Estudo de dinâmica molecular de surfactante brometo de dodecil-trimetil-amônio (DTAB) em interface heptano-salmoura

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Santos, Jacqueline Teixeira
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Dinâmica Molecular; DTAB; EOR; Molecular Dynamics; Petróleo; Petroleum; Surfactant; Surfactante
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-26062025-160230/

O surgimento da nanogeociência avançou significativamente a compreensão e controle de interfaces em nanoescala, principalmente no contexto da dinâmica de fluidos em materiais geológicos, que tem particular relevância para a indústria de Petróleo e Gás. As técnicas de recuperação melhorada de petróleo (EOR, do inglês Enhanced Oil Recovery), desenvolveu-se da necessidade de recuperar o alto volume de óleo remanescente dos reservatórios de petróleo. Este processo pode ser substancialmente melhorado modificando o ambiente químico, incorporando elementos como nanopartículas, polímeros e surfactantes. Para aumentar o fator de recuperação de petróleo, é necessário compreender as interações interfaciais, que podem ser do tipo Sólido-Fluido ou Fluido-Fluido, visando aumentar a taxa de mobilização do óleo residual, que está aderido aos poros da rocha. Para compreensão dessas interações interfaciais, analisou-se a interface entre a salmoura e o petróleo: A salmoura contendo surfactante DTAB (brometo de dodeciltrimetil amônio) como modelo de fluido de injeção, e o petróleo, sendo representado pelas moléculas de heptano C7H16. Com o objetivo de descrever o processo e mecanismo ao nível molecular do surfactante, para o controle da viscosidade e da tensão interfacial (IFT, do inglês Interfacial Tension), utilizaram-se simulações de dinâmica molecular (DM). Iniciou-se com a construção e descrição da molécula isolada para os diferentes grupos funcionais segundo o potencial CHARMM, realizou-se a otimização das estruturas dos surfactantes e posteriormente a construção do sistema contendo uma solução aquosa de NaCl com o surfactante e a construção do sistema contendo a interface salmoura/óleo. Após a otimização, foi realizada a validação do potencial utilizado, e análise da viscosidade do fluido injetado de um sistema sem surfactante e em função da concentração de surfactante, depois foi calculada a tensão interfacial para as interfaces salmoura/óleo, também em função da concentração de surfactante. Como resultados, os cálculos de DM mostraram que a IFT reduziu com o aumento da concentração de DTAB. Observou-se a migração do DTAB para a região interfacial, um acúmulo de carga e uma orientação preferencial das moléculas de água. E por fim, as análises auxiliares para compreender os mecanismos estruturais das moléculas de água, íons e óleo para diferentes concentrações de surfactante. Adicionalmente, novos sistemas podem ser estudados, e novos mecanismos da IFT, com a utilização do campo de força CHARMM para diferentes condições termodinâmicas.