O Centro de Estudos de Energia e Petróleo (CEPETRO) da Unicamp, com financiamento da Petrobras, está prestes a iniciar a terceira fase de um projeto de Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) que visa aumentar o desempenho de antiespumantes durante o processo de separação de óleos e gases nas plataformas marítimas de produção. A fase inicial do projeto, que começou em 2015, resultou no desenvolvimento de um equipamento patenteado para estudar a formação de espuma em óleos do pré-sal, proporcionando uma solução experimental para um desafio técnico que a Petrobras enfrentava na separação de gases e líquidos.

"O problema ocorre logo no início da produção, quando o petróleo, que contém gases dissolvidos como metano, propano, dióxido de carbono, entre outros, passa por um processo de descompressão, ao longo das linhas de produção, do reservatório até os vasos separadores. Nesses vasos, o petróleo se separa dos gases e da água, mas, durante esse processo, a descompressão faz com que os gases escapem rapidamente do petróleo, gerando espuma, similar ao que acontece quando abrimos uma garrafa de refrigerante," explica o professor Marcelo Souza de Castro (foto), diretor do CEPETRO.

"Essa formação excessiva de espuma pode comprometer a eficiência da separação, uma vez que ela impede a separação do líquido e do gás. Além disso, se a espuma não for controlada, o gás pode ser arrastado junto com o líquido para etapas posteriores do processo, passando por compressores e bombas, o que pode danificar esses equipamentos e, em situações extremas, parar toda a produção."

Eficiência de Antiespumantes – Nas duas primeiras fases do projeto, o CEPETRO desenvolveu metodologias para simular a formação de espuma e determinar a eficiência de produtos antiespumante a ser aplicado. A Petrobras possui uma norma própria para esse tipo de teste, que foi repassada para a equipe de pesquisa. No entanto, a metodologia da Petrobras, usada em outros tipos de óleo, não funcionava bem para selecionar antiespumantes em óleos do pré-sal. "Eles nos disseram que não conseguiam gerar espuma, em laboratório, com o óleo do pré-sal, o que tornava difícil qualificar e selecionar antiespumantes com esses petróleos," explica Castro. A equipe do CEPETRO, então, desenvolveu um aparato experimental que permitiu a geração de espuma em laboratório com o óleo do pré-sal, possibilitando a realização de testes controlados.

A seleção de produtos antiespumante é crucial, pois o uso de produtos com baixa eficiência proporcionará o descontrole da espuma no processamento primário ou exigirá dosagens muito altas desses produtos, o que pode prejudicar a campanha de unidades catalíticas nas refinarias. "Com base nos testes, conseguimos determinar a eficiência e a dosagem ótima de antiespumante para evitar tanto o desperdício quanto o impacto negativo nos processos de refino", afirma Castro.

Inovação com micropartículas – Uma das principais inovações da nova fase do projeto está no desenvolvimento de antiespumantes contendo micropartículas de materiais poliméricos ou minerais com o objetivo de potencializar a eficiência dos antiespumantes comerciais. Nesse projeto, o antiespumante líquido será aditivado com micropartículas, que ficarão suspensas no produto, e, ao serem injetadas na linha de produção, irão atuar no filme líquido entre as bolhas de gás, acelerando seu colapso (aumento de eficiência e/ou reduzindo a dosagem ótima).

“Observamos, em um teste preliminar, que o uso de micropartículas poliméricas foi capaz de reduzir a formação de espuma em mais de 30%, o que diminui significativamente a necessidade de usar grandes quantidades de antiespumantes líquido", afirma Castro. "Além disso, as partículas poliméricas testadas são derivadas do petróleo e não contém substâncias e grupos funcionais, mitigando o impacto no refino pelo uso de antiespumantes no E&P."

A utilização das micropartículas tornará o processo mais eficiente e econômico, proporcionando redução no uso de antiespumantes e podendo representar uma economia significativa no processo, uma vez que esses produtos químicos são altamente custosos.

Patente e nova fase de testes – O CEPETRO já possui a patente do antiespumante à base de micropartículas, que foi desenvolvida com o apoio de uma bolsa do Programa de Recursos Humanos (PRH) da ANP, sem envolvimento direto da Petrobras. "Registramos a patente das micropartículas de forma independente, utilizando infraestrutura e recursos já disponíveis no CEPETRO", explica Castro.

Agora, na nova fase do projeto, será feita uma série de testes com gases mais próximos dos produzidos com o petróleo, como o dióxido de carbono, para validar a eficácia das micropartículas em condições mais próximas das enfrentadas nas plataformas de produção. "Até agora, os testes foram realizados com nitrogênio. A Petrobras quer que avancemos para testar com gases mais próximos dos produzidos em campo, o que nos permitirá refinar ainda mais a aplicação dessas micropartículas", finaliza.

A terceira fase do projeto, que tem duração prevista de 24 meses, deve começar ainda no segundo semestre de 2024, com a Petrobras financiando as etapas de testes e validação.

O Centro de Estudos de Energia e Petróleo (CEPETRO) é um centro de pesquisa da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), com mais de 35 anos de história, focado em petróleo, gás, energias renováveis e transição energética. Instalado, atualmente, em cinco prédios com mais de 5 mil metros quadrados de área, possui dez laboratórios próprios e conta com mais de 350 pesquisadores. Além de executar projetos de pesquisa e desenvolvimento (P&D), o CEPETRO presta serviços técnicos e de consultoria, forma recursos humanos altamente qualificados e promove a disseminação do conhecimento. Seus projetos de P&D são financiados por empresas, fundações e agências governamentais de fomento à pesquisa. O CEPETRO é um dos maiores captadores de recursos via cláusula de PD&I da Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP).