Ecotoxicidade de cascalhos de perfuração de poços de petróleo: aspectos ecológicos para a disposição em solo

Abstract

A exploração de petróleo e gás tem grande importância econômica no Brasil, estando entre as principais fontes energéticas do país. A cadeia produtiva de exploração desses recursos é responsável pela geração de diversos resíduos, dentre os quais está o cascalho de perfuração de poços. Esse resíduo pode apresentar propriedades químicas de interesse aos setores agrícola não-alimentício, florestal e na recuperação de áreas degradadas, além do potencial uso na formulação de um adubo ou fertilizante organomineral. Entretanto, são necessárias evidências para encontrar proporções seguras para a sua aplicação em solo, devido a presença de possíveis contaminantes (p.ex., sais, metais e derivados do petróleo), especialmente devido às altas concentrações de sódio (Na), que podem ser prejudiciais ao ecossistema. Dessa forma, os objetivos da presente dissertação foram avaliar a ecotoxicidade de três cascalhos de perfuração: cascalho oriundo de poço onshore localizado em Sergipe/Brasil; e de poços offshore, pré-sal e pós-sal (profundidade de 4.450 a 4.520 m e 3.400 m, respectivamente) da costa brasileira, em diferentes proporções, para invertebrados do solo, e para plantas terrestres e aquáticas. Para tanto, foram testadas proporções entre 0,1 a 25%, em Solo Artificial Tropical (SAT), seguindo normas ABNT/ISO para os ensaios de: a) reprodução de colêmbolos (Folsomia candida, Proisotoma minuta e Sinella curviseta) e enquitreídeos (Enchytraeus crypticus); b) fuga de colêmbolos e minhocas (F. candida e Eisenia andrei); c) germinação e crescimento de alface (Lactuca sativa) e de bracatinga (Mimosa scabrella), adaptado por Silva (2019), e de crescimento da macrófita aquática lemna (Lemna minor). Para a análise de dados empregou-se Análise de Variância (ANOVA), seguida do teste de Dunnett (p<0,05), ou por Kruskal-Wallis, quando os dados não seguiram as premissas de normalidade e homogeneidade, e para os resultados de fuga utilizou-se o teste exato de Fisher. Observou-se que os cascalhos apresentam: 1) diferença na sua toxicidade; 2) efeito negativo sobre a reprodução de colêmbolos P. minuta e F. candida, em diferentes proporções; 3) efeito negativo sobre a reprodução de enquitreídeos E. crypticus, nas maiores proporções; 4) efeito de fuga para colêmbolos F. candida e E. andrei; 5) menor efeito sobre o crescimento de plantas; 6) os invertebrados edáficos são mais sensíveis do que as plantas. A Concentração de Efeito para 50% (CE50) para P. minuta, F. candida e E. crypticus com cascalho onshore foi de 7,2%, 12,5% e 25,8%, para o cascalho pré-sal foi de 0,11%, 2,82% e 4,32%, e de cascalho pós-sal foi de 0,81%, 2,53% e 2,16%, respectivamente. Conclui-se que há potencial de uso dos cascalhos para a elaboração de um adubo organomineral, e que alternativas de tratamento que reduzam a concentração de Na, podem permitir o uso de proporções maiores, o que deverá ser avaliado com ensaios de ecotoxicidade. Portanto, para as próximas etapas, recomenda-se estudos com proporções de até 1% de cascalho, e deve-se considerar a concentração de Na de cada lote de cascalho.

Abstract: The exploration of oil and gas has great economic importance in Brazil, being among the main energy sources in the country. The productive chain of exploration of these resources is responsible for the generation of diverse waste, among these is the drilling cuttings. This residue has chemical properties of interest to the non-food agricultural and forestry and in the recovery of degraded áreas, presenting the potential use in the formulation of a fertilize or organomineral fertilizer. However, evidence is necessary to find safe proportions for the application in soil, due to the presence of possible contaminants (e.g., salts, metals, and petroleum derivates), especially due to the high concentrations of sodium (Na), which can be harmful to the soil ecosystem. Aims of this dissertation were to evaluate the ecotoxicity of three drilling cuttings: cuttings from an onshore well located in Sergipe/Brazil; and from offshore, pre-salt and post-salt (depth of 4,450 to 4,520 m and 3,400 m, respectively) off the Brazilian coast, in different proportion, for soil invertebrates, and terrestrial and aquatic plants. Proportions between 0.1 and 25% were tested in Tropical Artificial Soil (TAS), Following ABNT/ISO norms for the tests: a) reproduction of springtails (Folsomia candida, Proisotoma minuta, and Sinella curviseta) and enchytraeids (Enchytraeus crypticus); b) avoidance of springtails and earthworms (F. candida and Eisenia andrei); c) germination and growth of lettuce (Lactuca sativa) and tree species bracatinga (Mimosa scabrella), adapted by Silva (2019), and growth of duckweed (Lemna minor). For data analysis, was used Analysis of Variance (ANOVA), followed by Dunnett?s test (p<0.05), or by Kruskal-Wallis, when the data did not follow the assumptions of normality and homogeneity, and for the avoidance test by Fisher?s exact test was used. Was it observed that the cuttings present: 1) difference in their toxicity; 2) negative effect on the reproduction of springtails P. minuta e F. candida, in different proportions; 3) negative effect on the reproduction of enchytraeids E. crypticus, in the highest proportions; 4) avoidance effect for springtails F. candida and E. andrei; 5) less effect on plant grow; 6) edaphic invertebrates are more sensitive than plants. The Effect Concentration for 50% (EC50) for P. minuta, F. candida and E. crypticus with onshore cutting was 7.2%, 12.5% and 25.8%, for pre-salt cutting it was 0.11%, 2.82% and 4.32%, and post-salt cutting was 0.81%, 2.53% and 2.16%, respectively. Was it concluded, that there is potential for the use of cuttings to the elaboration of the organomineral fertilizer, and treatment alternatives that reduce the Na concentration may allow higher proportions use, which should be measured with ecotoxicity tests. Therefore, for the next steps, it is recommended to use proportions until 1% and consider the Na concentration of each cuttings lot.