O petróleo é, sem dúvidas, uma das matérias mais cobiçadas e importantes economicamente no mundo atual e, por isso, com a descoberta do pré-sal, o Brasil se tornou um expoente nesse mercado. O que muitas pessoas imaginam dos poços de óleo é que eles se assemelham com um lago debaixo da terra e que sua extração é 100% eficiente, porém, não é isso que acontece. O petróleo fica aprisionado em poros de rochas e com a perfuração ele sobe por diferença de pressão. E a estimativa do total extraído pelo método tradicional é de apenas 35%.

O professor de Física de Materiais e Mecânica do Instituto de Física da USP, Caetano Miranda, está estudando uma maneira de reverter essa situação. O físico destaca que parte desse óleo que não é extraído fica aprisionado em poros da escala nanométrica. Agora ele está pesquisando maneiras de aprimorar a extração para conseguir acessar esse óleo enclausurado.

A perfuração tradicional consegue extrair cerca de 15% a 20%, segundo o professor, e atualmente a indústria injeta água, CO² ou nitrogênio para elevar esse percentual até 35%. Boa parte do petróleo continua aprisionado e para extraí-lo há duas alternativas. Uma delas é injetar surfactantes, que “são substâncias que alteram a interação do óleo com a rocha e a salmoura e, com isso, facilitam seu deslocamento. Como um detergente age”, explica Miranda. Outra alternativa seria tentar extrair o óleo aprisionado nos nanoporos e ou através da ajuda de nanopartículas, que atuariam no lugar dos surfactantes. O problema da primeira opção é que surfactantes tem custo elevado, pois a petrolífera necessita de grandes volumes da substância, portanto a logística de transporte é dificultada. Além disso, essas substâncias são intolerantes a altas temperaturas e salinidade, pois evaporam-se e não alteram a viscosidade do óleo como deveriam.

Os objetivos da pesquisa são entender como fluidos se comportam quando estão confinados em poros nanométricos, uma linha pouco estudada tanto na física quanto na engenharia, e propor maneiras de extrair esse óleo. O professor estima que parte considerável do petróleo possa estar aprisionada, uma ordem de 10% a 20% do total. Em um estudo empírico de um grupo fóssil, ele conseguiu uma melhoria na extração do petróleo de 5% a 7%. Pode parecer pequeno, mas “toda a vez que se aumenta 1%, significa que você está expandindo a produção mundial em 4 anos”, complementa.

Miranda utiliza simulações computacionais para escolher a melhor nanopartícula para atuar no lugar dos surfactantes. No computador é possível controlar como é aquele ambiente, em termos de temperatura, salinidade, pressão, o que é diferente quando se trabalha no meio geológico, porque cada amostra de rocha apresenta características e geometrias de nanoporos diferentes. Os estudos mostraram que a nanopartícula de sílica consegue desempenhar essa função, pois ela age na interface do óleo com a rocha e a salmoura, alterando sua molhabilidade - habilidade do líquido em manter contato com uma superfície sólida. A sílica seria vantajosa, pois ela possui um baixo custo de produção e a química de síntese é bastante conhecida.

Em termos de resultados, Miranda está formulando um protocolo que tem como objetivo catalogar as melhores nanopartículas que otimizam a extração de óleo para cada tipo de reservatório, levando em consideração o tipo de rocha, temperatura, pressão, salinidade. As simulações são feitas no computador a fim de identificar o melhor custo benefício antes de fazer as experimentações laboratoriais, que por vezes são caras e demoradas. O próximo passo, segundo o professor, seria analisar os melhores candidatos para atuarem na região de pré-sal, a fim de aumentar a produção e estabilizar o comércio dessa indústria.

A pesquisa, porém, não se restringe apenas nesse objetivo de otimizar a extração, Miranda quer aprofundar seus estudos no campo da nanotecnologia, principalmente em relação ao comportamento dos fluidos, na escala nanométrica, quando são confinados. Por ser um dos pioneiros no estudo dessa área, ele acredita que sua pesquisa possa incentivar novos estudos sobre o uso da nanotecnologia em outras áreas, como a nanomedicina, por exemplo, em que partículas como a sílica, por serem biocompatíveis, poderiam atuar como marcadores de tumores ou até servir como carregadores de fármacos no corpo humano, bem como atuar como mitigadores de desastres ambientais e novas fontes de energia renovável.