Obtención de surfactantes no iónicos provenientes de materia prima natural renovable con aplicaciones en la deshidratación de petróleo

Abstract

La presente investigación da aportes al desarrollo de derivados químicos provenientes de la celulosa bajo criterios de sustentabilidad. La idea central del trabajo era la obtención de surfactantes no iónicos a partir de celulosa para ser aplicados en la deshidratación de crudo. Mediante la metilación de fibra de celulosa, extraída de la planta Megathyrsus maximus, se obtuvieron surfactantes no iónicos. Los derivados metilados fueron obtenidos de la fibra original y de la fibra hidrolizada con HCl al 20 % v/v a 70 0C durante 45 y 90 min. La fibra original y las hidrolizadas fueron metiladas utilizando NaOH al 50% para producir el alcóxido y como agente metilante se usó yoduro de metilo en isopropanol a 60 0C con 22 h de reacción. Las muestras metiladas una vez se les denomino 1X y las que fueron sometidas a dos procesos de metilación se denominaron 2X. Estas dos condiciones de reacción se llevaron a cabo para ensayar situaciones donde se pueda lograr niveles adecuados en la metilación de la celulosa. Se evaluó la actividad interfacial de todos estos materiales. Fue ensayada la actividad de formación de espumas, estabilidad de emulsiones, se midió la tensión superficial de soluciones acuosas y la solubilidad en diferentes solventes polares y no polares. El mejor desempeño en la actividad interfacial y la solubilidad lo presentaron los surfactantes provenientes de la fibra original. Estos surfactantes denominados CM 1X (metilado una vez) CM 2X (metilado dos veces) fueron analizados por espectroscopia FTIR, TGA, se midió el HLB y se ensayó la actividad deshidratante de crudo mediante la prueba de la botella. Los resultados obtenidos fueron los siguientes: El valor del HLB de CM 1X fue de 10,2 y de CM 2X de 12,7. La técnica de espectrometría de ion secundario con tiempo de vuelo (TOF-SIMS) se aplicó a la fibra (como referencia) y a las muestras metiladas (CM 1X y CM 2X) con el fin de detectar la presencia de los grupos de éter metílico en estas muestras. El ion H5CO+ fue detectado como el fragmento característico de las muestras metiladas. De esta forma se tiene una evidencia estructural de la metilación. Las pruebas de deshidratación fueron realizadas con crudo de la Faja Petrolífera del Orinoco de 8 0API con 11% de asfaltenos. Las concentraciones de asfaltenos ensayadas estuvieron entre 400 y 1.000 ppm disueltos en ciclohexano y las concentraciones de surfactantes entre 5 y 100 ppm en agua. Las emulsiones se prepararon con igual proporción de agua y aceite (WOR = 1) y con agitación de 11.000 rpm por 30 s. Se determinó la concentración de desemulsionante para la mínima estabilidad de las emulsiones. Los surfactantes ensayados mostraron actividad deshidratante de crudo en las condiciones descritas. El surfactante CM 2X mostró mejor desempeño que el CM 1X.