Felleskursets praksis – mellom symboler og grupper

Água produzida é uma emulsão salina de óleo em água contendo outros componentes a exemplo de finos particulados de argila, areia, resinas, asfaltenos, metais pesados, gases, bactérias, etc., como citado. Segundo Bennet (1988) apud Rego (2008), um quadro típico de efluente oleoso ou emulsão de refinarias, com TOG de 300 mg/ℓ, apresentará a seguinte dis- tribuição de concentração de óleo: 220 mg/ℓ (73,3%) é óleo livre; 75 mg/ℓ (25%) é óleo e- mulsionado, e 5 mg/ℓ (1,7%) encontra-se solubilizado. Conceitualmente, emulsão é definida como a mistura de dois fluídos imiscíveis, ou parcialmente miscíveis, onde uma das fases en- contra-se dispersa na outra sob a forma de gotas de tamanho microscópico ou, coloidal (da Rosa, 2002), parte indissociável da ciência da interface (Mileva, 2010). Emulsões podem ser classificadas segundo o tipo de elemento dispersante e elemento disperso, envolvidos. Assim podem ser emulsão de líquido em líquido, líquido em sólido, líquido em gás, sólido em gás e gás em gás, como nuvens ou névoa por exemplo. A característica básica é a existência de fi- nos componentes dispersos mantidos afastados por forças eletrostáticas. Quando dimensões do elemento disperso são menores que 0,1 m chamam-se, microemulsão; quando dimensões são maiores, macroemulsão. É uma estrutura inerentemente instável e quanto à estabilidade cinética pode ser chamada: emulsão solta ou leve, dura poucos minutos; emulsão mediana que pode durar até dez minutos, e emulsão pesada, horas ou dias para desfazer-se (Kokal, 2002). Estabilidade ou quebra de emulsão dependem de uma série de fatores e da origem da emulsão, principalmente, uma vez que a estrutura de particulados e composição química está relacionada com a fonte que a origina (Kokal, 2002). Como a estabilidade depende da resis- tência da interface ou bolsa elasto-plástica que envolve gotas e as impede de voltarem a aglu- tinar-se, a composição da dita bolsa está associada ao meio de formação e características dos integrantes.

Mcgllivray et al., (2009) investigaram a interface ar/óleo/água do ponto de vista da competição entre surfactantes de origem distinta: poli-isobutileno solúvel em óleo, sódio do- decil-sulfato e um surfactante a base de poliacrilamida, ambos solúveis em água. Constatou o poder do poli-isobutileno de estabilizar a emulsão fortemente e deslocar demais surfactantes da estrutura da interface. Credencia-se o poder surfactante do isobutileno, provavelmente, à longa cauda hidrofóbica e solubilidade em óleo. O estudo pode ser estendido a sistemas mais complexos como emulsões de petróleo, por exemplo, em face do alto conteúdo químico em

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Jônatas Araújo de Lacerda Júnior, Abril/2014 19 resíduo gerado da formação geológica natural e operacionalização do processo através do uso de anti-incrustante, desemulsificante, fluído de perfuração, etc..

A estabilidade da emulsão pode ser desejável, no caso de leite, manteiga, sorvete, cremes em geral, etc.. No objeto particular, aqui em estudo, a estabilidade da emulsão é um problema que deve ser solucionado e está relacionada com a eficiência do tratamento de sepa- ração óleo-água. Fatores que influenciam a estabilidade da emulsão são, temperatura, pH da salmoura, teor de partículas fortemente polar, idade da emulsão, tamanho e distribuição de go- tas, composição da interface, carga cisalhante no curso operacional, enfim (Kokal, 2002). O estudo de (Delft University, 2013) concluiu que não somente válvulas, estricções e demais particularidades do sistema de transferência de fluídos, são responsáveis pela quebra de gotas de óleo, mas a própria taxa de fluxo. Na proximidade da parede, a camada não desli- zante contribui para reduzir o tamanho de gotas de óleo. Em escoamento turbulento favorece a distribuição uniforme de gotas o que estabiliza ainda mais a emulsão. Acrescenta ainda que a viscosidade crescente do óleo favorece a estabilidade da emulsão a diâmetros de gota muito maiores. Por outro lado, surfactantes adsorvidos na interface diminuem a tensão interfacial fragmentando gotas maiores. A interface então tende a contrair-se devido a forças atrativas dos constituintes da região interfacial, desbalanceadas com relação a forças existentes nos flu- ídos que integram a emulsão.

A energia-livre de Gibbs de uma emulsão é dada pela Equação (1) (Cunha, 2007):

∆G = ∆As - T∆S (1)

onde é a tensão interfacial, ∆As é a variação de área interfacial e T∆S, o termo de entropia. Esta equação permite concluir que uma redução na tensão interfacial por surfactantes, favore- ce o aumento da área interfacial. A Figura 2.4 ilustra, na página seguinte, uma partícula emul- sionada e o estado eletrostático de interação onde se mostram duas camadas básicas, direta- mente relacionadas com a estabilidade da emulsão:

 Camada principal interna, onde partículas condensam sobre a parte dispersa, conheci- da como camada de Stern;

 Camada externa chamada camada difusa ou de Gauy-Chapman, limitada pelo plano de cisalhamento, que a separa da camada de Stern, e o plano de deslizamento que a sepa- ra do meio dispersante do ponto de vista eletroquímico.

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Figura 2.4 Ilustração do estado eletroquímico de uma partícula em emulsão (Extraída de:Goestch, 2006)

Observando-se a Figura 2.4, deve-se imaginar que o mecanismo de desestabilização da emulsão consiste em comprimir a dupla camada elétrica, adsorver para neutralizar a carga, formar ponte interpartícula (floculação) e precipitar. A carga superficial do coloide é o que determina a estabilização eletrostática. Um coloide instável apresenta alta taxa de agregação e no contexto, a movimentação da partícula está associada ao potencial zeta que determina sua configuração eletrônica e sua movimentação associada ao plano de cisalhamento na superfície da camada de Stern. O potencial zeta da água neutra é zero, também chamado, ponto isoelé- trico. Água natural apresenta potencial zeta entre (– 20mV) e (– 40 mV) e salmoura, ao (pH = 11, - 19 mV) (Parfitt, 1969). A estabilidade ou instabilidade da emulsão é resultado do balan- ço entre forças de atração de Van der Waals e forças de repulsão eletrostática que podem ou não manter partículas ou gotículas em suspensão; o balaço dinâmico foi batizado de teoria DLVO em homenagem aos descobridores, precisamente, Djarguin e Landau em 1941, e Ver- wey e Overbeek, em 1948 (da Rosa, 2002) e (Harif, 2006).

A emulsão de petróleo em água ou oleaginosos em geral, com ênfase a primeira, é um complexo sistema coloidal que requer apurado tratamento para desestabilização e precipi- tação, tanto para condicionamento da água ou, dispersante, como do óleo ou dispergente, so- bretudo com vista à recuperação de óleo. O desenvolvimento de técnicas que aportem um mí- nimo de carga química tem a vantagem de preservar o conteúdo de óleo a ser recuperado, com baixos índices de surfactantes residuais, e água como meta prioritária. A Figura 2.5 mostra a aparência superficial de uma emulsão de óleo em água salina de produção.

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Figura 2.5 Imagem superficial de emulsão de petróleo em água (Extraída de: Kokal, 2002)