Estudo teórico da interação π-π stacking em dímeros de coroneno na presença de CO2 - Laeber, Kelly Fernandes Pessôa (2024)
As interações π‒π entre anéis aromáticos são importantes na indústria do petróleo, e são consideradas um dos principais fatores que contribuem para a formação de agregados asfaltênicos. Modificações nas condições termodinâmicas do reservatório de petróleo, como a injeção de dióxido de carbono (CO2), podem contribuir para a agregação e precipitação dos asfaltenos. Investigar os principais fatores envolvidos na interação de asfaltenos com CO2 é de suma importância para entender a agregação asfaltênica visto que, o Pré-Sal Brasileiro possui alta concentração de CO2 em seus reservatórios. Neste trabalho, cálculos DFT e DFTB foram realizados para o estudo da interação aromático-CO2 em aglomerados de coroneno com e sem substituição por N e S. No presente trabalho foi assumido que o coroneno é um bom modelo para representar a parte aromática de asfaltenos. A influência da substituição e das diferentes superfícies de adsorção expostas ao CO2 nos monômeros e dímeros foi avaliada por meio da análise QTAIM, NCI e EDA-FF. Os resultados apontam que a posição do heteroátomo no anel aromático interfere tanto na agregação, como na interação com a molécula CO2. Nos dímeros a magnitude da interação é influenciada pela substituição. Dímeros nitrogenados possuem maior interação que os dímeros sem substituição e sulfurados. As análises QTAIM e NCI mostram que a interação CO2\estruturas é majoritariamente de caráter de van der Waals e que a magnitude difere de acordo com a substituição. O nitrogênio favorece a formação de ligação de hidrogênio não convencional e o enxofre aumenta a repulsão entre os anéis. A maior interação entre os anéis de coroneno foi encontrada na substituição do nitrogênio na borda. O EDA-FF indica que a contribuição da dispersão para a energia de interação total com o CO2 é a maior contribuição em todas as estruturas, corroborando os outros métodos de análise. Além disso os resultados apontam que à medida que o número de moléculas CO2 cresce, a agregação asfaltênica aumenta principalmente nos dímeros de nitrogênio periférico, o que indica influência do gás neste fenômeno.