Desenvolvimento da carboximetil lignina como aditivo multifuncional para a indústria do petróleo: uma alternativa para o aproveitamento de biomassas lignocelulósicas

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Moreira, Paulo Henrique Silva Santos
• Orientador(a): Freitas, Júlio Cézar de Oliveira
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Carboximetil lignina; Aditivo multifunção; Retardador de pega; Inibidor de incrustação
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/28086

A tese de doutorado apresenta a carboximetil lignina (CML) como aditivo multifuncional para aplicações na indústria do petróleo. A reação de carboximetilação segue a reação clássica de éteres de Williamson onde um alcóxido (álcali de lignina) reage com um haleto de alquila (ác. monocloroacético) para formar um éter. A CML foi avaliada como aditivo retardador de pega para pastas de cimento e como aditivo inibidor de incrustação. Os estudos sobre a CML como retardador de pega foram realizados com uma lignina extraída do bagaço da cana de açúcar pelo método soda-antraquinona. O derivado da lignina foi adicionado na composição de pastas de cimento e testado em ensaios de consistometria pressurizada (API RP 10B) para a determinação do tempo de espessamento (tempo de pega) das pastas aditivadas. Foi observado o incremento no tempo de espessamentos das pastas de cimento em função da adição de CML à composição. Foi proposto um segundo mecanismo de atuação (além do clássico) para a CML. Cálculos semi-empíricos foram realizados para simular a capacidade da CML em formar complexos de coordenação com íons Ca2+ fundamentais para o processo de pega do cimento. O complexo proposto apresentou-se entropicamente favorável em um processo espontâneo em relação à energia livre de Gibbs. Essas observações sobre a capacidade da CML em adsorver no núcleo de cimento e complexar íons Ca2+ motivaram o estudo sobre inibidor de incrustação. Para este trabalho, a reação de carboximetilação foi aplicada em uma lignina extraída da madeira pelo método Kraft. A CML foi avaliada como inibidor de incrustação em um sistema sintético de água produzida por poços de petróleo. Foram realizados testes de eficiência de inibição pelo método dinâmico (precipitação dinâmica em tubo capilar) de acordo com os procedimentos da NACE 31105 e pelo método estático. Os cristais formados pelo método estático foram analisados por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difração de raios-X. Observou-se que na ausência de CML os produtos de incrustação eram basicamente os polimorfos de CaCO3 com predominância do polimorfo aragonita com calcita em menor proporção. Na presença de CML, as imagens de MEV mostraram uma inibição do crescimento dos bastões de aragonita e calcita como fase majoritária nos produtos de incrustação. Ensaios de DRX, associados à técnica de refinamento de Rietveld confirmaram que, de fato, a aragonita reduziu o seu percentual na composição da incrustação e as imagens de MEV também mostram que o crescimento do cristal foi reduzido em uma ordem de grandeza. Os resultados da pesquisa mostram que a reação de carboximetilação de ligninas pode ser uma alternativa tecnológica para agregar valor à resíduos de biomassa lignocelulósicas e que sua versatilidade pode abranger diversos setores da indústria de óleo e gás.