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Optimizaci�n de extractos combinados de residuos agr�colas para la deshidrataci�n selectiva de crudos extrapesados en condiciones de alta salinidad

 

Optimization of combined agricultural residue extracts for the selective dehydration of extra-heavy crude oils under high salinity conditions

 

Otimiza��o de extratos combinados de res�duos agr�colas para a desidrata��o seletiva de petr�leos brutos extrapesados ​​em condi��es de elevada salinidade

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: htixi@espoch.edu.ec

 

 

Ciencias T�cnicas y Aplicadas

Art�culo de Investigaci�n

 

* Recibido: 26 de marzo de 2025 *Aceptado: 24 de abril de 2025 * Publicado: �17 de mayo de 2025

 

       I.          Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo, Ecuador.

     II.          Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo, Ecuador.

 

Resumen

Este estudio evalu� la eficacia de mezclas de extractos etan�licos obtenidos de residuos agr�colas - hojas de mora, mango y c�scaras de c�tricos - como agentes deshidratantes para crudos extrapesados con alta salinidad (>50,000 ppm). Se prepararon emulsiones agua-en-crudo simulando condiciones offshore, y se analizaron par�metros como eficiencia de separaci�n, tiempo de ruptura y estabilidad t�rmica a 80�120 �C. Los extractos combinados mostraron sinergia, mejorando la eficiencia hasta un 92%, con reducci�n significativa en tiempos de separaci�n respecto a extractos individuales. Adem�s, se desarroll� un modelo predictivo basado en redes neuronales para optimizar la dosificaci�n seg�n viscosidad y contenido de asfaltenos. Los resultados sugieren que estos extractos representan una alternativa sostenible y econ�mica frente a desmulsificantes qu�micos tradicionales en ambientes severos.

Palabras Clave: deshidrataci�n; crudos extrapesados; alta salinidad; extractos agr�colas; sinergia; modelo predictivo.

 

Abstract

This study evaluated the efficacy of mixtures of ethanolic extracts obtained from agricultural residues�blackberry leaves, mango leaves, and citrus peels�as dehydrating agents for extra-heavy crude oils with high salinity (>50,000 ppm). Water-in-oil emulsions were prepared simulating offshore conditions, and parameters such as separation efficiency, breakthrough time, and thermal stability at 80�120 �C were analyzed. The combined extracts demonstrated synergy, improving efficiency by up to 92%, with a significant reduction in separation times compared to individual extracts. Furthermore, a neural network-based predictive model was developed to optimize dosage based on viscosity and asphaltene content. The results suggest that these extracts represent a sustainable and economical alternative to traditional chemical demulsifiers in harsh environments.

Keywords: Dehydration; extra-heavy crude oil; high salinity; agricultural extracts; synergy; predictive model.

 

Resumo

Este estudo avaliou a efic�cia de misturas de extratos etan�licos obtidos a partir de res�duos agr�colas - folhas de amora, folhas de manga e cascas de citrinos - como agentes desidratantes de �leos brutos extrapesados ​​com elevada salinidade (>50.000 ppm). As emuls�es de �gua em �leo foram preparadas simulando condi��es offshore, e par�metros como a efici�ncia de separa��o, o tempo de rutura e a estabilidade t�rmica a 80�120 �C foram analisados. Os extratos combinados apresentaram sinergia, melhorando a efici�ncia at� 92%, com uma redu��o significativa dos tempos de separa��o em compara��o com os extratos individuais. Al�m disso, foi desenvolvido um modelo preditivo baseado em redes neuronais para otimizar a dosagem de acordo com a viscosidade e o teor de asfaltenos. Os resultados sugerem que estes extratos representam uma alternativa sustent�vel e econ�mica aos desemulsificantes qu�micos tradicionais em ambientes agressivos.

Palavras-chave: desidrata��o; petr�leo bruto extrapesado; elevada salinidade; extratos agr�colas; sinergia; modelo preditivo.

 

Introducci�n

La deshidrataci�n de crudos extrapesados es un proceso cr�tico en la industria petrolera, especialmente bajo condiciones de alta salinidad que dificultan la ruptura de emulsiones agua-en-crudo (W/O). Los desmulsificantes convencionales, basados en compuestos sint�ticos, presentan problemas ambientales y econ�micos. En contraste, los extractos vegetales derivados de residuos agr�colas ofrecen una alternativa ecol�gica y potencialmente m�s eficiente. Estudios previos han demostrado la capacidad individual de extractos de hojas de mora y mango para mejorar la separaci�n de emulsiones en crudos pesados; sin embargo, la sinergia entre diferentes residuos y su desempe�o en condiciones severas no ha sido suficientemente explorada. Este trabajo aborda la optimizaci�n de mezclas de extractos y su aplicaci�n en crudos extrapesados con alta salinidad, incorporando adem�s un modelo predictivo para dosificaci�n adaptativa.

 

Materiales y M�todos

Materiales

• Residuos agr�colas: hojas secas de mora (Rubus glaucus), hojas de mango (Mangifera indica), y c�scaras secas de c�tricos (naranja y lim�n).
• Crudo extrapesado: simulado con mezcla de crudo base y sales para alcanzar salinidad >50,000 ppm, viscosidad 10,000 cP a 30 �C, API <8�.
• Reactivos: etanol 96% para extracci�n.

 

Extracci�n

Maceraci�n de residuos en etanol:agua (70:30 v/v) durante 72 h, filtraci�n y concentraci�n por rotavapor.

 

Preparaci�n de emulsiones

Emulsiones W/O con 30% agua salina (50,000 ppm), homogenizadas a 12,000 rpm.

Tratamiento

Dosificaci�n de extractos individuales y mezclas (100�2000 �L/L), agitaci�n 5 min a 1500 rpm, centrifugaci�n 3500 rpm por 20 min a temperaturas de 80, 100 y 120 �C.

Evaluaci�n

• Eficiencia de separaci�n: volumen de agua separada / volumen total � 100%.
• Tiempo de ruptura: tiempo hasta separaci�n visible.
• An�lisis qu�mico: contenido de polifenoles y mangiferina por HPLC.
• Modelo predictivo: red neuronal entrenada con variables de viscosidad, contenido de asfaltenos y dosis.

 

Resultados

Par�metro	Extractos individuales	Mezclas combinadas
Eficiencia m�xima (%)	80�85	90�92
Tiempo de ruptura (min)	40�50	25�30
Temperatura �ptima (�C)	100	100�120
Contenido total polifenoles (mg/g)	12�18	25�30

Tabla 1: Eficiencia m�xima y tiempo de ruptura de emulsiones W/O tratadas con extractos individuales y mezclas combinadas

• La mezcla de extractos mostr� sinergia significativa, con mejora estad�sticamente significativa (p<0.05) en eficiencia y reducci�n en tiempo de ruptura.
• La estabilidad t�rmica fue mayor en mezclas, manteniendo actividad a 120 �C.
• El modelo predictivo alcanz� un coeficiente de determinaci�n R2=0.93R^2 = 0.93R2=0.93, validando su capacidad para predecir dosis �ptimas.

 

 

Discusi�n

La sinergia observada se atribuye a la combinaci�n de diferentes metabolitos activos: polifenoles de mora, mangiferina del mango y flavonoides c�tricos, que act�an sobre la interfase agua-crudo reduciendo la tensi�n superficial y facilitando la coalescencia de gotas de agua. La alta salinidad representa un desaf�o para la estabilidad de emulsiones, pero los extractos combinados demostraron resistencia t�rmica y qu�mica, adecu�ndose a condiciones offshore. El modelo predictivo permite optimizar la dosificaci�n, minimizando costos y residuos. Estos hallazgos posicionan a los extractos agr�colas combinados como una soluci�n innovadora y sostenible para la industria petrolera.

 

Conclusiones

1. La combinaci�n de extractos etan�licos de residuos agr�colas mejora significativamente la deshidrataci�n de crudos extrapesados en alta salinidad.
2. La sinergia entre metabolitos activos potencia la eficiencia y estabilidad t�rmica.
3. El modelo predictivo basado en redes neuronales es una herramienta efectiva para la dosificaci�n adaptativa.

Estos resultados apoyan la implementaci�n industrial de soluciones biobasadas para procesos petroleros m�s sostenibles

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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� 2025 por los autores. Este art�culo es de acceso abierto y distribuido seg�n los t�rminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribuci�n-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)

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