Adsorção e estabilidade de monocamadas automontadas de ácido esteárico sobre calcita (CaCO3)

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Aoki, Caroline Yuri
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: ácido esteárico; ângulo de contato; calcita; calcite; contact angle; enhanced oil recovery; espectroscopia SFG (Sum-Frequency Generation); monocamadas automontadas; recuperação avançada de petróleo; self-assembled monolayers; stearic acid; Sum-Frequency Generation (SFG) spectroscopy
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-02012024-171621/

Um dos maiores desafios para a indústria petrolífera é o aumento da taxa de recuperação de petróleo dos reservatórios, o que é dificultado principalmente pelos diversos parâmetros que envolvem as interações entre óleo, rochas e a água do mar. Devido ao grande potencial do pré-sal brasileiro, a recuperação de petróleo de reservatórios carbonáticos é uma relevante problemática científica e tecnológica. Assim, este estudo visou investigar as interações moleculares entre rochas carbonáticas, óleo e água do mar, utilizando um modelo simplificado do sistema composto por calcita/ácido esteárico/solução salina. Sabendo-se que a fração ácida do petróleo interage fortemente com carbonatos, fez-se uso de monocamadas de ácido esteárico automontadas a partir de solução em decano e pretende-se avaliar a sua remoção com enxagues de soluções de água do mar adicionadas dos íons metálicos Pb2+, Cu2+, Zn2+, Fe3+, Ni2+, Co2+ e Mn2+ . Foi realizada uma otimização do procedimento para automontagem de monocamadas de ácido esteárico sobre calcita, de forma a garantir a reprodutibilidade do processo. Tanto a caracterização da superfície de calcita quanto a conformação das moléculas que compõem a monocamada e sua possível remoção pelo enxágue, foram investigadas por meio de espectroscopia SFG, ângulo de contato e Microscopia de Força Atômica. Após os experimentos e análises, verificou-se que há uma faixa de concentração ideal de ácido esteárico em decano (de aproximadamente 50 µM) para a formação de monocamadas em superfícies polidas de calcita e concentrações abaixo desta faixa resultam em monocamadas incompletas e menos ordenadas. Concentrações maiores, por sua vez, geram aglomerados de ácido esteárico ao longo da superfície, inclusive resultando em moléculas dispostas em multicamadas e eventualmente até cristalitos. Por fim, a partir da espectroscopia SFG, conclui-se que todos os íons de interesse deste estudo (com exceção do Mn2+), são de fato capazes de remover ácidos graxos de superfícies carbonáticas, em concentrações a nível milimolar (cerca de 0,5, 4,2 e 0,8 mM para Fe3+, Ni2+ e Zn2+, respectivamente). Portanto, a adição de tais íons metálicos à água de injeção pode vir a ser um método simples e eficiente para recuperação avançada de petróleo.