Recuperación de petróleo utilizando biosurfactantes sintetizados por cepas bacterianas nativas del estado de Tabasco, México

Abstract

El petróleo, también denominado petróleo crudo, es un término que se usa con el fin de definir a un conjunto de sustancias ricas en hidrocarburos que se haya bajo la corteza terrestre a diferentes profundidades, en depósitos o reservorios (Niu et al., 2020; Kögler et al., 2021) El aumento de la demanda de petróleo, sobre todo en los países industrializados (con un crecimiento anual mayor al 1.5 % para el periodo 2020-2030) trae como consecuencia la necesidad de hallar nuevas fuentes de energía, o de buscar nuevas tecnologías que permitan un mejor porcentaje de recuperación de petróleo (Safdel et al., 2017). En un yacimiento, entre el 55-66 % del petróleo original en el lugar (2/3 partes aproximadamente) queda atrapado en los poros de la roca (El-Sheshtawy et al., 2015), por lo que métodos de recuperación convencionales que hacen uso de polímerossintéticos, así como de otras sustancias químicas, ponen en riesgo el equilibrio de los ecosistemas y la salud de las poblaciones humanas (Bachman et al., 2014; Kögler et al., 2021). Ante estos retos ambientales, el uso de tecnologías como la la recuperación mejorada de petróleo asistida por microorganismos, MEOR, por sus siglas en inglés, consitituyen una alternativa viable en lo económico y ambiental, ya que hace uso de moléculas orgánicas naturales productos del metabolismo de cepas microbianas como Bacillus, Pseudomonas y Azospirilum, entre otras (Ojeda-Morales et al., 2016; Geetha et al., 2018; Saravanan et al., 2020). La más importante de esas moléculas son los biosurfactantes, descritos como moléculas anfifílicas de superficie activa, capaces de reducir la tensión superficial e interfacial entre el agua y el aceite, lo que puede mejorar la movilidad de los hidrocarburos en un proceso de recuperación. Comparados con los surfactantes químicos, los biosurfactantes son sustancias menos tóxicas, son biodegradables y son estables a condiciones extremas de temperatura, pH y salinidad (Varjani y Upasani, 2017; Jahan et al., 2020; Liu et al., 2021). No obstante, una de sus principales desventajas es su elevado costo de producción, lo que depende directamente de su porcentaje de pureza; sus costos pueden variar desde los 10 USD/mg de surfactina al 98 % de pureza, hasta las 2-4 USD/kg cuando forman emulsiones. (Sharma et al., 2020; Dhanya, 2021) La recuperación mejorada de petróleo es de importancia en México, ya que es uno de los principales países productores de petróleo, ocupando el 11° lugar (The World Factbook, 2020). De acuerdo con cifras reportadas por PEMEX (2020), en México se producían 20,143 000 barriles diarios acumulados de hidrocarburos líquidos a lo largo de todo el año 2019. De ese total 12,739 es petróleo crudo pesado, 5,789 es petróleo crudo ligero y 1,615 es petróleo crudo superligero. En reportes publicados por la SENER (2020), Tabasco fue el principal productor en tierra con 2, 480 922.17 barriles diarios de acumulado anual, y un promedio mensual de 190 840.167 barriles diarios, lo cual abre la puerta a la posibilidad de obtener un beneficio extra al explotar una cantidad adicional en pozos que productivamente están inactivos. Dada la importancia mencionada, se pueden emplear diferentes métodos para medir la capacidad de recuperación de petróleo adicional en condiciones de laboratorio. Diferentes investigaciones (Castorena-Cortés et al., 2012; Bi et al., 2019; Hadia et al., 2019; Alkan et al., 2020; Haq et al., 2020) menciona el uso de la tecnología de coreflooding, la cual, aunque es muy precisa puede ser compleja y las réplicas continuas de alto costo económico, además los núcleos vivos requieren almacenamiento especial. En cambio, otras tecnologías como las columnas empacadas con arena (Gudiña et al., 2013; Ashis, 2018; Ibrahim, 2018; Elakkiya et al., 2020; Phulpoto et al., 2020; Kögler et al., 2021) son mucho más económicas en comparación, y simulan las condiciones de pozo a escala de laboratorio, permitiendo el diseño de réplicas continuas y simultáneas. Además, proporciona un método apropiado para estudiar la capacidad de microorganismos y sus metabolitos asociados en la recuperación de petróleo en campo (Gudiña et al., 2013). Ante la escasez de trabajos al respecto en los yacimientos mexicanos, en esta investigación se propone trabajar con bacterias nativas petrofílicas del estado de Tabasco capaces de producir biosurfactantes, los cuales podrían modificar favorablemente las condiciones de extracción de hidrocarburos en campos petroleros maduros en México, con la ventaja además de no afectar el medio ambiente.