Nanotecnologias da UFMG devem reforçar vida útil de dutos da Petrobras

Aumentar a resistência mecânica de polímeros em até 1.000% não é surpresa para pesquisadores do Departamento de Química da UFMG. Envolvidos em projetos de inovação destinados ao setor petrolífero, os especialistas obtiveram esse resultado após testar aditivos especiais durante investigações sobre novos materiais para tubulações usadas pela Petrobras na extração e distribuição de óleo e que encontram condições adversas de manutenção em águas marinhas profundas.

“Esse incremento pode ser obtido em escala de laboratório com nanotubos de carbono especiais. Industrialmente, podemos prever que o aumento das propriedades mecânicas alcance até 200%”, diz a professora Glaura Goulart, coordenadora na UFMG de um dos projetos da rede de pesquisa em nanotecnologia financiada pela empresa. A parceria começou em 2007, com aporte de cerca de R$ 3 milhões da Petrobras.

À época, a empresa reuniu especialistas de universidades e centros de pesquisa do país para apresentar demandas de novas tecnologias em diversas áreas como sensoriamento, meio ambiente, perfuração de poços e reforço de materiais. “Localizamos os temas que tinham correlação com nossas pesquisas e apresentamos o projeto”, relembra a professora.

Desde então, estão sendo testados revestimentos para tubulações em epóxi – um tipo de polímero turbinado com nanotubos de carbono e outro com nanopartículas cerâmicas de dióxido de titânio adicionado de prata. Tais aditivos deverão contribuir para minimizar problemas como corrosão e incrustações, além de elevar a vida útil dos dutos, melhorando sua resistência às elevadas pressão e temperatura registradas durante o processo de extração do óleo no fundo do mar. Atualmente, eles não resistem a 50 anos de vida.

A tecnologia também poderá aumentar a segurança ambiental, com a redução de danos nos dutos. Além disso, espera-se que os novos materiais produzam impacto financeiro para a Petrobras: revestimentos para isolamento térmico, por exemplo, representam até 5% dos custos de instalação dos seus dutos.

Situados em uma escala que representa a bilionésima parte do metro, os nanomateriais possuem características térmica, mecânica e elétrica diferenciadas. Uma das maneiras de “aproveitar” essas qualidades é adicioná-los a outras substâncias, formando os nanocompósitos. A partir daí, esse novo produto pode ser aplicado em objetos, melhorando suas propriedades.

Flexível e duro
“Realizamos pesquisa incremental em materiais já existentes. E o mercado, tanto no mundo como no Brasil, tem expectativa de receber esses nanomateriais aditivados para ontem”, avalia Glaura Goulart. Ela explica que os compósitos pesquisados pelo grupo da UFMG podem ter aplicações para solucionar diversos problemas apresentados nas tubulações.

“O nanotubo de carbono mais epóxi, por exemplo, é usado em adesivos, revestimentos ou reparos. Se a tubulação trinca, é preciso consertá-la antes de efetuar a troca. Nesse caso basta envolver o duto em camisas de folhas de epóxi”, detalha. “Se o reparo resistir, e como a troca de dutos é muito complexa, vale o investimento”, afirma ela, referindo-se à frente de trabalho na qual está envolvido o professor Antonio Ávila, do Departamento de Engenharia Mecânica da UFMG. O mesmo material pode ser aplicado de forma que os dutos enfrentem impactos de flexão causados por movimentos sísmicos ou da água. “Eles precisam apresentar dureza e resistência sem perder a flexibilidade”, explica a pesquisadora.

“Outro uso proposto pelo grupo é em revestimento contra incrustações, causadas por microrganismos ou pela passagem de óleos pesados no interior das tubulações”, especifica Goulart. As incrustações entopem os dutos. Com propriedade anticorrosiva, pois impede a entrada de substâncias que acionam o processo, o novo material, desenvolvido pela professora Nelcy Mohallem, do epartamento de Química, consiste na adição de rata a nanopartículas cerâmicas de dióxido de titânio. A mistura apresenta-se em forma de um filme que, ao revestir os dutos, evita as incrustações.

Para exploração da camada do pré-sal, no entanto, ela observa que as condições ambientais serão mais agressivas e vão exigir mais estudos. “Um problema novo no présal advém da presença de gás carbônico em fase supercrítica. Ele possui atividade corrosiva diferente da observada até agora”, antecipa ela, acreditando que os estudos com nanomateriais podem contribuir decisivamente para oferecer respostas ao problema.

Microscopia
A investigação estendeu benefícios para toda a UFMG. Segundo Glaura Goulart, os recursos foram aplicados sobretudo no Centro de Microscopia da Universidade, com a aquisição de microscópio de força atômica, importação de material de consumo e contratação de pessoal especializado, que atende outros grupos. “Esperamos prorrogar o convênio com a Petrobras para reter esses profissionais na UFMG”, projeta.

Projeto: Nanocompósitos para o desenvolvimento de produtos de interesse do setor de petróleo, gás e energia
Rede de Nanocompósitos: Glaura Goulart e Nelcy Mohallem, do Departamento de Química, Luiz Orlando Ladeira e André Ferlauto, do Departamento de Física, e Antônio Ávila, do Departamento de Engenharia Mecânica, além de estudantes e outros colaboradores

(Boletim UFMG, edição 1.723)