Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/58857
Type: Tese
Title: Ameaça Biocorrosiva: monitoramento da biocorrosão e diagnóstico metagenômico em campos de extração de petróleo
Other Titles: Biocorrosive Threat: biocorrosion monitoring and metagenomic diagnosis in oil extraction fields
Authors: Joyce da Cruz Ferraz Dutra
First Advisor: Vasco Ariston de Carvalho Azevedo
First Co-advisor: Aristóteles Góes-Neto
Abstract: A corrosão influenciada por microrganismos (CIM) é um problema significativo nos campos de petróleo, representando de 10 a 20% das falhas ocorridas. Prever e monitorar esse processo é um desafio devido à variação dos biofilmes dentro dos sistemas industriais e à sua propensão à corrosão localizada, a qual que é mais difícil de monitorar em comparação à corrosão uniforme, apresentando uma série de desafios. Assim, este estudo propôs um pacote tecnológico metagenômico de monitoramento de campos de petróleo, prático e aplicável em processos de rotina. A revisão sistemática mostrou que a composição da comunidade microbiana das regiões petrolíferas avaliadas inclui grupos capazes de desempenhar diversos tipos de metabolismo, como o sintrófico, oxidativo e a produção de metabólitos corrosivos, dependendo das características físico-químicas do ambiente. Nos ensaios de padronização dos métodos de extração de DNA, o kit comercial específico para a em extração de DNA para de solos mostrou-se superior em termos de rendimento, pureza e integridade do DNA em comparação com outros kits comerciais avaliados em amostras de água produzida e óleo. A abordagem de amplicon 16S rRNA foi mais eficiente na detecção de organismos com abundância acima de 1%, comparada ao shotgun, e revelou vias metabólicas coerentes com o ambiente da água produzida em campos de petróleo, tornando-a a melhor opção para o monitoramento nesse contexto. O protocolo adaptado de Yu & Morrison (2004), de baixo custo foi capaz de obter DNA de qualidade satisfatória, resultando em sequenciamentos de alta qualidade Phred, sendo adequado para o monitoramento na indústria petrolífera. Observamos também que o sequenciamento de amplicon 16S rRNA aplicado em DNA de amostras extraídas diretamente do ambiente (amostras metagenômicas), combinada com a caracterização físico-química, oferece uma representação mais precisa no monitoramento dos grupos microbianos em instalações da indústria do petróleo, em comparação com a aplicação em comunidades enriquecidas com meios de cultivos específicos para os grupos da CIM. Por fim, o monitoramento de dutos utilizados no transporte de produtos e resíduos de petróleo indicou que a forma predominante de corrosão observada foi a corrosão por pites, possivelmente causada por bactérias produtoras de ácidos (BPAs) que utilizam predominantemente o metabolismo de degradação de 1,2 propanediol. Concluímos que os métodos de extração de DNA desenvolvidos na presente tese são aplicáveis e representam avanços significativos no monitoramento de rotina da corrosão microbiologicamente influenciada (CIM) na indústria petrolífera.
Abstract: A corrosion influenced by microorganisms (CIM) is a significant issue in oil fields, accounting for 10 to 20% of failures that occur. Predicting and monitoring this process is challenging due to the variability of biofilms within industrial systems and their susceptibility to localized corrosion, which is harder to monitor compared to uniform corrosion, presenting several challenges. Thus, this study proposed a metagenomic technological package for oil field monitoring that is practical and applicable in routine processes. The systematic review showed that the microbial community composition in evaluated oil regions includes groups capable of various types of metabolism, such as syntrophic, oxidative, and production of corrosive metabolites, depending on the physicochemical characteristics of the environment. In the standardization tests of DNA extraction methods, the specific commercial kit for soil DNA extraction proved superior in terms of yield, purity, and DNA integrity compared to other commercial kits evaluated in produced water and oil samples. The 16S rRNA amplicon approach was more efficient in detecting organisms with abundances above 1%, compared to shotgun sequencing, and revealed coherent metabolic pathways with the produced water environment in oil fields, making it the best option for monitoring in this context. The adapted low-cost protocol from Yu & Morrison (2004) was capable of obtaining satisfactory quality DNA, resulting in high-quality Phred sequencing, suitable for monitoring in the oil industry. We also observed that 16S rRNA amplicon sequencing applied to DNA directly extracted from the environment (metagenomic samples), combined with physicochemical characterization, provides a more accurate representation in monitoring microbial groups in oil industry facilities, compared to application in communities enriched with specific culture media for CIM groups. Finally, the monitoring of pipelines used for transporting petroleum products and waste indicated that the predominant form of corrosion observed was pitting corrosion, possibly caused by acid-producing bacteria (APBs) that predominantly utilize the 1,2-propanediol degradation metabolism. We conclude that the DNA extraction methods developed in this thesis are applicable and represent significant advances in routine monitoring of microbiologically influenced corrosion (CIM) in the oil industry.
Subject: Microbiologia
Metagenômica
Corrosão
Oleoduto
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICB - INSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOLOGICAS
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Microbiologia
Rights: Acesso Restrito
URI: http://hdl.handle.net/1843/58857
Issue Date: 28-Jun-2023
metadata.dc.description.embargo: 28-Jun-2025
Appears in Collections:Teses de Doutorado

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