Professora do Departamento de Mecânica Aplicada e Computacional da UFJF, Tatiana Danelon recebe prêmio no evento Interpore 2025, em Albuquerque nos EUA (Foto: Divulgação)
A ciência avança a partir de contribuições dentro de cada campo para aprimorar métodos, técnicas ou teorias e implementar melhorias nos processos e relações naturais e sociais. Em reconhecimento à robusta contribuição de seu estudo para a ciência, a professora do Departamento de Mecânica Aplicada e Computacional da UFJF, Tatiana Danelon, acaba de receber o prêmio “Invited Student Paper Award”, pelo artigo “Modeling Nanoparticle-Stabilized Foam Flow in Porous Media Accounting for Particle Retention and Permeability Reduction” (Modelagem do escoamento de espuma estabilizada por nanopartículas em meios porosos considerando retenção de partículas e redução de permeabilidade), no evento Interpore 2025 (Albuquerque/EUA).
Tatiana acaba de entrar na instituição como docente, mas sua trajetória na UFJF é longa. Sua pesquisa premiada foi realizada durante o doutorado no Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional da UFJF, sob orientação do professor Grigori Chapiro. O estudo propõe o uso de nanotecnologia para estabilizar a espuma utilizada em diversas áreas da indústria. Dentre elas, recuperação avançada de petróleo, remediação de solos e aquíferos, armazenamento de gás carbônico e entrega mais eficiente de fertilizantes na indústria agrícola, entre outros.
A técnica de utilizar um tipo de espuma em experimentos para fazer processos bioquímicos mais controlados já é bem estudada, inclusive por esse grupo de pesquisa. O foco do trabalho em questão é o uso de nanotecnologia para estabilizar esta espuma, evitando que as bolhas se colapsem antes de cumprir suas funções. “O trabalho se destaca por ser realmente raro encontrar modelos descrevendo esse fenômeno e os poucos modelos existentes são muito complexos, sendo resolvidos apenas numericamente”, explica a pesquisadora. “Até onde sabemos, este é o primeiro modelo para escoamento de espuma estabilizada por nanopartículas que permite solução analítica. É algo muito novo e com relevância prática.”
Estudo de Tatiana Denalon, orientado por Grigori Chapiro (foto), propõe o uso de nanotecnologia para estabilizar a espuma utilizada em diversas áreas da indústria (Foto: Divulgação)
Entenda a pesquisa
Ao contrário do que muitos pensam, o petróleo não é achado em um lago subterrâneo, ele é um líquido encontrado entre os grãos de rochas sedimentares porosas e permeáveis ou em cavidades interconectadas de rochas. Uma jazida de petróleo parece mais uma esponja encharcada do que uma caverna com o líquido. Em vista disso, melhorar o processo de extração é um desafio constante para a ciência.
Um dos focos do estudo liderado por Chapiro, com participação de Tatiana, é o incremento da técnica de extração de petróleo para aumentar a produção e minimizar o impacto ambiental do processo. No caso da recuperação avançada de petróleo, a técnica usada atualmente envolve injeção alternada de água e gás.
Porém, este método provoca um impacto ambiental negativo por produzir muito gás carbônico. Para minimizar este dano, o grupo desenvolve um estudo que prevê a reinjeção do CO2 de volta na rocha, de forma alternada com água, o que tem o benefício de produzir mais óleo e ainda aproveitar o próprio gás produzido, evitando que seja liberado na atmosfera.
Apesar da técnica revolucionária, ainda existem algumas dificuldades em função de o gás ser muito móvel, o que faz com que ele saia mais rápido que o óleo em função de sua viscosidade e por ser mais grosso. “Quando injetamos o gás no óleo, ele se desloca de forma bem irregular, gerando umas ramificações chamada “dedilhado”. Então, quando o gás é injetado para empurrar o óleo, este chega no poço produtor antes, o que pode ocasionar um aumento da produção de gás. Isso, além de aumentar o custo da produção, se torna mais poluente, por produzir muito gás misturado com o petróleo”, explica a pesquisadora.
Por isso a técnica da espuma é fundamental no processo. A espuma funciona da seguinte forma: ao injetar água com gás nas rochas porosas, é colocado também um surfactante, tipo um detergente de cozinha, que se transforma em espuma. Ao contrário do gás, a espuma se desloca um pouco mais devagar; assim, é possível empurrar o óleo de uma forma mais controlada. “No pré-sal, por exemplo, é utilizada essa injeção de água e gás alternado, mas eles têm um grande interesse na injeção de espuma, por isso a Shell Brasil está financiando nosso projeto, que é todo nessa parte de injeção de espuma”, conta Tatiana.
A parte do estudo da pesquisadora premiada, em específico, é que, mesmo a espuma sendo uma boa alternativa, as bolhas se colapsam igual a qualquer espuma. Assim tiveram a ideia de usar nanopartículas, por suas propriedades químicas deixarem essas bolhas estáveis por mais tempo. “A nanopartícula ajuda a espuma a permanecer forte, com bolhas por mais tempo. Essa aplicação é a minha parte. Os estudos com a espuma já estão bem avançados, já temos pilotos que, em breve, serão testados. A minha parte ainda é experimental, mas temos expectativas muito positivas.”
Mesmo sendo nanopartículas, como os poros também são muito pequenos, existe um risco de entupimento, podendo levar a perdas econômicas significativas. De acordo com Chapiro, Tatiana conseguiu modelar este fenômeno e quantificar a taxa de entupimento. “Os resultados são interessantes tanto do ponto de vista científico, quanto de aplicação para projeção de experimentos de laboratório e, quem sabe, na indústria”, reforça o pesquisador.
Desde o doutorado, Tatiana atua no Laboratório de Matemática Aplicada (Lamap). No site do laboratório podem ser encontrados mais detalhes sobre o projeto.
Mais informações
The mathematical model and analysis of the nanoparticle-stabilized foam displacement