p Nas últimas décadas, fraturamento hidráulico ou "fracking, "um método de extração de petróleo e gás, revolucionou a indústria global de energia. Trata-se de fraturar a rocha com um líquido pressurizado ou "fluido de fraturamento" (água contendo areia suspensa com a ajuda de agentes espessantes) para extrair pequenos depósitos de petróleo e gás aprisionados em formações rochosas. p Depois que as moléculas de água do fluido de fraturamento hidráulico são injetadas nessas formações, eles sobem pelas paredes de pedra dos pequenos canais por onde fluíram. Eles podem então sofrer "embebição, "um tipo de difusão que envolve a absorção de nano poros nos bolsos vizinhos onde residem o petróleo e o gás. À medida que as moléculas de água são absorvidas, as moléculas de óleo e gás são deslocadas e podem ser bombeadas para a superfície. Esta atividade é impulsionada pela força capilar entre a água e o óleo, que resulta da tensão gerada na interface ou ponto onde os dois fluidos se encontram.

p Os cientistas normalmente calcularam o nível esperado de aumento capilar nessas condições com a equação de Lucas-Washburn, um modelo matemático cujos primeiros parâmetros foram concebidos há quase um século. O desafio, Contudo, é que a equação não foi completamente precisa na previsão do aumento real observado em experimentos de laboratório nano-capilares.

p "A altura da elevação capilar observada nesses experimentos foi menor do que o modelo de Lucas-Washburn teria previsto, "explicou Anqi Shen, um estudante de doutorado na Universidade do Nordeste do Petróleo da China que trabalha em estreita colaboração com Yikun Liu, um professor da universidade. "Entender o que estava causando esse desvio tornou-se um ponto importante de foco para meus colegas e para mim."

p Os pesquisadores descrevem suas descobertas nesta semana no jornal Cartas de Física Aplicada .

p "Muitas explicações foram oferecidas para o aumento capilar inferior ao esperado. Uma área de discussão se concentrou na viscosidade do fluido. Outra foram as camadas pegajosas de óleo que se formam nas paredes dos capilares e estreitam seu diâmetro, que é um problema que também exploramos, "Shen disse, cujo trabalho também é financiado pelo Programa de Projetos Principais para a Ciência e Tecnologia Nacional da China.

p "Observamos muitos fatores e descobrimos que a rugosidade da superfície dos capilares foi a principal razão para o resultado abaixo do esperado. Especificamente, percebemos que o modelo poderia determinar melhor o nível real de aumento capilar se ajustássemos os parâmetros para levar em conta o arrasto de atrito causado pela rugosidade inerente da superfície das paredes capilares. Quando vimos como isso tornou o modelo mais preciso, sabíamos que não poderíamos ignorá-lo, "Shen disse.

p Além disso, o tamanho minúsculo dos capilares significa que mesmo pequenos aumentos na rugosidade da superfície podem ter um impacto significativo nos cálculos.

p "Fatores que podem ser ignorados em condições normais podem ter efeitos significativos em um nível micro ou nano. Por exemplo, uma rugosidade relativa de 5 por cento, em um tubo com raio de 100 cm onde a altura do obstáculo é de 5 cm dificilmente afeta o fluxo de fluido no tubo. Contudo, com um raio de tubo de 100 nm e altura de obstáculo de 5 nm, pode afetar significativamente o fluxo de fluido no tubo, "Shen disse.

p Atualmente, existem apenas alguns laboratórios realizando experimentos de aumento nano-capilar. Como resultado, Shen e seus colegas só puderam trabalhar com os resultados de um laboratório na Holanda. Daqui para frente, eles pretendem verificar sua fórmula matemática examinando sua eficácia em simular os resultados de outros experimentos.

p Embora a pesquisa de Shen se concentre no desenvolvimento de petróleo e gás, ela e seus colegas esperam que seu trabalho possa ser útil para cientistas que trabalham em outras áreas.

p "O aumento capilar é básico, fenômeno físico que ocorre no solo, papel, e outros reinos biologicamente relevantes, "Shen disse." Entender como ele é potencialmente afetado no nível nano-capilar pelo arrasto de fricção pode lançar luz em uma variedade de disciplinas científicas. "