Efeito da salinidade no tratamento de fluido de perfuração de poços de petróleo em alagados construídos operados em ciclos alternados e acoplados a células de combustível microbianas

Abstract

Neste estudo avaliou-se o tratamento de fluido olefínico utilizado na perfuração de poços de petróleo em sistemas alagados construídos (SAC) operando em regime de ciclos alternados e integrados a células de combustível microbianas (CCM), sob diferentes condições de salinidade e vegetação. O afluente sintético foi preparado utilizando solução nutritiva de Hoagland a 25% de força iônica como matriz base. A essa solução foram adicionados fluido olefínico e Tween 80, previamente combinados em solução estoque, a qual foi posteriormente diluída no afluente na proporção final de 1:100 (v/v). Adicionalmente, em alguns dos sistemas, foi incorporada uma mistura de sais com o objetivo de simular a composição iônica da água do mar. O experimento foi conduzido em delineamento fatorial 3×3, combinando três níveis de salinidade e três condições de vegetação (Canna indica, Cenchrus setaceus “Rubrum” e sistema não vegetado). Foram monitorados parâmetros físicos e químicos dos efluentes tratados, incluindo nitrogênio total Kjeldahl, nitrogênio amoniacal, fósforo total, cloreto, turbidez, demanda química (DQO) e bioquímica (DBO) de oxigênio, pH, sódio, ferro, condutividade elétrica (CE), potencial de oxirredução (Eh) e tensão (U). Na ANOVA two-way verificou-se efeito significativo da interação salinidade × vegetação apenas para tensão e pH (p 0,05), evidenciando influência das condições experimentais sobre o equilíbrio ácido-base e o desempenho bioeletroquímico. As remoções de DQO e turbidez foram superiores a 91% em todas as condições. As médias de CE nos efluentes foram de 1,0; 5,3 e 9,7 mS cm¹ para as condições de 0, 3 e 6 g L-1, respectivamente. Os dados de tensão média em nível de salinidade 6 g L-1 foram de 70 mV. A salinidade influenciou o desenvolvimento vegetal, resultando em menor biomassa e maior acúmulo de sódio (Na) no sistema radicular, atingindo 80,13 mg g-1 para Canna indica e 65,7 mg g-1 para Cenchrus setaceus. Com os resultados verificou-se que a integração entre SAC em regime de ciclos alternados e CCM apresentou potencial no tratamento de fluido de perfuração de poços de petróleo em matriz salina. Palavras-chave: Tidal flow; Água do mar sintética; Canna indica; Cenchrus setaceus “Rubrum”; Bioeletroquímica; Fluido olefínico.

In this study, the treatment of olefinic fluid used in oil well drilling was evaluated using constructed wetland systems (CWs) operated under alternating cycle regimes and integrated with microbial fuel cells (MFCs), under different salinity and vegetation conditions. The synthetic influent was prepared using Hoagland nutrient solution at 25% ionic strength as the base matrix. Olefinic fluid and Tween 80 were added to this solution, previously combined in a stock solution, which was subsequently diluted into the influent at a final ratio of 1:100 (v/v). Additionally, in some systems, a salt mixture was incorporated to simulate the ionic composition of seawater. The experiment was conducted in a 3×3 factorial design, combining three salinity levels and three vegetation conditions (Canna indica, Cenchrus setaceus “Rubrum”, and a non- vegetated system). Physical and chemical parameters of the treated effluents were monitored, including total Kjeldahl nitrogen, ammoniacal nitrogen, total phosphorus, chloride, turbidity, chemical oxygen demand (COD), biochemical oxygen demand (BOD), pH, sodium, iron, electrical conductivity (EC), oxidation–reduction potential (ORP), and voltage (U). Two-way ANOVA revealed a significant interaction effect between salinity × vegetation only for voltage and pH (p 0.05), indicating the influence of experimental conditions on acid–base balance and bioelectrochemical performance. COD and turbidity removals exceeded 91% under all conditions. Mean EC values in the effluents were 1.0, 5.3, and 9.7 mS cm¹ for salinity conditions of 0, 3, and 6 g L¹, respectively. Mean voltage values at the salinity level of 6 g L¹ reached 70 mV. Salinity influenced plant development, resulting in lower biomass production and greater sodium (Na) accumulation in the root system, reaching 80.13 mg g¹ for Canna indica and 65.7 mg g¹ for Cenchrus setaceus. The results demonstrated that the integration of CWs operated under alternating cycle regimes with MFCs showed potential for the treatment of oil well drilling fluids in saline matrices. Keywords: Tidal flow; Synthetic seawater; Canna indica; Cenchrus setaceus “Rubrum”; Bioelectrochemistry; Olefin-based fluid.