Quando a plataforma de petróleo Deepwater Horizon sofreu uma explosão catastrófica e estourou em 21 de abril, 2010, levando ao pior derramamento de óleo da história da indústria do petróleo, os operadores do poço pensaram que conseguiriam bloquear o vazamento em algumas semanas. Em 9 de maio, eles conseguiram baixar uma cúpula de contenção de 125 toneladas sobre a cabeça do poço quebrada. Se essa medida tivesse funcionado, teria canalizado o vazamento de óleo para um cano que o levaria para um navio-tanque acima, evitando assim o vazamento contínuo que tornou o derramamento tão devastador. Por que a contenção não funcionou conforme o esperado?

O culpado foi uma mistura gelada de água congelada e metano, chamado de clatrato de metano. Por causa das baixas temperaturas e alta pressão perto do fundo do mar, a mistura lamacenta acumulada dentro da cúpula de contenção e bloqueou o tubo de saída, impedindo-o de redirecionar o fluxo. Se não fosse por aquele clatrato de metano, a contenção pode ter funcionado, e quatro meses de vazamento ininterrupto e devastação ecológica generalizada poderiam ter sido evitados.

Agora, uma equipe de pesquisadores do MIT encontrou uma solução que pode evitar um resultado tão desastroso na próxima vez que ocorrer um vazamento. Também pode evitar bloqueios dentro de oleodutos e gasodutos que podem levar a paralisações caras para limpar um tubo, ou pior, à ruptura do oleoduto devido a um aumento de pressão.

O novo método de prevenção do acúmulo de gelo é descrito em um artigo na revista Materiais e interfaces aplicados ACS , em um artigo do professor associado de engenharia mecânica Kripa Varanasi, pós-doutorado Arindam Das, e recém-formados Taylor Farnham SB '14 SM '16 e Srinivas Bengaluru Subramanyam PhD '16.

A chave para o novo sistema é revestir o interior do tubo com uma camada de um material que promova a propagação de uma camada de barreira de água ao longo da superfície interna do tubo. Esta camada de barreira, a equipe encontrou, pode prevenir eficazmente a adesão de quaisquer partículas de gelo ou gotículas de água à parede e, assim, impedir o acúmulo de clatratos que podem retardar ou bloquear o fluxo.

Ao contrário dos métodos anteriores, como o aquecimento das paredes do tubo, despressurização, ou usando aditivos químicos, que pode ser caro e potencialmente poluente, o novo método é completamente passivo, isto é, uma vez no lugar, não requer mais adição de energia ou material. A superfície revestida atrai hidrocarbonetos líquidos que já estão presentes no petróleo que flui, criando uma fina camada superficial que repele a água naturalmente. Isso evita que os gelos grudem na parede em primeiro lugar.

Medidas de prevenção existentes, conhecidas como medidas de garantia de fluxo, "são caros ou prejudiciais ao meio ambiente, "diz Varanasi, e atualmente o uso dessas medidas "atinge centenas de milhões de dólares" todos os anos. Sem essas medidas, hidratos podem se acumular para reduzir a taxa de fluxo, o que pode reduzir as receitas, e se eles criarem bloqueios, então isso "pode ​​levar a uma falha catastrófica, "Diz Varanasi." É um grande problema para a indústria, para segurança e confiabilidade. "

O problema pode se tornar ainda maior, diz Das, o autor principal do artigo, porque o metano se hidrata, que são abundantes em muitos locais, como plataformas continentais, são vistos como uma nova e enorme fonte potencial de combustível, se métodos podem ser planejados para extraí-los. "As próprias reservas ofuscam substancialmente todas as reservas conhecidas [de petróleo e gás natural] em terra e em águas profundas, " ele diz.

Mas tais depósitos seriam ainda mais vulneráveis ​​ao congelamento e formação de entupimentos do que os poços de petróleo e gás existentes. A prevenção desses acúmulos de gelo depende criticamente de impedir que as primeiras partículas de clatrato adiram ao tubo:"Uma vez que se fixam, eles atraem outras partículas "de clatrato, e o acúmulo decola rapidamente, diz Farnham. "Queríamos ver como poderíamos minimizar a adesão inicial nas paredes do tubo."

A abordagem é semelhante à usada em uma empresa criada por Varanasi para comercializar o trabalho anterior de seu laboratório, que cria revestimentos para recipientes que evitam que o conteúdo - qualquer coisa, desde ketchup ou mel a tinta e agroquímicos - grude nas paredes do recipiente. Esse sistema envolve duas etapas:primeiro, criar um revestimento texturizado nas paredes do contêiner, e então adicionar um lubrificante que fica preso pela textura e evita que o conteúdo grude.

O novo sistema de dutos é semelhante a isso, Varanasi explica, mas, neste caso, "estamos usando o líquido que está no próprio ambiente, "em vez de aplicar um lubrificante na superfície. A principal característica na formação de clatrato é a presença de água, ele diz, então, enquanto a água pode ser mantida longe da parede do tubo, o acúmulo de clatrata pode ser interrompido. E os hidrocarbonetos líquidos presentes no petróleo, contanto que grudem na parede graças a uma afinidade química do revestimento da superfície, pode efetivamente manter essa água longe.

"Se o óleo [no oleoduto] for feito para se espalhar mais facilmente na superfície, em seguida, forma uma película de barreira entre a água e a parede, "Diz Varanasi. Em testes de laboratório, que usou um substituto químico para o metano porque os clatratos de metano reais se formam sob condições de alta pressão que são difíceis de reproduzir em laboratório, o sistema funcionou de forma muito eficaz, a equipe diz. "Não vimos nenhum hidrato aderindo aos substratos, "Varanasi diz.

Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.