Pesquisadores usaram nanopartículas magnéticas para a separação de óleo da água através de um processo simples que depende da força eletrostática e de um ímã

 

 

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Quando o óleo se mistura ou entra na água, métodos convencionais de limpeza da água e remoção do óleo podem ser desafiadores, caros e ambientalmente arriscados. Mas os pesquisadores da Cockrell School of Engineering da Universidade do Texas em Austin (UT Austin) acreditam que podem ter desenvolvido um método melhor.

Em um estudo publicado na edição de abril do Journal of Nanoparticle Research, os pesquisadores usaram nanopartículas magnéticas para separar o óleo da água através de um processo simples que depende da força eletrostática e de um ímã. Os engenheiros acreditam que sua nova técnica pode melhorar o tratamento de água para a produção de petróleo e gás, limpar mais eficientemente os derramamentos de óleo e potencialmente remover o chumbo da água potável.

Hoje, as nanopartículas, que são pequenas partículas que podem ser revestidas com diferentes produtos químicos, como os polímeros, são usadas em uma grande variedade de áreas e indústrias, incluindo medicamentos, energia e eletrônica.

A versatilidade das nanopartículas inspirou a equipe da UT Austin a explorar como as partículas poderiam ser aplicadas à produção de petróleo para diminuir sua pegada ambiental e aumentar a eficiência na perfuração onshore e offshore. Eles acreditam que sua técnica também pode ser usada para tratar os milhões de litros de água doce usada no fraturamento hidráulico e para ajudar a limpar a água potável.

 

 

Separação rápida

Os métodos modernos de produção de petróleo separam 95 por cento do óleo da água produzida, mas deixam para trás pequenas gotas de óleo que são difíceis de extrair, o que torna o tratamento e a disposição da água mais desafiadores e ambientalmente arriscados.

“Esta nova técnica é realmente destinada a remover esse pouco de óleo naquela água que precisa ser removido antes de considerá-la tratada”, disse Saebom Ko, um pesquisador associado no Departamento de Engenharia de Petróleo e Geossistemas e autor principal no estudo.

“A vantagem de empregar nanopartículas magnéticas é que as pequenas gotículas de óleo que se ligam às nanopartículas são muito mais rapidamente separadas da água do que os processos tradicionais de separação física porque a força magnética pode ser ordens de grandeza maior que a gravidade”.

Ko trabalhou com uma equipe que inclui o professor de engenharia de petróleo e geossistemas Hugh Daigle, o professor de engenharia biomédica Thomas Milner e o pesquisador Chun Huh para projetar revestimentos superficiais para nanopartículas magnéticas que poderiam ser usadas para remoção de óleo. Eles empregaram uma técnica, chamada de separação magnética de alto gradiente, que tem sido usada na mineração para remover metais e na indústria de alimentos para remover partículas tóxicas.

Flexibilidade

O avanço principal da equipe é projetar revestimentos superficiais para nanopartículas que são capazes de aderir a gotículas de óleo usando força eletrostática. A equipe revestiu as nanopartículas magnéticas com polímeros cuja carga superficial é positiva. As nanopartículas magnéticas carregadas positivamente, então, se encaixam nas gotículas de óleo carregadas negativamente através de força de atração eletrostática, semelhante à forma como um pano de remoção de pó pega poeira. O processo – que leva alguns segundos em testes laboratoriais – também pode acontecer ao contrário. Se as substâncias alvo tiverem cargas de superfície positivas, as nanopartículas magnéticas podem ser revestidas com polímeros carregados negativamente para atrair o alvo.

“É uma ideia simples”, disse Daigle. “Estamos aproveitando as propriedades magnéticas dessas nanopartículas para levá-las a colar nas gotículas de óleo e essencialmente magnetizar as gotículas de óleo para que elas possam ser tiradas com um ímã”.

A facilidade da técnica e a flexibilidade das nanopartículas magnéticas motivaram os pesquisadores a considerar diferentes aplicações.

“As aplicações podem se estender muito além do campo do petróleo porque, com um projeto de revestimento superficial apropriado, você pode pegar seu núcleo magnético e revesti-lo externamente com qualquer produto químico que você escolher para colar com o alvo e tirá-lo com um ímã”, disse Daigle.

Regeneração livre de químicos

Os pesquisadores imaginaram projetar um método para usar essas nanopartículas para limpar derramamentos de óleo no oceano. Eles também estão explorando como as nanopartículas magnéticas podem ser usadas para remover o chumbo e outros contaminantes da água potável, com planos para testar suas idéias neste verão.

Para a produção de petróleo e gás, a equipe planeja desenvolver um sistema de tratamento que tenha capacidade para lidar rapidamente com um alto volume de petróleo e água, o que seria crucial para os locais de perfuração de petróleo em terra e offshore.

“Atualmente estamos desenvolvendo um processo de regeneração sem produtos químicos para reutilizar as nanopartículas. Outros métodos de regeneração usam produtos químicos para extrair o óleo, resultando na produção de outros resíduos perigosos “, disse Ko.

“Acreditamos que, ao reciclar e reutilizar as nanopartículas, isso não só poderia reduzir os custos operacionais, mas poderia ser um processo ambientalmente amigável que reduz os resíduos perigosos”.

Esta pesquisa recebeu financiamento da Maersk Oil e do Nanoparticles for Subsurface Engineering Industrial Affiliates Program da UT Austin.

Fonte: The University of Texas at Austin, adaptado por Portal Tratamento de Água – www.tratamentodeagua.com.br


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