implementación de soluciones más efectivas de control ... · contenidos por qué es necesario el...
Post on 04-Oct-2018
215 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Implementación de soluciones más efectivas de control microbiano en
sistemas industriales a través del monitoreo microbiológico y biología
molecular y del desarrollo de nuevas soluciones de control microbiano
Geert M. van der Kraan, PhD
Especialista en I&D, DOW Microbial Control, Europa y Medio Oriente
Documento IBP 1812_12 - E-póster electrónico
18 de septiembre de 2012
Contenidos
Por qué es necesario el control microbiano
Control microbiano en el ámbito del gas y el petróleo
Administración del agua (un enfoque de 2 fases)
Caso de estudio 1 (fase 1): Descripción del sistema, identificación de las áreas de
preocupación
resultado
Caso de estudio 2 (fase 2): Análisis para encontrar las soluciones óptimas
resultado
Conclusión
Futuros trabajos
Por qué es necesario el control microbiano
La diversidad microbiana es inmensa y está llena de diferentes actividades metabólicas
(a menudo perjudiciales).
Producción de H2S/Oxidación de metales
Los comúnmente denominados ‘Ecosistemas Diseñados’ dan origen al crecimiento
microbiano no deseado
(dado que las actividades metabólicas tienden a afectar la estructura y función)
Los microorganismos tienden a crecer en estructuras con capas denominadas biofilms
(que, una vez establecidas, son difíciles de eliminar) y causan una serie de problemas
Biofilm de Staphylococcus aureus Pseudomonas chlororaphis
en reservorio (idealizado)
Halomonas spp.
Si bien son pequeños, los microorganismos en general pueden causar daños graves en los
ecosistemas diseñados y, en consecuencia, generar grandes pérdidas económicas
Problemas específicos para la Industria del Petróleo
Destrucción de la calidad del
petróleo debido a la formación
biogénica de H2S
Acidificación y obstrucción
del reservorio debido a
biocontaminación de bacterias
reductoras de sulfato (SRB)
(problemas de inyección)
MIC y contaminación,
incrustaciones y obstrucciones
en la línea de producción
MIC y contaminación,
incrustaciones y obstrucciones
en la línea de inyección
de corrosión por influencia
microbiana (MIC) marina sobre el
acero
Contaminación de la planta de
desalinización/OI
(agua potable – patógenos)
Contaminación del (sistema de)
almacenamiento y refinería,
incrustaciones y crecimiento
Todos estos problemas comparten sus causas:
• Presencia de agua (salina)
• Presencia de un hidrocarburo como donante de carbono
Todos estos problemas se deben controlar.
Administración y tratamiento efectivo del agua
con una solución optimizada (2 fases)
A fin de mantener un sistema bajo un control efectivo con el uso
mínimo de productos químicos, DMC recomienda un enfoque de 2 fases:
1) Una evaluación integral del sitio aplicando:
• Técnicas microbiológicas ‘tradicionales’
• Las futuras técnicas novedosas de biología molecular
Permite la identificación de áreas de preocupación/ gravedad del problema/ cómo solucionarlo
Tratamiento (ubicación/¿es el tratamiento efectivo?, etc.)
2) Encontrar la solución de control microbiano óptima a través de:
• Simulación con la mayor precisión posible de las condiciones del sitio en el laboratorio
• Análisis de diferentes soluciones a través de tecnologías de análisis de alto rendimiento
Permite encontrar la solución optimizada más efectiva para la condición y
ubicación específicas de cada cliente
(no existe una única solución para cada caso, ya que la situación de cada cliente es
única)
Caso de estudio 1: Evaluación de la situación
(administración del ciclo del agua)
Cuantificación de células, diversidad microbiana y análisis geoquímico de un
yacimiento petrolífero (on-shore) europeo y su sitio de separación de petróleo-agua
asociado (Próxima generación: enfoque de pirosecuenciación basada en ADN)
Motivos:
Monitoreo de rutina grandes cantidades de células
El programa de biocidas aplicado no fue efectivo:
Aún no hay presencia de acidificación en el fondo del pozo,
se observó gran cantidad de acidificación en el lateral superior:
(preocupación por la acidificación en el pozo profundo)
Excreción
Absorción de
nutrientes
Medio ambiente
Resumen (S1) Poca cantidad de células y H2S detectada. Desulfotomaculum solfataricum
(1*104 células/ml)
Preocupación baja
(S3) Gran cantidad de células y hierro libre.
Una comunidad diversa presenta niveles celulares superiores a 100× el agua producida. (1*107 células/ml)
fuente de infección para el sistema y alta preocupación
(S2) cantidad de células 10 veces mayor y H2S detectada. Desulfocaldus (juega un papel dominante en el sistema),
mayor preocupación
(S4) Se detectó la misma cantidad de células que el agua de entrada y Fe2+ libre. Desulfocaldus
mayor preocupación.
(S6) Gran cantidad de células: Desulfocaldus, altos niveles de H2S detectados
(1*106 células/ml) – 50-75% SRB
alta preocupación.
(S5) Poca cantidad de células, sistema completamente aeróbico.
Preocupación baja
Se propuso otro punto de incorporación de biocidas y destino alternativo
para el agua del tanque de almacenamiento de petróleo (en base al
resultado)
Biología Molecular – Agua de entrada
Identificación de organismos perjudiciales
Sólo la biología molecular puede darle
este nivel de detalle superando las
pruebas tradicionales
La interpretación y la combinación con
los datos geoquímicos es clave
% Nombre de la secuencia más cercana Taxonomía
42,08 Desulfocaldus sp. str. Hobo Bacterias Proteobacterias
11,59 hebra aislada S2651 Bacterias Proteobacterias
5,78 Desulfobulbus sp. str. DSM 2033 Bacterias Proteobacterias
4,76 clon digestor anaeróbico AA64 Bacterias Firmicutes
4,7 Desulfacinum subterraneum str. 101 Bacterias Proteobacterias
4,7 Desulfobulbus rhabdoformis str. M16 Bacterias Proteobacterias
3,01 Flexistipes sp. vp180 Bacterias Deferribacteres
1,33 BC20-1B-56 Bacterias Chloroflexi
1,32 clon de bacteria sin cultivo BUD14 Bacterias Chloroflexi
1,15 clon de bacteria sin cultivo A10 Bacterias Chloroflexi
1,11 clon de bacteria sin cultivo 12-24 Bacterias Firmicutes
18,47 remanente
remanente 18,47
clon de bacteria sin
cultivo 12-24, 1,11
clon de bacteria sin
cultivo A10, 1,15
clon de bacteria sin
cultivo BUD14, 1,32
BC20-1B-56,
1,33
clon
digestor
anaeróbico
AA64, 4,76
Hebra aislada S2651,
11,59
Caso de estudio 2:
Encontrar una solución optimizada (fase 2)
Se aislaron microorganismos autóctonos: reductores de sulfato y productores
de ácido de diferentes ubicaciones en un yacimiento de Shale gas en EE.UU.
Las soluciones de tratamiento químico se probaron en estas cepas
reproduciendo las condiciones del cliente.
Motivos:
Contaminación grave del yacimiento de shale gas
Bocas del pozo separador
Muestreo en el sitio
Resultados
Pruebas y estudios de cinética de letalidad del desafío anaeróbico HTP
Miniaturización y automatización de la microbiología
clásica métodos – numerosas variables
Pruebas y estudios de cinética de letalidad del desafío aeróbico HTP
Mecánica de biofilms a través de
videomicroscopía
Biofilms, termófilos, bacterias reductoras
de sulfato, bacterias productoras de ácido
HTP
>6.000 puntos de datos
en una jornada laboral típica
Microbiología Avanzada
Metodología de Alto Rendimiento
Métodos de Biofilm de Avanzada
Biología Molecular
Ecología Microbiana
Caso de estudio 2:
Pruebas HTP /condiciones de simulación
Corrosión por influencia microbiana
- Do not share without permission
Caso de estudio 2:
Encontrar una solución optimizada (fase 2)
Resultados del análisis microbiológico original
Fuente Recuentos celulares (potencia 10) ATP pg ml-1promedio Endosporas
SRB APB
Agua de estanque 3 5 2200 bajas
Agua de pozo 6,5 6,5 7000 bajas
Agua mezclada 5,5 7 2600 bajas
Agua mezclada-tratada 3 3,5 70 (6 horas) – 15 (24 horas) bajas
Agua de reflujo 4 5 2300 altas
Agua producida 3,5 3 200 altas
Lodo de perforación 4 7 * *
Lodo de perforación a base de petróleo 5 7 * *
¡Muy contaminado!
Caso de estudio 2:
Encontrar una solución optimizada (fase 2)
Resultados del análisis del biocida:
Combinaciones aplicadas eficacia durante 24 horas eficacia durante 48 horas eficacia durante 7 días
(150 p.p.m. w/v, activo total) SRB APB SRB APB SRB APB
Glutaraldehído/
Sal de amonio cuaternario** × × ×
Dazomet
Sal de amonio cuaternario** × × × × ×
Glutaraldehído/Nuevo activo 1 × ×
THPS/ Nuevo activo 1
Glutaraldehído/Nuevo activo 2 × ×
THPS/ Nuevo activo 2
* A × indica: no pasó los criterios establecidos para los recuentos celulares menores que 102 células ml-1, un indica: pasó este
criterio.
** El cuaternario aplicado en este caso es propiedad del operador del yacimiento y, por lo tanto, no se puede divulgar.
Biocidas aplicados (independientes) eficacia durante 24 horas eficacia durante 48 horas
eficacia durante 7 días
(150 p.p.m. w/v, activo) SRB APB SRB APB SRB APB
Glutaraldehído × × × × × ×
Dazomet × × × × × ×
THPS × × × ×
* A × indica: no pasó los criterios establecidos de una reducción de células de 3 log ml-1, un indica: pasó este criterio.
Las combinaciones basadas en THPS fueron las más exitosas
Conclusiones
• Evaluar un sistema antes del desarrollo del tratamiento ayuda a optimizar
las soluciones de control microbiano y permite el monitoreo en el tiempo.
• La microbiología clásica, combinada con el análisis Geoquímico y la
Biología Molecular, ofrecen herramientas excelentes para la evaluación y
comprensión del sistema y permiten una mejor administración del agua
(mayor detalle e información).
• Permite mejorar la administración del agua y una aplicación más efectiva
del tratamiento químico.
• En especial, las nuevas combinaciones de tratamiento químico con THPS
obtuvieron un mejor resultado para controlar el yacimiento de Shale gas.
Futuros trabajos
• Ampliar las investigaciones sobre Biología Molecular con secuenciación
de próxima generación in-situ y a través de colaboraciones externas con
socios académicos.
• Trabajar para anticipar problemas de control microbiano a través del
diagnóstico avanzado
• Desarrollo permanente de nuevos tratamientos químicos con mejor
rendimiento y más sustentables
Geert M. van der Kraan, PhD
Especialista en I&D, DOW Microbial Control, Europa y Medio Oriente
Documento IBP 1812_12 - E-póster Electrónico
18 de septiembre de 2012
¡Gracias!
top related