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Estado de Minas

Solução mineira para tubos petrolíferos ganha prêmio

Pesquisadores do Departamento de Química da UFMG são premiados pela Petrobras por apresentarem inovação para processo de extração do ''ouro negro''


postado em 29/07/2013 09:57 / atualizado em 29/07/2013 10:17

Tiago de Holanda

(foto: JOE RAEDLE/AFP)
(foto: JOE RAEDLE/AFP)

Gasolina, óleo diesel, querosene, asfalto, lubrificantes e até medicamentos. Esses são alguns dos produtos derivados do petróleo, substância tão valorizada que foi apelidada de “ouro negro”. Apesar de cobiçado, a extração e o processamento desse líquido escuro são muito caros. Os custos são altos também para o meio ambiente, já que a exploração das jazidas e a queima de combustíveis lançam gases tóxicos na atmosfera, como os liberados pelos canos de escape dos automóveis. Duas pesquisas desenvolvidas na Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) buscam combater esses problemas e os promissores resultados foram reconhecidos por uma das maiores petrolíferas do mundo.

Realizados por alunos e professores do Departamento de Química da instituição, os dois trabalhos estão entre os ganhadores, na categoria Graduação, da 6ª edição do Prêmio Petrobras de Tecnologia, destinado a trabalhos desenvolvidos em instituições de ensino superior. Um deles, agraciado no tema “Tecnologia de perfuração e produção”, foi executado pelos estudantes Igor Tadeu da Cunha, de 21 anos, e Ivo Freitas Teixeira, de 23, orientados pelo professor Rochel Monteiro Lago. O outro, condecorado no tema “Tecnologia de preservação ambiental”, foi tocado por Nathalia Tavares Costa, de 24, sob a coordenação de Luiz Carlos Alves de Oliveira.

Igor e Ivo tentaram achar uma solução para uma das maiores dores de cabeça do setor: a corrosão dos tubos de metal usados para coletar o petróleo nas reservas subterrâneas e transportá-lo até o local onde é limpo e refinado, etapa necessária para a produção dos derivados. “Todos os anos, o Brasil gasta mais de US$ 8 bilhões para reverter os efeitos da corrosão e as petrolíferas são as indústrias mais prejudicadas”, conta Ivo. A dupla de estudantes e o professor criaram um composto que vem se mostrando capaz de transformar em uma substância não prejudicial aos seres vivos os átomos de enxofre presentes nos poços e considerados os agentes que mais atacam os tubos.

Vulcões

A inspiração dos rapazes foi um tanto exótica. Lendo pesquisas estrangeiras, eles descobriram que há duas bactérias de nomes quase impronunciáveis (Wolinella succinogenes e Rhodobacter capsulatus), encontradas nas cercanias de vulcões. Elas produzem enzimas que fazem o sulfeto (combinação de enxofre e outro elemento químico) exalado das imensas estruturas geológicas virar cadeias de sulfetos. Esses grupos, também chamados polisulfetos, não são corrosivos e podem ser facilmente absorvidos pela natureza, já que o oxigênio do ar os transforma no inerte sulfato. O mesmo fim é alcançado por um compósito criado pelos pesquisadores mineiros.

“Descobrimos que a enzima produzida pelas bactérias é muito semelhante ao grupo quinona, um anel feito de átomos de carbono ligado a átomos de oxigênio”, explica Ivo. A dupla juntou uma matéria orgânica formada por esses elementos ao pó de um mineral, a magnetita, e depois inseriu a mistura em um forno, aquecido a temperatura elevada, entre 400 e 800 graus. O resultado foi que aglomerados de carbono, como minúsculas ilhas, se colaram à superfície do pó. Nos testes em laboratório, esse material foi misturado ao sulfeto de sódio, uma das substâncias presentes no petróleo. Em solução, o compósito criado na UFMG capturou elétrons dos átomos de enxofre, fazendo-os se unirem e formarem as inofensivas cadeias.

Uma próxima fase da pesquisa será aplicar o compósito ao sulfeto de hidrogênio, mais conhecido como ácido sulfídrico, e, posteriormente, ao petróleo. Uma das propostas é grudar o pó de magnetita às paredes da tubulação que transporta o “ouro negro”, desde o início de sua extração. Se tudo ocorrer conforme o esperado, as ilhas de carbono funcionarão como antenas, os elétrons atraídos serão armazenados pela magnetita e, mais tarde, capturados pelos átomos de hidrogênio, o que permitirá o surgimento do gás hidrogênio, não corrosivo. “Nos experimentos, conseguimos ver a quantidade de polisulfetos criados e a velocidade com que isso ocorreu”, diz o estudante Ivo Teixeira.

No entanto, um dos problemas observados foi a perda de eficiência do composto de magnetita, mais enfraquecido a cada aplicação. “O compósito perdeu cerca de 20% da eficácia a cada uso, o que fez com que ficasse desativado após cinco usos”, destaca. Ainda é preciso averiguar a possibilidade de vencer essa adversidade. “Entre um uso e outro, acredito que possamos fazer um tratamento na substância e regenerá-la completamente, mas ainda não testamos isso”, acrescenta o estudante. Outros aperfeiçoamentos precisam ser investigados. “Temos que descobrir quais as melhores condições de preparo do compósito e como aplicá-lo numa carga real de petróleo. Uma coisa é fazer teste em pequena escala, outra é mexer com bilhões de litros”. Ambos os projetos da UFMG são financiados pela Petrobras, pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e pela Fundação de Amparo à Pesquisa de Minas Gerais (Fapemig).

 

Em busca da redução do teor de enxofre

 

O trabalho desenvolvido pela recém-graduada Nathalia Tavares Costa busca “limpar” o petróleo com o objetivo de reduzir o teor de enxofre do líquido e permitir a produção de combustíveis menos poluentes. A queima da gasolina e do óleo diesel usados pelos automóveis libera dióxido e trióxido de enxofre, gases que, além de danificarem o veículo, aumentam a corrosão de metais e concreto, causam problemas respiratórios e, entre outros malefícios à natureza, geram chuva ácida. “Atualmente, o Brasil usa tecnologia estrangeira para extrair os contaminantes do petróleo. Desenvolvemos um catalisador capaz de removê-los de maneira nova e muito eficiente”, ressalta o orientador do projeto, o professor Luiz Carlos Alves de Oliveira.

Uma versão inicial do catalisador foi sintetizada pelo grupo de que Nathalia fez parte e produzido à base de um composto chamado oxi-hidróxido de nióbio. “Nós o melhoramos para remover os contaminantes”, diz a química. A superfície do material é hidrofílica, isso é, tem afinidade com solventes da mesma classe, como água, álcool e acetona. A essa superfície, foram ligadas moléculas de um composto formado por átomos de carbono, que é hidrófobico (tem repulsa a líquidos hidrofílicos e só consegue se misturar a solventes como parafina e petróleo). O resultado foi o surgimento de um conjunto antifílico, afeito às duas classes. “Criamos um catalisador que entra em contato com o petróleo, na maior parte formado por substâncias hidrofóbicas”, diz Nathalia.

Em laboratório, foi posto o isooctano (solvente presente no petróleo) e contaminantes feitos de enxofre, como dibenzotiofeno. Essa solução, hidrófobica, ficou de um lado e o outro foi ocupado por um solvente hidrofílico, a acetonitrila. O catalisador, por ter afinidade com ambas as partes, ficou entre elas. Ocorreu que o oxigênio da superfície do composto de nióbio se desligou e se transferiu para os contaminantes, transformados, por consequência, em compostos majoritariamente hidrofílicos, como a dibenzosulfona. A nova substância migrou para a acetonitrila e foi extraída do recipiente por processos de decantação e filtração. O petróleo, afinal, foi “purificado”. “Vimos que a melhor temperatura para que a reação ocorra é a ambiente. Conseguimos remover quase 100% do que queríamos”, relata a jovem.

Há cerca de seis meses, uma parceria com a Petrobras permitiu que se fizessem testes com outros tipos de contaminantes, mais complexos e mais difíceis de se ligarem ao oxigênio. “Na universidade, não conseguimos experimentar em escala maior. Fazíamos testes em bateladas: as substâncias eram postas em um reator e amostras eram coletadas de tempos em tempos. Agora, o catalisador fica sendo testado em fluxo contínuo, até perder a atividade. Podemos ver se ele funciona e por quanto tempo”, diz Oliveira. Se os resultados continuarem satisfatórios, o passo seguinte é usar o composto em amostras de petróleo.

 


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