Bioprocesos para recuperación de crudos pesados

Existen distintos tipos de petróleo crudo en el mundo: ligeros, pesados, extrapesados, betunes, etc.; sin embargo, en la actualidad, los de tipo pesado resultan de gran interés, ya que representan una parte importante de las reservas mundiales de energía no renovable. No obstante, por su elevada viscosidad la explotación de este recurso no es sencilla, sobre todo con respecto a garantizar su efectiva recuperación y posterior transporte a pozos y refinerías [1].

Un ejemplo de mejora en este desafío se enfoca en los estudios para la recuperación microbiológicamente mejorada de crudos (MEOR por sus siglas en inglés). Esta tecnología es fundamentalmente biológica y está basada en el uso de microorganismos para aumentar la cantidad de crudo residual recuperado. Este proceso biocatalítico implica la conversión de los hidrocarburos más pesados en otros más ligeros a través de varios tipos de enzimas, como la oxigenasa, hidroxilasa, deshidrogenasa, monooxigenasa, etc.

Existen distintos métodos en esta categoría, como la degradación de hidrocarburos de alto peso molecular, la bioproducción de químicos y la generación de gases solubles en el crudo [2]. Los resultados que muestran estas tecnologías son prometedores, ya que con ellas es posible producir gran cantidad de poblaciones microbianas de manera rápida a partir de un recurso económico y renovable como bacterias. Adicionalmente, la implementación de estos no representa un consumo alto de energía, tampoco es dependiente del precio del crudo y se aprovecha la naturaleza exponencial del crecimiento microbiano [2,3].

Actualmente se sabe que, debido a su versatilidad, las bacterias contribuyen de forma importante en los procesos de biodegradación de hidrocarburos de petróleo. No obstante, recientemente se ha demostrado que los hongos tienen una capacidad metabólica mayor, ya que sus enzimas extracelulares como las oxigenasas, hidroxilasas, deshidrogenasas y citocromo P450 monooxigenasas y dioxigenasas degradan hidrocarburos de cadena larga, aromáticos, entre otros; a la vez que, naturalmente, su biodigestión genera gases solubles en el crudo (CO₂, N₂, H₂ y CH₄) [3]. Recientes estudios en el género de hongos Aspergillus spp. muestran resultados favorables que comprueban la efectividad del uso de sus enzimas extracelulares para el trabajo de degradación y mejora de propiedades reológicas de los crudos pesados [3,4].

Los resultados obtenidos por J. Zhang y su equipo de trabajo en los últimos años exhiben la alta capacidad de biodegradación de este método. A partir de un estudio realizado el año 2020 en el que se realizaron pruebas de crecimiento en ambientes con presencia de crudos, de efectividad de biodegradación, de degradación enzimática, de efecto de surfactantes, de remoción de crudo de arena y de mejora de fluencia por reducción de viscosidad, se comprobó que dos cultivos de esta especie tienen un gran potencial ya que son capaces de crecer encima del crudo como se muestra en el esquema  (ver figura 1). Con ambas cepas se logró una degradación efectiva de crudos pesados, degradación eficiente de alcanos de alto peso molecular y una reducción de más del 66% en la viscosidad del fluido como efecto de los gases solubles liberados [3]. Con esto se mostró la viabilidad técnica del proceso y el potencial de las enzimas extracelulares fúngicas para este uso, presentando una alternativa novedosa, ecológica y de bajo costo dentro de los MEOR.

Se espera que las investigaciones en este campo sigan, ya que el proceso muestra resultados prometedores como una alternativa ecológica y económica. Con el paso del tiempo también contemplaría un aumento en la implementación de bioprocesos en otras áreas, ya que estos poseen distintas ventajas en comparación con los procesos tradicionales de recuperación de crudos pesados.

 Referencias:

[1] R.G. Santos, W. Loh, A.C. Bannwart y O.V. Trevisan (septiembre, 2014). “An overview of heavy oil properties and its recovery and transportation methods” Brazilian Journal of Chemical Engineering [en línea] vol.31 no.3. Disponible en: https://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0104-66322014000300001&script=sci_...

[2] M.J. McInerney, D.P. Nagle, y R.M. Knapp, “Microbially Enhanced Oil Recovery: Past, Present, and Future”, en Petroleum Microbiology [en línea] Disponible en: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/book/10.1128/9781555817589

[3] J. Zhang, H. Gao, H. Lai, S. Hu y Q. Xue, Preprint at: https://www.researchsquare.com/article/rs-10174/v1 (2020).

[4] J. Zhang, H. Gao, H. Lai, S. Hu y Q. Xue, “Biodegradation of heavy oil by fungal extracellular enzymes from Aspergillus spp. shows potential to enhance oil recovery” AIChE Journal vol.67 no. 5 e17222, Feb 2021.