AVALIAÇÃO DA CARBOXIMETIL QUITOSANA COMO INIBIDOR ALTERNATIVO DE INCRUSTAÇÕES INORGÂNICAS NA PRODUÇÃO DE PETRÓLEO

Autores

  • Matheus Vianna de Oliveira UFRJ
  • Kaio Alves Brayner Pereira UFRJ
  • Hugo Noronha da Silva Barros UFRJ
  • Luiz Antonio Braga da Rocha UFRJ
  • Claudia Regina Elias Mansur UFRJ
  • Luiz Carlos Magalhães Palermo UFRJ

DOI:

https://doi.org/10.22407/1984-5693.2025.v17.p.20251715

Resumo

Incrustações inorgânicas consistem em deposições de sais de baixa solubilidade, que se formam a partir de condições de supersaturação iônica em solução. No contexto da produção de petróleo, a deposição desses sais pode ocasionar problemas de obstrução das tubulações, coibir processos de troca de calor e induzir processos de corrosão. Dentre as estratégias voltadas para a mitigação dos efeitos das incrustações inorgânicas, destacam-se as técnicas preventivas, como o uso de aditivos inibidores. Os compostos derivados de fosfonatos são amplamente utilizados pela indústria, entretanto, devido ao seu potencial de causar impactos ambientais, há um crescente incentivo à pesquisa de alternativas mais sustentáveis. Nesse contexto, polímeros biodegradáveis surgem como opções ambientalmente mais responsáveis em relação aos produtos químicos convencionais. A quitosana é um polissacarídeo que pode ser modificado para conferir-lhe maior solubilidade em amplas faixas de pH, permitindo sua aplicação para esta finalidade. Nesse sentido, o objetivo deste trabalho foi estudar a possível aplicação da quitosana modificada com grupamentos carboxi metílicos (CMCh) diante das deposições de sulfato de cálcio (CaSO4) e carbonato de cálcio (CaCO3). Para isso, testes de compatibilidade foram realizados a fim de estabelecer a concentração limite nos testes de performance. Os testes estáticos de eficiência foram realizados a partir da quantificação de cálcio por meio das técnicas de volumetria de complexação com ácido etilenodiamino tetracético (EDTA), bem como pela técnica de Espectrometria de Emissão Óptica com Plasma Indutivamente Acoplado (ICP-OES). Foram conduzidos, ainda, testes de eficiência dinâmica e análises por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) para deposições de carbonato de cálcio. Os resultados mostraram que, nas condições testadas, a CMCh apresentou compatibilidade até 2.000 mg/L de aditivo, alcançou até 100% de eficiência estática para CaSO4 e foi aprovada nos testes de eficiência dinâmica conforme o padrão normativo internacional.

Referências

ARENSDORF, J. et al. Static and Dynamic Testing of Silicate Scale Inhibitors. International Oil and Gas Conference and Exhibition in China, 8 jun. 2010. https://doi.org/10.2118/132212-MS.

CARVALHO, S.P.; Obtenção de copolímeros iônicos e a sua avaliação na inibição de incrustação inorgânica na indústria de petróleo (Tese de Doutorado). Rio de Janeiro, 2017.

CHEN, D.T.; WANG, D.Q; ALRASHEED, F.A; ALJEABAN, N.A; Calcium Sulfate Risk Assessment throughout the Injection and Production System. The Aramco Journal of Technology. Summer 2023.

EVANGELISTA, B. D. V.; Síntese e avaliação de derivados de ácido gálico como candidatos a inibidores de incrustação inorgânica (Dissertação de Mestrado). Rio de Janeiro, 2020.

GU, X.; QIU, F.; ZHOU, X.; QI, J.; ZHOU, Y.; YANG, D.; GUO, Q.; GUO, X. Synthesis and application of terpolymer scale inhibitor in the presence of β-cyclodextrins. Journal Of Petroleum Science And Engineering, [S.i.], v. 109, p. 177-186, 2013. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2013.08.021.

HU, Y.; CHEN, C.; LIU, S. State of art bio-materials as scale inhibitors in recirculating cooling water system: a review article. Water Science And Technology, [S.i.], v. 85, n. 5, p. 1500-1521, 2022. https://doi.org/10.2166/wst.2022.027.

HUSNA et al. A review: the utilization potency of biopolymer as an eco-friendly scale inhibitors. Journal of Petroleum Exploration and Production Technology, v. 12, n. 4, p. 1075–1094, 19 nov. 2021. https://doi.org/10.1007/s13202-021-01370-4.

KARTNALLER, V. et al. Application of Multiple Regression and Design of Experiments for Modelling the Effect of Monoethylene Glycol in the Calcium Carbonate Scaling Process. Molecules, v. 23, n. 4, p. 860, 10 abr. 2018. https://doi.org/10.3390/molecules23040860.

KETRANE, R. et al. Efficiency of five scale inhibitors on calcium carbonate precipitation from hard water: Effect of temperature and concentration. Desalination, v. 249, n. 3, p. 1397–1404, dez. 2009. https://doi.org/10.1016/j.desal.2009.06.013.

KUMAR, S.; NAIYA, T. K.; KUMAR, T. Developments in oilfield scale handling towards green technology-A review. Journal Of Petroleum Science And Engineering, [S.i.], v. 169, p. 428-444, 2018. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2018.05.068.

MACEDO et al. Water-soluble carboxymethylchitosan as green scale inhibitor in oil wells. Carbohydrate Polymers, v. 215, p. 137–142, 1 jul. 2019. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2019.03.082.

MAHMOODI, L.; MALAYERI, M. R.; TABRIZI, F. F. Abatement of scale precipitation in oilfields using green scale inhibitors. Journal of Petroleum Science and Engineering, p. 109237, jul. 2021. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2021.109237.

Mendham, J., Denney, R., Barnes, J., & Thomas, M. (2002). Vogel: análise química quantitativa, 6a edição. LTC - Livros Técnicos e Científicos Editora Ltda.

MOTTA, C. et al. Quitina e quitosana produzidas a partir de resíduos de camarão e siri: avaliação do processo em escala piloto. DOAJ (DOAJ: Directory of Open Access Journals), 1 dez. 2007.

MPELWA, M.; TANG, S.-F. State of the art of synthetic threshold scale inhibitors for mineral

scaling in the petroleum industry: a review. Petroleum Science, v. 16, n. 4, p. 830–849, 18 mar. 2019. https://doi.org/10.1007/s12182-019-0299-5.

NACE 31105-2005 “Dynamic Scale Inhibitor Evaluation Apparatus and Procedures in Oil and Gas Production”. Texas, [s.n.], 2005.

NACE TM0374-2016 “Laboratory Screening Tests to Determine the Ability of Scale Inhibitors to Prevent the Precipitation of Calcium Sulfate and Calcium 80 Carbonate from Solution (for Oil and Gas Production Systems)”. , no 21208. Texas, USA, NACE, 2016.

NATARAJ, A. et al. Effects of Carboxymethyl Modification on the Acidic Polysaccharides from Calocybe indica: Physicochemical Properties, Antioxidant, Antitumor and Anticoagulant Activities. Antioxidants, v. 12, n. 1, p. 105, 31 dez. 2022. https://doi.org/10.3390/antiox12010105.

NATSI, P. D.; ROKIDI, S.; KOUTSOUKOS, P. G. Calcium Carbonate Scale Formation and Prevention in Aqueous Solutions and Mixed Solvents. NACE international (2016), n. 7455, Paper presented at the CORROSION 2016, Vancouver, British Columbia, Canada, 2016. https://doi.org/10.5006/C2016-07455.

NETO, B.; SCARMINIO, S.; BRUNS, R. Como fazer experimentos: pesquisa e desenvolvimento na ciência e na indústria. Bookman Editora, 2010.

NOVIKOV, V. Y. et al. Mechanism of Heterogeneous Alkaline Deacetylation of Chitin: A Review. Polymers, v. 15, n. 7, p. 1729, 1 jan. 2023. https://doi.org/10.3390/polym15071729.

ODENIGBO, C. et al. Towards the use of ICP OES for the elemental analysis of organic compounds such as glucosamine. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, v. 29, n. 3, p. 454, 2014. https://doi.org/10.1039/C3JA50246E.

OTTO, I. et al. Consumo e custo energético do processo de produção de quitina para remoção de azul de metileno. Scientia Plena, v. 18, n. 4, 12 maio 2022. https://doi.org/10.14808/sci.plena.2022.041501.

PEDERSEN, O.; COLMER, T.; SAND-JENSEN, K. Underwater Photosynthesis of Submerged Plants – Recent Advances and Methods. Frontiers in Plant Science, v. 4, n. 140, 2013.

REGINA, K. et al. Improved Protocol for Scale Inhibitor Evaluation: A Meaningful Step on Scale Management. 28 out. 2019. https://doi.org/10.3389/fpls.2013.00140.

SHEIKHI, A.; KAKKAR, A.; VEN, T. G. M. Nanoengineering colloidal and polymeric celluloses for threshold scale inhibition: towards universal biomass-based crystal modification. Materials Horizons, [S.i.], v. 5, n. 2, p. 248-255, 2018. https://doi.org/10.1039/C7MH00823F.

YANG, X.; XU, G.; CHEN, Y.; LIU, T.; MAO, H.; SUI, W.; AO, M.; HE, F. The influence of O-carboxymethylchitosan on the crystallization of calcium carbonate. Powder Technology, v. 204, n. 2-3, p. 228–235, 16 ago. 2010. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2010.08.005.

ZHANG, S.; QU, H.; YANG, Z.; FU, C.; TIAN, Z.; YANG, W. Scale inhibition performance and mechanism of sulfamic/amino acids modified polyaspartic acid against calcium sulfate. Desalination, [S.i.], v. 419, p. 152-159, 2017. https://doi.org/10.1016/j.desal.2017.06.016.

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Publicado

27-11-2025

Edição

Seção

ARTIGOS CIENTÍFICOS