Produção de metanol e etanol a partir da água de petróleo

Esquerda para a direita: professores Tremiliosi Filho (USP), Marcelo Orlandi (Unesp), pesquisadora Juliana Ferreira de Brito, e professoras Maria Valnice Boldrin (orientadora), Lúcia Mascaro (UFSCar) e Michelle Brugnera (UFMT) na defesa da tese de Juliana
Imagem: Arquivo Pessoal

Ideia é gerar energia a partir de um resíduo sem gerar mais contaminantes à atmosfera

possibilidade de se produzir metanol a partir da água de petróleo foi uma consequência do estudo que embasou a tese de doutorado defendida na Unesp pela pesquisadora Juliana Ferreira de Brito, intitulado ‘Sistemas Fotoeletrocatalíticos Baseados em Eletrodos de Ti/TiO2-CuO, NtTiO2-NsCuO, NtTiO2-ZrO2 e GDL-Cu2O Aplicados de Forma Isolada e Concomitantemente à Oxidação da Água, Redução de CO² Dissolvido e Oxidação de Compostos Orgânicos da Água Residual de Petróleo’, cuja a orientadora foi a professora Maria Valnice Boldrin, do Instituto de Química da Unesp em Araraquara.

O foco da pesquisa, uma das reconhecidas em 2019 no Prêmio Unesp de Teses, foi desenvolver um processo onde fosse possível tratar o resíduo da água de petróleo e reduzir o dióxido de carbono (CO2) gerado neste processo obtendo metanol e etanol como produtos. A ideia era conseguir gerar energia a partir de um resíduo sem gerar mais contaminantes para a atmosfera (como por exemplo o CO2).

“O tratamento da água de petróleo por si só geraria gás carbônico, que é um dos responsáveis pelo aquecimento global, por isso, a importância de se realizar a redução do CO2 junto ao tratamento da água de petróleo. Em nossa pesquisa, para não agravar essa questão, construímos um único dispositivo para realizar a redução fotoeletrocatalítica do dióxido de carbono (CO2) e obter compostos orgânicos enérgicos, como metanol e etanol. Ambos os processos foram realizados simultaneamente pela primeira vez e com sucesso. Foram desenvolvidos os eletrodos que poderiam ser usados em ambos os casos, um reator teste foi montado por mim e as condições de reação foram estabelecidas”, explica Juliana Ferreira de Brito.

O reator foi desenvolvido depois de trabalhar com um grupo de pesquisa na Itália, por meio da Bolsa de Estágio de Pesquisa no Exterior (BEPE) da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP). Esse grupo estuda a oxidação da água e a geração de hidrogênio em um sistema de dois compartimentos. Durante cinco meses, trabalhou com a oxidação da água para produzir hidrogênio e também com redução do CO2, usando diferentes reatores. Quando voltou ao Brasil adaptou o que tinha utilizado na Itália para conseguir realizar o tratamento do resíduo e a redução de CO2 com geração de metanol e etanol em reações concomitantes.

O nome técnico da água de petróleo, segundo definição da Agência Nacional do Petróleo, é água de processo ou de produção ou água produzida que é aquela injetada no reservatório de petróleo com o objetivo de forçar a saída do óleo da rocha.

Os experimentos realizados durante o doutorado da pesquisadora conseguiu tratar 70% do contaminante mais resistente encontrado na composição da água de petróleo, um composto aromático conhecido como álcool benzílico, além de reduzir o dióxido de carbono (CO2). Dessa forma, para cada 100 litros de água de petróleo, 70 são tratáveis e podem gerar 20 litros de metanol e 1,3 litro de etanol.

Para se entender o potencial de aplicação dessa pesquisa, a estimativa é que a produção diária de água de petróleo supere os 40 bilhões de litros, o suficiente para encher 40 milhões de caixas d’água de mil litros cada uma. Essa avaliação foi publicada em 2009, no Journal of Hazardous Materials, sob o título ‘Review of Technologies for oil and gas produced water treatment’, cujos autores são FAKHRU’L-RAZI, A.; ALIREZA, P.; LUQMAN, C.A.; DAYANG, R.A.B; SAYED, S.M.; ZURINA, Z.A, pp. 530-551. Com esse parâmetro, seria possível tratar 28 bilhões de litros diariamente e gerar 8 bilhões de litros de metanol e 50 milhões litros de etanol.

Os ensaios foram feitos em um reator com dois eletrodos (um para oxidar o resíduo e outro para destruir a molécula de dióxido de carbono – CO2) que foram unidos por uma membrana que deixa passar as partículas subatômicas de carga positiva (prótons gerados devido a degradação do resíduo) para outro compartimento onde reagem com o CO2 para a formação de metanol e etanol. O processo ocorre por meio da energia de uma lâmpada de mercúrio e da energia de um potenciostato, por meio do qual é aplicada uma voltagem determinada para os eletrodos funcionarem.

“Tratar resíduos desta forma faria com que o custo do tratamento, hoje não atrativo, fosse reduzido devido aos novos compostos de alto valor agregado gerados durante o processo, como metanol e etanol. Assim, talvez, fosse reduzido o impacto ambiental que causamos com a produção de petróleo”, analisa Juliana Ferreira de Brito.

Esse trabalho de doutorado recebeu menção honrosa no Prêmio Unesp de Teses de 2019, cujo resultado foi divulgado em dezembro. “Para mim, é revigorante receber um reconhecimento como este porque vivemos em uma época em que parcelas da sociedade e até uma pequena parte da comunidade acadêmica colocam em dúvida o trabalho de pesquisa realizado em programas de mestrado e doutorado. A menção honrosa que recebi foi o reconhecimento de todo o esforço, dedicação e amor investidos ao longo dos anos de pós-graduação”, expressa a pesquisadora, que aprofunda a investigação no pós-doutorado que realiza no laboratório Interdisciplinar de Eletroquímica e Cerâmica do Departamento de Química da UFSCar (Universidade Federal de São Carlos). No entanto, está afastada temporariamente da pesquisa para cuidar do seu mais novo projeto, o filho que nasceu no fim do ano passado.

“Eu amo a pesquisa, pretendo continuar trabalhando com ela o resto da vida, mas quero também ajudar na formação de novos pesquisadores. Consegui aprovar, recentemente, a minha primeira bolsa para um aluno oficialmente meu de iniciação científica. Espero que esta seja a primeira de muitas bolsas, não apenas de iniciação, mas também de mestrado e doutorado”, orgulha-se a cientista.

UNESP