Uso otimizado de magnetismo para prolongar o ciclo operacional de membranas em sistemas de tratamento de água de injeção
Nome Completo:
João Paulo Abreu da Silva
Unidade da USP:
Instituto de Química
Programa de Pós-Graduação:
Mestrado em Tecnologia Química e Bioquímica
Nível:
Mestrado
Resumo:
A extração de petróleo em águas profundas, como no Pré-Sal brasileiro, é uma operação de alta complexidade que sustenta grande parte da nossa matriz energética. Para manter o petróleo fluindo, injetamos água do mar nos reservatórios. No entanto, essa água carrega um inimigo invisível: o sulfato. Quando em contato com bactérias no subsolo, o sulfato se transforma em sulfeto de hidrogênio (H₂S), um gás extremamente tóxico e corrosivo. Para evitar a formação desse gás letal e proteger as instalações, a indústria utiliza membranas de nanofiltração — "superfiltros" que purificam a água antes da injeção. Contudo, esses filtros sofrem com um problema crônico: a incrustação (acúmulo de cristais de sal e biofilmes bacterianos). Isso entope os equipamentos, exige paradas constantes para limpezas químicas agressivas e encarece a produção. A Ciência por Trás da Solução: O Poder dos Campos Magnéticos Minha pesquisa investigou uma solução baseada na física fundamental para resolver esse gargalo industrial: o uso de campos magnéticos estáticos. A premissa científica é profunda, porém elegante: ao aplicar um campo magnético na tubulação, utilizamos a "força de Lorentz". Essa força altera a trajetória dos íons dissolvidos na água, dificultando que eles se organizem para formar os cristais que entopem as membranas. Além disso, o magnetismo induz estresse oxidativo em bactérias, fragilizando os biofilmes que elas formam. A Descoberta: Não é Apenas Atrair, é Configurar Ao realizar testes em unidades offshore na Bacia de Santos (P-A e P-B) e simulações computacionais, meu estudo foi além do óbvio. Descobrimos que a eficiência não depende apenas da presença de ímãs, mas da sua configuração geométrica. Identificamos que a alternância de polos magnéticos ao longo do fluxo é crucial. Essa variação cria uma turbulência magnética que maximiza a proteção das membranas, algo que configurações simples não conseguiram atingir. Impacto na Sociedade: Por que isso importa? Os resultados desta tese trazem contribuições diretas para uma sociedade mais segura e sustentável: Segurança Humana e Ambiental: Ao garantir o funcionamento eficiente dos filtros, prevenimos a formação do gás H₂S. Isso reduz drasticamente o risco de intoxicação para os trabalhadores embarcados e minimiza a corrosão que poderia levar a vazamentos de óleo no mar. Sustentabilidade Operacional: Com membranas que sujam menos, reduzimos a necessidade de lavagens com produtos químicos industriais, diminuindo o descarte de efluentes nocivos no meio ambiente. Eficiência Econômica: A otimização proposta reduz custos operacionais da Petrobras e parceiros. Em última análise, tornar a produção de energia mais eficiente e barata reflete na economia nacional, dado o peso do setor petrolífero no PIB. Este trabalho prova que soluções físicas inteligentes podem resolver problemas químicos e biológicos complexos, colocando a ciência brasileira na fronteira da tecnologia offshore.