Uma pesquisa desenvolvida na Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) encontrou uma maneira de tornar mais simples e rápida a identificação de uma substância usada para evitar um problema comum na indústria do petróleo: a formação de incrustações. O estudo, liderado por Pedro F. F. Araujo, primeiro autor do trabalho, propõe o uso de nanopartículas de prata para detectar o aminotris-(metileno fosfônico), conhecido como ATMP.
As incrustações são depósitos de sais minerais que podem se acumular durante a produção de petróleo e dificultar a passagem dos fluidos por tubulações e equipamentos. Para impedir que isso aconteça, a indústria utiliza os chamados inibidores de incrustação, substâncias que interferem na formação e no crescimento desses depósitos. O ATMP é um desses compostos. Desse modo, saber quanto dele está presente no sistema é importante para acompanhar o processo e garantir que o tratamento esteja funcionando adequadamente.
É nesse ponto que entra a proposta dos pesquisadores. Para isso, eles desenvolveram uma superfície de vidro recoberta com nanopartículas de prata, partículas tão pequenas que medem bilionésimos de metro, e combinaram o material com uma técnica conhecida como espectroscopia Raman.
Impressão digital
De forma simplificada, podemos entender a espectroscopia Raman como uma espécie de impressão digital das moléculas: um laser ilumina a amostra, e a interação da luz com ela fornece pistas sobre quais substâncias estão presentes. Como esse sinal pode ser muito fraco, as nanopartículas de prata ajudam a reforçá-lo. Consequentemente, ganha maior sensibilidade. Esse efeito é chamado de SERS, sigla em inglês para Surface-Enhanced Raman Scattering, ou espalhamento Raman intensificado por superfície.
Para chegar ao melhor desempenho, os pesquisadores testaram diferentes configurações das nanopartículas sobre o vidro. Uma das ferramentas utilizadas foi o espalhamento dinâmico de luz, conhecido pela sigla DLS, que permite estimar o tamanho de partículas muito pequenas. A análise indicou um diâmetro hidrodinâmico médio de aproximadamente 43 nanômetros.
Além dos experimentos em laboratório, os pesquisadores realizaram cálculos computacionais para entender como as moléculas de ATMP interagem com a superfície das nanopartículas. Assim, a combinação dessas duas abordagens ajudou a explicar o funcionamento do sistema.
Os resultados chamaram atenção principalmente pelo aumento do sinal obtido. Quando foram utilizadas quatro camadas de nanopartículas de prata, o sinal SERS ficou cerca de sete vezes mais intenso do que o observado com uma única camada. O sistema também foi capaz de detectar o ATMP em concentrações da ordem de 10⁻⁴ mol por litro, ou seja, mesmo quando a substância estava presente em quantidade relativamente pequena.
Diante desses resultados, para os pesquisadores, o desempenho indica que a plataforma tem potencial de utilização em condições próximas às encontradas na indústria do petróleo e pode contribuir para um acompanhamento mais ágil dos inibidores durante operações de perfuração e produção.
Impacto prático
A pesquisa também responde a uma necessidade prática apontada pela UFRN. Atualmente, uma das técnicas utilizadas para medir a concentração desses inibidores é a espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado, conhecida como ICP-OES.
Para Rafael Fernandes, professor do Instituto de Química (IQ/UFRN) e um dos autores do artigo, há um impacto prático no avanço: “O método é mais rápido, econômico e menos dependente de infraestrutura que a ICP-OES e a cromatografia iônica”, afirma em notícia da UFRN.
Embora seja uma técnica precisa, ela depende de equipamentos especializados e pode tornar o processo de análise mais demorado. Nesse contexto, o método desenvolvido pelos pesquisadores surge como uma alternativa que pode, futuramente, facilitar e acelerar esse tipo de monitoramento. A pesquisa foi realizada no Instituto de Química da UFRN, com apoio do Centro Analítico do IQ/UFRN e do Núcleo de Processamento de Alto Desempenho (NPAD/UFRN), e contou com financiamento da Petrobras e do CNPq.
Outras avaliações
O grupo ainda pretende avaliar o método em diferentes condições antes de uma eventual aplicação mais ampla, mas os resultados apontam um caminho promissor. Na prática, a pesquisa pode contribuir para tornar mais ágil o acompanhamento da química que ajuda a manter o petróleo fluindo pelos sistemas de produção.
O estudo teve a colaboração de Onézimo F. M. Neto, Edgard Flauzino, Miguel A. F. de Souza e Rosangela C. Balaban, pesquisadora do Instituto de Química da UFRN.