado e incorporar la evaluación técnica y económica a las regulaciones por venir, para asegurar su viabilidad de aplicación.
Referencias consultadas
1) Oilfield Environmental Technology: A. Synopsis - A. Wojtanowicz - J.P.T.: Februry - 1993 (166-173).
2) Downhold Separation Technology Tested - PEI (II).
3) El Impacto Ambiental de la Producción de Petróleo y gas - C. Altube, J. Sotomayor - 2º Congreso de Producción de Hidrocarburos - Mendoza - 1995.
4) Money Talking - Revista Tomorrow.
5) Chemical Engineer's Guide to Groundwater Contamination - Chem. Eng. - Nº 26 - 1984 (64-78).
6) Environmental Aspects of the HydrocArbon Production System - A. Baumgartner - Oil Gas.
7) Atmosphere Emisions from the Upstream Oil and Gas Industry - BGS Taylor.
8) SPE / EPA Exploration and Production Environment Conference - 1995.
Se agradece a Verónica G. Sotomayor por su esfuerzo en la edición de este trabajo.
| Tabla I | ||
|
FUENTES DE CONTAMINACION IDENTIFICADAS | ||
|
Contaminantes en el Upstream | ||
| 1) En instalaciones de producción y tratamiento de crudo | ||
| Cabeza de Pozo | Suelo Contaminado (fugas stuffing) Químicos de tratamiento | |
| Lineas de Conducción | Residuos Orgánicos Incrustaciones - N.O.R.M. | |
| Separadores, F.W.K.O. | Fondos | |
| Piletas A.P.I. | Aguas de Purga | |
| Calentadores, Tratadores | Emulsiones Gruesas | |
| Tanques de Almacenaje | Fondos | |
| Tratamiento de Aguas | Resinas Agotadas | |
| 2) En instalaciones de producción y tratamiento de gas | ||
| Cabeza de Pozo | Químicos de Tratamiento | |
| Separadores de Entrada | Aguas de Purga | |
| Deshidratación | Glicoles agotados; hidrocarburos orgánicos volátiles (V.C.O.);residuos de filtros | |
| Endulzamiento, Tratamiento con Menbranas | Aminas Agotadas, gases residuales (venteados o quemados) | |
| Compresión, Enfriamiento, Estabilización | Aceites lubricantes/ de proceso contaminados | |
| 3) Servicios auxiliares | ||
| Generación de Vapor | Resinas agotadas Emisiones gaseosas (SO2, No) | |
| Generación de Energía Eléctrica | Emisiones gaseosas | |
| Tabla II | ||
|
VIAS DE IMPACTO SEGUN LA FORMA DEL CONTAMINANTE | ||
|
TIPO |
EJEMPLO |
VIAS DE IMPACTO AMBIENTAL |
| Efluentes |
Aguas de purga |
1) Aguas subterráneas y superficiales |
|
(Líquidos) |
Aguas de proceso |
2) Suelos |
|
(desalado) |
||
|
Residuos |
Orgánicos |
1) Suelos |
|
(Sólidos) |
(parafinas, asfaltenos |
2) Aguas subsuperficiales |
|
Fondos de tanque |
||
|
Incrustaciones |
||
|
(CaCO3, SrSO4, BaSO4) |
||
|
Emisiones |
Incrustaciones c/NORM |
1) Aire atmosférico |
|
(gaseosos) |
Suelos contamin. con Hc |
|
|
CO2 proveniente de |
||
|
generación de energía |
||
|
y Quemado de gas |
||
|
CH4 provenientes de |
||
|
venteosy fugas |
||
|
VOC provenientes de tanques y sist. deshidrat. | ||
|
c/ glicol. |
||
|
Tabla III |
||||||
|
EVOLUCION DE LOS SERVICIOS AMBIENTALES |
||||||
|
(extraido de: Enviromental Businnes Int‘l - abril 1994) | ||||||
|
SEGMENTO INDUSTRIAL |
GANACIAS 1993 |
PROMEDIO ANUAL |
||||
|
(U$S bn) |
DE CRECIM. 93/98 |
|||||
|
Los que |
• Tecnología de prevención |
0,7 |
15% |
|||
|
ganaron |
y mejora de procesos |
|||||
|
• Recuperación de recursos |
15,2 |
6% |
||||
|
(inc.incin.) |
||||||
|
Los que |
• Tratamiento de aguas |
23,1 |
4% |
|||
|
quedaron en |
• Control contaminación |
3,8 |
4% |
|||
|
el camino |
del aire |
|||||
|
• Manejo de residuos sólidos |
29,4 |
4% |
||||
|
• Remediación |
8,4 |
4% |
||||
|
Los que |
• Manejo de residuos |
8,6 |
-1% |
|||
|
perdieron |
peligrosos |
|||||
|
• Equipos p/manejo |
11.2 |
-2% |
||||
|
de residuos |
||||||
|
Figura 2 | ||
|
EL GASTO AMBIENTAL | ||
|
$ |
En la prevención |
|
|
$$ |
En el reciclaje |
|
|
y reuso |
||
|
$$$ |
En el tratamiento |
|
|
de desechos |
||
|
$$$$$ |
En eliminación de desechos |
|