Diseño de un sistema de tratamiento y reutilización de agua coproducida en campos petroleros para el riego de vías rurales y cultivos agrícolas, bajo un enfoque de sostenibilidad, economía circular y transformación digital

Abstract

La producción de petróleo en campos maduros genera volúmenes considerables de agua coproducida. Este efluente contiene sales, hidrocarburos, metales pesados y microorganismos que dificultan su disposición (USGS, 2020). En muchas operaciones esta agua se desecha por reinyección o vertimiento, desperdiciando un recurso que podría valorizarse para riego de cultivos, uso en vías o aplicaciones industriales. La normativa colombiana promulgó la Resolución 1256 de 2021, que estableció dos modalidades de uso del agua residual—reúso y recirculación—y derogó la Resolución 1207 de 2014 (PGP Abogados, 2021). El reúso requiere concesión de agua residual y cumplimiento de criterios de calidad, especialmente para agricultura, mientras que la recirculación se autoriza para operaciones internas sin contacto con el suelo (PGP Abogados, 2021). Sin embargo, los operadores carecen de herramientas accesibles que integren variables técnicas, normativas y socioeconómicas para seleccionar sistemas de tratamiento y evaluar su viabilidad. El proyecto propone diseñar una herramienta digital (dashboard o aplicación web) que integre un árbol de decisiones con un módulo de evaluación de resultados para apoyar la selección de sistemas de reúso del agua coproducida en campos petroleros. La herramienta incorporará variables de calidad del agua, requisitos normativos de la Resolución 1256 de 2021, criterios técnicos (microfiltración, filtración con cáscara de nuez, entre otros) y aspectos económicos y sociales. Además, se diseñará un sistema piloto de tratamiento basado en filtración con cáscara de nuez, complementado con microfiltración, cumpliendo los límites permisibles para reúso en riego y otros usos. Finalmente, se realizará la caracterización fisicoquímica y microbiológica del agua coproducida como insumo para la base de datos y validación del modelo. La entrega se organiza según las guías de la asignatura, incluyendo introducción, planteamiento del problema, preguntas de investigación, objetivos, justificación, marco de referencia, metodología y conclusiones

Oil production in mature fields generates significant volumes of produced water. This effluent contains salts, hydrocarbons, heavy metals, and microorganisms that complicate its disposal (USGS, 2020). In many operations, this water is discarded through reinjection or discharge, wasting a resource that could be valorized for crop irrigation, road maintenance, or industrial applications. Colombian regulations established by Resolution 1256 of 2021 define two modalities for wastewater use—reuse and recirculation—replacing Resolution 1207 of 2014 (PGP Abogados, 2021). Reuse requires a wastewater concession and compliance with quality criteria, particularly for agricultural purposes, while recirculation is authorized for internal operations without soil contact (PGP Abogados, 2021). However, operators currently lack accessible tools that integrate technical, regulatory, and socioeconomic variables to support the selection of treatment systems and evaluate their feasibility.

This project proposes the design of a digital tool (dashboard or web application) that integrates a decision tree and an evaluation module to assist in selecting produced water reuse systems in oilfields. The tool incorporates water quality parameters, regulatory requirements from Resolution 1256 of 2021, technical criteria (such as walnut shell filtration and microfiltration), and economic and social aspects. In addition, a pilot treatment system based on walnut shell filtration, complemented by microfiltration, will be designed to meet the permissible limits for reuse in irrigation and other applications. Finally, the physicochemical and microbiological characterization of produced water will be performed to feed the database and validate the model. The report is structured according to the course guidelines, including an introduction, problem statement, research questions, objectives, justification, theoretical framework, methodology, and conclusions.