Agentes de sostén cerámicos de baja densidad y baja temperatura de sinterización basados en vidrio reciclado

R. J. ANAYA; M. F. HERNÁNDEZ; A. MOCCIARO; D. RICHARD; N. M. RENDTORFF

Congreso; XII Congreso Internacional de Metalurgia y Materiales SAM-CONAMET; 2024

La estimulación hidráulica o fracking es una operación mediante la cual se fracturan las formaciónes petrolíferas para extraer los hidrocarburos eficientemente. Los agentes de sostén (AS) son materiales granulares (cerámicos o arenas naturales) que actúan como soporte de las fracturas, formando un paquete poroso y manteniendo su permeabilidad durante la fase de producción del pozo. Por otro lado, la economía circular es un marco de soluciones sistémicas a desafíos globales como el cambio climático y la contaminación, mediante el uso estratégico de residuos en procesos industriales. En este trabajo se evaluaron una serie de formulaciones cerámicas, basadas en materias primas nacionales (arcilla APM y feldespato potásico) y vidrio de botella verde residual (añadiendo 0, 10, 20 y 40 % en peso), para la producción de AS. Las mezclas se evaluaron mediante análisis térmico diferencial y termogravimétrico (ATD-TG) y dilatometría para determinar posibles temperaturas de sinterización de los AS y conocer su comportamiento termoquímico. El conformado de estos AS fue realizado en una esferizadora de cuchillas EIRICH R02, y luego los gránulos fueron horneados y caracterizados bajo la norma internacional API 19C para AS (crush test, solubilidad, densidad bulk, densidad aparente), y microestructuralmente mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) y difracción de rayos X (DRX).Los resultados muestran que añadiendo cantidades significativas de vidrio verde (20 % en peso) se puede producir un AS de baja densidad (2,45 g/cm3) y resistencia mecánica media (5000 psi), utilizando una temperatura de sinterización significativamente menor(1100°C) respecto a los AS a base de bauxita y caolín (1300 - 1500°C).Este trabajo permitió establecer criterios de diseño y fabricación de este tipo de material, teniendo como ventaja el bajo consumo de agua, bajo coste energético, y la implementación de un material residual abundante, lo que resultaría en una ventaja económica y disminución significativa del impacto ambiental.