Parece clichê, mas as coisas pioram antes de melhorar quando as linhas de óleo e gás estão sendo limpas de contaminantes, de acordo com pesquisadores da Rice University. Até agora, ninguém sabia exatamente por quê.

O asfalteno é um complexo de moléculas de hidrocarbonetos encontrados no petróleo bruto. É a fonte de asfalto valioso e também pode ser transformado em materiais de impermeabilização e telhados, inibidores de corrosão e outros produtos, mas quando se acumula em um pipeline, é problema. Os asfaltenos são frequentemente chamados de "colesterol" da indústria do petróleo, pois são conhecidos por coagular e diminuir ou mesmo interromper o fluxo de óleo e gás na rocha do reservatório.

A engenheira de arroz Sibani Lisa Biswal e seus colegas usaram seus dispositivos microfluídicos exclusivos, instrumentos que usam uma pequena quantidade de fluido em um microchip para realizar um teste, para examinar quatro dispersantes químicos comerciais que restringem o acúmulo de asfalteno em poços e dutos. Os dispositivos permitiram que eles observassem como os dispersantes reagem com asfaltenos.

O estudo liderado por Rice foi publicado na revista Energy and Fuels da American Chemical Society.

Garantir o fluxo através dos dutos é fundamental na produção de petróleo e gás, portanto, os avanços que ajudam a manter as linhas claras são importantes para a indústria. A data, empresas químicas geralmente realizam testes estáticos em massa em produtos anti-asfalteno, Biswal disse.

O laboratório Rice faz dispositivos microfluídicos com canais microscópicos por meio dos quais os pesquisadores podem observar a dinâmica da deposição de asfalteno em tempo real, com ou sem dispersantes e em uma variedade de taxas de fluxo.

"Tudo em nosso sistema é transparente, "Biswal disse." O petróleo bruto não tem sido muito compatível com os dispositivos microfluídicos que outros estão usando (porque os canais e pilares são muito largos), e o tipo de dispositivos que estamos fazendo só foi possível com materiais recentes. Somos um dos primeiros grupos a promover a ideia de que podemos usar esses sistemas para visualizar os processos de fluxo de óleo.

Os dispositivos permitem que o óleo flua ao redor de pilares com apenas 125 mícrons de largura e deixem canais que são aproximadamente do tamanho daqueles em formações contendo óleo. Através de um microscópio, Biswal e o autor principal e estudante de pós-graduação do Rice Yu-Jiun Lin observaram o asfalteno formar aglomerados em forma de delta na frente e atrás dos pilares, eventualmente preenchendo os canais.

Quando dispersantes químicos foram adicionados ao produto bruto, os pesquisadores viram algo que não esperavam:os depósitos apareceram ainda mais cedo, mas então começou a quebrar e cair no fluxo.

Os dispersantes são projetados para tornar as partículas de asfalteno menores, e os experimentos provaram que sim. "A ideia é, se você tornar as nanopartículas de petróleo cru menores, é menos provável que eles consigam se depositar dentro de um pipeline ou obstruir meios porosos, "Biswal disse.

"Mas quase todos os testes até agora foram feitos em grande escala e muito poucos em condições de fluxo. As empresas estavam apenas vendo se seus produtos químicos tornavam as partículas menores. E o fazem. O que eles não entenderam é que quanto menor é a partícula , é menos provável que siga o fluxo de fluido. Na presença de dispersantes, os depósitos podem piorar. "

A graça salvadora, ela disse, é que os dispersantes parecem alterar quimicamente o asfalteno, aumentando a repulsão entre os agregados. Isso torna mais difícil para as partículas aderirem. "Nós nos referimos a eles como asfaltenos mais macios, "Biswal disse." Não é preciso muita força para quebrar grandes agregados. "

Lin said dispersant manufacturers typically use liters of crude oil in each test. "We just need a milliliter of crude, and we get better resolution than they do, " he said. "When the asphaltene content is very low, traditional methods fail to see a difference in chemicals, or even a deposit."

Co-authors of the paper are postdoctoral researcher Peng He, lecturer Mohammad Tavakkoli and Francisco Vargas, an assistant professor of chemical and biomolecular engineering, all from Rice; Nevin Thunduvila Mathew, Yap Yit Fatt and Afshin Goharzadeh of the Petroleum Institute, Abu Dhabi, United Arab Emirates; and John Chai, a professor of engineering and technology at the University of Huddersfield, United Kingdom. Biswal is an associate professor of chemical and biomolecular engineering and of materials science and nanoengineering.