Made available in DSpace on 2015-03-13T02:01:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000466218-Texto+Completo-0.pdf: 1839839 bytes, checksum: b88b0a1aef8f28f8586a8a5527e57608 (MD5) Previous issue date: 2015 / The interest in micro and nanoparticles has grown recently, since the technological advancement increased the possibilities for production and manipulation of these particles. The applications in different sectors, such as pigments, explosives, polymers, pharmaceuticals and superconductors, nanotechnology has increasingly attracted the interest of governments, academic researchers and industry. Among the technologies for obtaining micro- and nanoparticles, stand out those which make use of supercritical antisolvent (SAS). This method enables the obtainment of smaller particles with a more homogeneous size distribution than traditional ones, often eliminating the presence of residual solvent in the particles. In this context, this work aims to build, implant and perform validation test of a SAS process pilot unit, seeking the incorporation of this equipment as a technological tool for development and innovation associated with the production of nanoparticles. The implementation of this project started with the propose of SAS process flowchart; followed by sizing and acquisition of vessels, piping, valves and other necessary items for the equipment assembly, based on the supercritical extraction pilot plant installed at LOPE / PUCRS. In order to validate the equipment, caffeine particles were produced under different experimental conditions. The best performance of the precipitation process was achieved at 100 bar and 60 ° C. The caffeine particles obtained using the deployed equipment were analyzed for morphology and size using images taken by a scanning electron microscope (SEM) and the results were similar to those found in the literature. / O interesse em micro e nanopartículas tem crescido nos últimos anos, uma vez que o avanço tecnológico ampliou as possibilidades de produção e manipulação dessas partículas. Por ter aplicações em diferentes setores, tais como os de pigmentos, explosivos, polímeros, fármacos e supercondutores, a nanotecnologia tem atraído cada vez mais o interesse de governos, pesquisadores acadêmicos e indústrias. Dentre as tecnologias para obtenção de micro e nanopartículas, destacam-se as que fazem uso de antissolvente supercrítico (SAS), visto que possibilitam a obtenção de partículas menores e com distribuição granulométrica mais homogênea do que os métodos tradicionais, além de muitas vezes eliminarem a presença de solvente residual nas partículas obtidas. Neste contexto, este trabalho tem por objetivo construir, implantar e realizar testes de validação de uma unidade piloto experimental do processo SAS, visando incorporação deste equipamento como instrumento de desenvolvimento tecnológico e inovação associado à produção de nanopartículas. A execução do projeto iniciou com a proposição do fluxograma de processo SAS; em seguida foram dimensionados e adquiridos vasos, tubulações, conexões, válvulas e outros acessórios necessários para a montagem do equipamento, tendo como base a unidade piloto de extração supercrítica instalada no LOPE/PUCRS. Para validação do equipamento, partículas de cafeína foram produzidas em diferentes condições experimentais. A condição mais favorável para o melhor rendimento no processo de precipitação foi a de 100 bar e 60 oC. A produção de partículas de cafeína no equipamento implementado reproduziu os resultados encontrados na literatura quanto à morfologia e dimensão das partículas obtidas, analisadas através de imagens obtidas por um microscópio eletrônico de varredura (MEV).

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000440818-Texto+Completo-0.pdf: 9330116 bytes, checksum: 593e3db55c6eb96b1b60a9c7711e854b (MD5) Previous issue date: 2012 / This work addresses the topic geological storage of CO2 in oil wells from the point of view of studying the integrity of materials, specifically cement paste used to cement and seal oil and gas wells. The degradation of class G cement paste was evaluated after exposure to wet supercritical CO2 and in the presence of different concentrations of saline solutions (NaCl 0. 5 M, 1M, 2M and 4M) in terms of microstructural changes and compressive strength. The degradation tests of cement paste were carried out at a temperature of 70 ° C and 15 MPa, which corresponds to a well of approximately 1. 500 m, for a period up to 50 days. The mechanism of degradation of cement observed involves the dissolution of portlandite, the precipitation of calcium carbonate (cement carbonation) and subsequent dissolution of carbonates, creating a highly porous layer near the surface of samples (bicarbonate layer). The results obtained indicate that the chemically modified layer due to reactions involving CO2 has a tendence to decrease as the salinity of the solution increase up to 2 M, which in this case is probably associated with the fact that the solubility of CO2 in solution decreases as salinity increases. However, for concentration of 4 M, close to NaCl saturation in solution, an increase in thickness of the layer chemically altered was observed, which can be related to high chemical activity of CO2 in this concentration, once its activity increases greatly with salinity. The chemical degradation suffered by the cement paste due to exposition to CO2 for periods up to 50 days did not affect its compressive strength; on the contrary for most of the cases a small increase on compressive strength was observed, which may be associated with the pore clogging by carbonates. / Este trabalho aborda o tema armazenamento geológico de CO2 sob o ponto de vista do estudo da integridade de materiais, mais especificamente da pasta de cimento utilizada no revestimento e selo de poços de petróleo e gás e poços para armazenamento de CO2. A degradação da pasta de cimento classe G foi avaliada após exposição ao CO2 supercrítico úmido e em presença de solução salina de diferentes concentrações (NaCl 0,5M, 1M, 2M e 4M) em termos de mudanças microestruturais e resistência à compressão. Os testes de degradação da pasta de cimento foram realizados a 70°C e 15 MPa, o que corresponde a um poço de aproximadamente 1. 500 m, por períodos de até 50 dias. O mecanismo de degradação da pasta de cimento observado envolve a dissolução da portlandita, a precipitação de carbonato de cálcio (carbonatação do cimento) e posterior dissolução desses carbonatos, criando uma camada de elevada porosidade e baixa resistência próximo à superfície das amostras (camada bicarbonatada). Os resultados obtidos indicam que as camadas alteradas quimicamente devido às reações envolvendo o CO2 apresentam uma tendência de diminuição à medida que a salinidade aumenta até a concentração de 2 M, o que pode ser explicado pelo fato que a solubilidade do CO2 diminui a medida que a salinidade da solução aumenta. Entretanto, para a concentração de 4 M, próxima a saturação do NaCl em solução, houve um aumento da camada alterada quimicamente, o que pode ser atribuído à alta atividade química do CO2 nesta concentração, uma vez que esta aumenta muito com a salinidade para meios contendo CaCO3. A degradação química sofrida pela pasta de cimento pela exposição ao CO2 por um tempo de até 50 dias não comprometeu sua resistência à compressão. Para a maioria dos casos observou-se o contrário, um pequeno aumento na mesma, o que pode estar associado com o fechamento dos poros com cristais de carbonato.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000444290-Texto+Parcial-0.pdf: 4113435 bytes, checksum: c7842b63f0cc98c896007a0809c63b5c (MD5) Previous issue date: 2012 / Given the global scenario, in which environmental issues are gaining prominence and priority investment, we have the opportunity to contribute by conducting studies for modeling the deployment of technology to capture and geological storage of CO2 in Brazil (CCS), projects using the Clean Development Mechanism, evaluating the degree of inclusion of the current economy in these projects and verifying possible obstacles and necessary modifications. Capture and Geological Storage of CO2 are aimed at injecting previously established geological formations, the carbon dioxide coming from stationary sources, preventing the gas from being released into the atmosphere. The proposed technology can be realized in three different formations: oil fields deep, coal seams and saline aquifers. Faced these alternatives, a study was conducted of technical and economic feasibility of conducting CCS in Brazil for each of their sports. In injection Oil Fields was selected the Barracuda Field, owned by the Campos Basin, this allied to two different stationary sources: Cement and steel mills. The alternative storage Layers of Coal, was selected from the Pool Carbonífera Charqueadas, having as their source of CO2 in the Triunfo/RS, Petrochemical Company Braskem. For injection in Saline Aquifers, was selected the Rio Bonito Formation in the Paraná Basin, being fueled by emissions from ethanol plants in the state of São Paulo. Through the results of this work, we seek to bring to discussion the importance of implementation of projects with high potential to reduce a large-scale release of Greenhouse Study (GHG), which would minimize the adverse effects of actions anthropogenic in synergy with the Convention of the Climate and ratifying the Kyoto Protocol. / Diante do cenário mundial, em que as questões ambientais vêm ganhando destaque e prioridade de investimento, tem-se a oportunidade de contribuir através da realização de estudos para a modelagem de implantação da tecnologia de captura e armazenamento geológico de CO2 no Brasil (CCS1), utilizando-se projetos de Mecanismo de Desenvolvimento Limpo, avaliando-se o grau atual de inclusão da economia nestes projetos e verificando-se possíveis obstáculos e modificações necessárias. A Captura e Armazenamento Geológico de CO2 têm por objetivo injetar em formações geológicas previamente estabelecidas, o dióxido de carbono advindo de fontes estacionárias, evitando que este gás seja liberado para a atmosfera. A tecnologia proposta pode ser realizada em três distintas formações: aquíferos salinos profundos, campos de petróleo e camadas de carvão, visando compensar as emissões de gases do efeito estufa. Com base nestas alternativas, realizou-se estudo de viabilidade técnica e econômica da realização de CCS em território brasileiro para cada uma de suas modalidades. Na injeção em Campos de Petróleo foi selecionado o Campo de Barracuda, pertencente à Bacia de Campos, esta aliada a duas diferentes fontes estacionárias: Cimenteiras e Siderúrgicas. Para a alternativa de armazenamento em Camadas de Carvão foi selecionada a Jazida Carbonífera de Charqueadas, tendo como sua fonte de CO2, no Pólo Petroquímico de Triunfo/RS, a Empresa Braskem. Para a injeção em Aquíferos Salinos, foi selecionada a Formação Rio Bonito, na Bacia do Paraná, sendo abastecida pelas emissões provenientes de Plantas de Etanol do estado de São Paulo. Por meio dos resultados obtidos com este trabalho, busca-se trazer para discussão a importância da execução de projetos com elevado potencial para reduzir, em grande escala, a liberação de Gases de Efeito Estuda (GEE), o que minimizaria os efeitos adversos das ações antrópicas em sinergia com a Convenção do Clima e ratificando o Protocolo de Kyoto.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000446078-Texto+Completo-0.pdf: 1260419 bytes, checksum: 2a65fd467463de0a017aea78cdea045d (MD5) Previous issue date: 2013 / Clove (Syzygium aromaticum) essential oil is widely cultivated on eastern countries and has antifungal, antibacterial, insecticidal, and antioxidant properties. Given its vegetal structure, Clove essential oil can be extracted by supercritical fluid. The aim of this work is to model the solubility and the mass transfer process of clove essential oil in supercritical carbon dioxide. For the thermodynamic modeling, the Peng Robinson equation of state was coupled with four mixing rules: van der Waals 1 (vdW1), van der Waals 2 (vdW2), Mathias-Klotz-Prausnitz (MKP) and LCVM. Isothermal vapor-liquid equilibria calculation of CO2/clove essential oil were conducted as a binary system and CO2/eugenol/β-caryophyllene as a ternary system, where the oil composition is defined from major oil compounds, i. e., eugenol and β– caryophyllene. A Matlab mathematical procedure was developed to obtain the adjustable parameters of the mixing rules for both the binary and ternary mixture at the following temperatures: 313. 2 K, 318. 2 K and 328. 2 K. Results show that the mixing rule that best fit the experimental data for the binary system CO2/clove oil is vdw2 with a %ΔP of 3. 07%.For the ternary mixture, the mixing rule that best represent the experimental data is MKP with a %ΔP of 2. 18%. The coupling among solubility calculation and mass transfer model described quantitatively very well the extraction experimental data. The coefficient of determination (R2) showed the minimum value of 0. 9946 for conditions investigated. / Óleo essencial de cravo da Índia (Syzygium aromaticum), amplamente cultivado nos países do leste, apresenta propriedades antibacteriana, anti-fúngica, inseticida e antioxidante. Devido às características da estrutura vegetal do cravo da Índia seu óleo essencial pode ser obtido através da extração por fluido supercrítico. O objetivo deste trabalho é modelar a solubilidade do óleo essencial de cravo em dióxido de carbono supercrítico e o processo de transferência de massa de sua extração. Para a modelagem termodinâmica, a equação de estado de Peng Robinson foi acoplada com quatro regras de mistura: van der Waals 1 (vdW1), van der Waals 2 (vdW2), Mathias-Klotz-Prausnitz (MKP) e LCVM. Foram realizados cálculos isotérmicos do equilíbrio líquido-vapor de CO2/óleo essencial de cravo, considerado como um sistema binário e CO2/eugenol/β-cariofileno como um sistema ternário, onde a composição do óleo é definida a partir dos seus compostos majoritários, isto é, eugenol e β-cariofileno. Foi desenvolvida uma rotina matemática no software Matlab para obter os parâmetros ajustáveis das regras de mistura, tanto para a mistura binária quanto para a mistura ternária, nas seguintes temperaturas: 313,2 K, 318,2 K, 328,2 K. Os resultados mostraram que a regra de mistura que melhor ajustou os dados experimentais para o sistema binário CO2/óleo essencial de cravo foi vdW2, com um %ΔP de 3,07%. Para a mistura ternária, a regra de mistura que melhor representou os dados experimentais foi MKP com %ΔP igual a 2,18%. Ao acoplar os dados de solubilidade calculados ao modelo de transferência de massa, observou-se uma grande capacidade de representação dos dados experimentais de extração. O coeficiente de determinação (R2) apresentou o valor mínimo de 0,9946 para as condições investigadas.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000417719-Texto+Completo-0.pdf: 1335069 bytes, checksum: 35d9d49a0729fdf36c3918b96a36bc9c (MD5) Previous issue date: 2009 / Burning fossil fuels, which provides more than 85 % of the energy of the world, is one of the largest emissions of carbon dioxide into the atmosphere. Recently, several mitigation techniques are being studied, including injections of carbon dioxide reservoirs in mature or depleted oil and deep saline aquifers. This work aims to store CO2 in the form mineral, through the magnesium carbonation of ions in a synthetic solution simulating thus conditions for a trapping geological CO2 (120 °C and 60 bar). The results showed the appearance of rhombohedra structures characteristic of magnesium carbonate and basic forms and anhydrous. The yield of the reaction of precipitation magnesium was 91,7 % after 3 hours of reaction. The formation of the precipitate of magnesium was between pH = 6 and 9 in 3 hours of reaction. In more time occur decrease in carbonate formation due competition between equilibrium formation and dissolution of precipitation. / A queima de combustíveis fósseis, que fornece mais de 85 % da energia do mundo, é uma das maiores fontes de emissão de dióxido de carbono para a atmosfera. Recentemente, várias técnicas de mitigação estão sendo estudadas, incluindo injeções de dióxido de carbono em reservatórios maduros ou esgotados de petróleo e em aqüíferos salinos profundos. Este trabalho tem como objetivo armazenar CO2 sob a forma mineral, através da carbonatação de íons magnésio presentes em uma solução sintética simulando assim, condições propícias para um aprisionamento geológico de CO2 (120 ºC e 60 bar). Os resultados obtidos mostraram o aparecimento de estruturas romboédricas característico de carbonato de magnésio e suas formas básicas e anidras. O rendimento da reação de precipitação de magnésio foi de 91,7 % após 3 horas de reação. A formação do precipitado de magnésio foi maior entre o pH= 6 a 9 em 3 horas de reação. Em tempos maiores ocorre uma diminuição de carbonato formado devido à competição entre os equilíbrios de formação e a dissolução do mesmo.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000413811-Texto+Completo-0.pdf: 2013126 bytes, checksum: b51679af9a90b4c288c6f2a5c7658589 (MD5) Previous issue date: 2009 / Energy security and increasing demand for fossil fuels in the world are challenging the industry for quick solutions to ensure that disruptions in hydrocarbons supply do not happen in a near future. The use of C02 as a substance to enhance hydrocarbons recovery in oil fields is a mature technology that nowadays becomes more and more useful. Despite the fact that C02 capture and separation from stationary sources is still an expensive operation, it is imperative that energy companies start to store this gas to ensure peak demands of oil and also increase the lifetime of petroleum fields, making them more economically sustainable in long term. Thus, this work introduces the novel concept of Dynamic CO2 Capture and Storage - DCCS, a technology that aims to create strategic accumulations of CO2 through separation of the gas from sources and injection in previously selected geological reservoirs. This way, the stored CO2 could be easily accessed for quick application in Enhanced Oil Recovery - EOR projects. DCCS guarantees that flaws in CO2 supply of EOR projects will not occur, without compromising their economic viability. This work also intends to develop site selection criteria for DCCS projects implementation and evaluate the DCCS applicability in Brazilian states. / A segurança energética do país e o contínuo aumento da demanda de hidrocarbonetos no mundo têm exigido uma rápida resposta por parte das indústrias petrolíferas de forma a que não haja interrupções em seu fornecimento. A utilização do CO2 como substância capaz de aumentar a recuperação de hidrocarbonetos em campos de petróleo é uma atividade conhecida e de eficiência comprovada. Apesar da tecnologia de separação e captura de CO2 ser ainda relativamente cara, é de fundamental importância que as companhias petrolíferas comecem a ter reservas estratégicas deste gás para que tenham capacidade de suprir aumentos de demandas de hidrocarbonetos. Desta forma será possível maximizar o tempo de vida útil dos campos de óleo, tornando-os mais sustentáveis em termos ambientais e econômicos. Assim, o presente estudo introduz o conceito inédito de captura e armazenamento geológico dinâmico de CO2 - DCCS, que tem como objetivo principal, formar reservatórios estratégicos de CO2, através da captura do CO2 de fontes emissoras, transporte e respectiva injeção em reservatório, que podem ser rápida e facilmente utilizados como fonte de CO2 para recuperação avançada de óleo - EOR em campos maduros de petróleo. O DCCS tem a função de garantir que não ocorram falhas no abastecimento de CO2 em projetos de EOR, não comprometendo a viabilidade econômica destes. O desenvolvimento de uma metodologia de seleção de regiões com potencial para implantação de projetos de DCCS é também foco deste trabalho. A aplicabilidade do DCCS nos estados brasileiros é avaliada na dissertação, segundo esses mecanismos.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000422847-Texto+Completo-0.pdf: 5549610 bytes, checksum: 21ec4b463b8aa8e36f8188481bf0e041 (MD5) Previous issue date: 2010 / The climate change caused by anthropogenic emissions of greenhouse gases in the atmosphere, mainly carbon dioxide (CO2), is a current concern, being necessary the reduction of the concentration of these gases. The geologic carbon storage is a promising technology in the reduction CO2 to the atmosphere. Among the storage options, saline aquifers have the greatest potential owing to their common occurrence at appropriate depths and great capacity of storage. Furthermore, the saline aquifers have high salinity groundwater, being improper for human consumption. Therefore, this work aims to experimentally study the CO2 brine-rock system, in different conditions (mild and supercritical), aiming to establish best reactions conditions and, consequently, a bigger efficiency in the geologic carbon storage. The results showed that the carbonation reactions in mild conditions are selective for calcium ion (Ca+2), favoring the predominant precipitation of calcium carbonate (CaCO3). The precipitation was only achieved by adjusting the pH of the brine with alkaline additives sodium hydroxide (NaOH) 1M and potassium hydroxide (KOH) 1M associated with buffer solution of ammonium chloride/ammonium hydroxide (NH4Cl/NH4OH). The results of the carbonation reactions in supercritical conditions, which were used the same alkaline additives and buffer solution, showed that, without the presence of rock, the precipitation of CaCO3 is also predominant. On the other hand, when there is the presence of rock, occurs the precipitation of magnesian calcium carbonate (CaCO3(Mg)) or calcium magnesium carbonate (CaMg(CO3)2). The reservoir rock used in this study showed mineralogical integrity front of the addition of CO2 indicating its potential for geological storage of CO2. / As mudanças climáticas, causadas pelas emissões antrópicas de gases de efeito estufa na atmosfera, principalmente o dióxido de carbono (CO2), são uma preocupação atual, sendo necessária a diminuição da concentração destes gases. O armazenamento geológico de carbono vem se apresentando como uma tecnologia promissora para redução de CO2 na atmosfera. Entre as opções de locais de armazenamento, os aqüíferos salinos têm grande potencial devido à grande capacidade de armazenamento e profundidade adequada. Além disso, possuem água subterrânea com alta salinidade, sendo imprópria para o consumo humano. Portanto, este trabalho tem como objetivo estudar experimentalmente a adição de CO2 em soluções salinas e no sistema solução salina-rocha, em condições variadas (brandas e supercríticas), visando estabelecer as melhores condições reacionais de carbonatação e, conseqüentemente, uma maior eficiência no armazenamento geológico. Os resultados obtidos mostraram que as reações de carbonatação em condições brandas são seletivas para o íon cálcio (Ca+2), favorecendo a precipitação predominante de carbonato de cálcio (CaCO3). A precipitação só foi alcançada mediante ajuste de pH da solução salina sintética pelos aditivos alcalinos hidróxido de sódio (NaOH) 1M e hidróxido de potássio (KOH) 1M associados a solução tampão de cloreto de amônio/hidróxido de amônio (NH4Cl/NH4OH). Os resultados das reações de carbonatação em condições supercríticas, no qual, utilizaram-se os mesmos aditivos alcalinos e solução tampão, evidenciaram que sem a presença de rocha a precipitação de CaCO3 também é predominante. Por outro lado, quando há a presença da rocha, ocorre a precipitação de carbonato de cálcio magnesiano (CaCO3(Mg)) ou de carbonato de cálcio e magnésio (CaMg(CO3)2). A rocha reservatório utilizada neste trabalho apresentou integridade mineralógica frente à adição de CO2 indicando seu potencial para o armazenamento geológico de CO2.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:55:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000438224-Texto+Completo-0.pdf: 1468217 bytes, checksum: 1cc75facb0878abd664ee91accf541c4 (MD5) Previous issue date: 2012 / Global warming caused by the increase of carbon dioxide concentration in the atmosphere, a consequence of the growing use of fossil fuels, has become a major environmental issue. Capturing carbon dioxide from sources of large emissions has been suggested as a solution to this problem. A technique that promotes the efficient separation of carbon dioxide is the key to make capturing economically viable. The existing processes are based on the chemical absorption by amine-based solution. This process has disadvantages such the high consumption of energy, degradation of amines through the reaction with impurities, loss of volatile amines, and corrosion of equipment. Thus, the great need to develop new materials for its efficient separation. Ionic liquids (IL), organic salts which are liquid at low temperatures, have been used as solvents to separate carbon dioxide since it is highly soluble in IL. The solubility of CO2 and selectivity can be altered by the choice of cation, anion, and substituents of ionic liquids. The literature indicates that ionic liquids with OH grouping in the alkyl chain of the cation promotes greater solubility of CO2 compared with ILs without the presence of this group in its chain, this occurs due to formation of hydrogen bonding between the OH hydrogen cluster cation with oxygen from CO2, and promote the polarization of CO carbon dioxide, favoring their interaction with the halide anion. This work aimed to the synthesis of new ionic liquids hydroxylated with greater capacity to absorb CO2. The ionic liquid HEHPIM. Cl was efficient in the solubilization of CO2 gas, observing CO2 mole fractions of approximately 0. 30 at 35ºC and pressure of 10bar. / O aquecimento global devido ao aumento da concentração de CO2 na atmosfera, decorrente do crescente consumo de combustíveis fósseis, tornou-se uma importante questão ambiental. O sequestro de CO2 a partir de grandes fontes emissoras é sugerido como solução para este problema. Uma técnica que promova a separação eficiente de dióxido de carbono é a chave para tornar o sequestro de carbono um processo economicamente viável. Os atuais processos comerciais de captura de CO2 baseiam-se na absorção química por solução de amina, este processo tem como desvantagem o elevado consumo de energia, degradação de aminas pela reação com impurezas, perda de aminas voláteis e corrosão de equipamentos. Neste sentido, há grande necessidade de desenvolvimento de novos materiais para separação eficiente de CO2. Líquidos iônicos (LIs) têm sido explorados como solventes para a separação de CO2 devido à alta solubilidade deste gás no LI. A solubilidade e seletividade do CO2 podem ser alteradas pela escolha do cátion, ânion, e substituintes dos líquidos iônicos. A literatura descreve que líquidos iônicos com grupamento OH na cadeia alquílica do cátion promovem uma maior solubilização do CO2 quando comparados com LIs sem a presença deste grupamento em sua cadeia, isto ocorre devido a formação de ligação de hidrogênio entre o hidrogênio do grupamento OH do cátion com o oxigênio do CO2, além de promover a polarização do CO do dióxido de carbono, favorecendo sua interação com o ânion halogenado. Este trabalho teve como objetivo a síntese de novos líquidos iônicos hidroxilados com maior capacidade de absorção de CO2. O líquido iônico HEHPIM. Cl mostrou-se eficiente na solubilização do gás CO2, observando-se frações molares de CO2 a 35 °C e pressão de 10 bar de aproximadamente 0,30.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000438650-Texto+Completo-0.pdf: 10714196 bytes, checksum: afe6821031ca980065a1b68ea1f81fd7 (MD5) Previous issue date: 2012 / The issue of greenhouse gases particularly the emission of carbon dioxide into the atmosphere, has concerned the world opinion about climate changing. Therefore new technologies to diminish these gases have been developed in order to restrain global warming. Geologic carbon sequestration is been appointed as one effective way to achieve this goal for a short period of time. However, researches show that when injecting carbon dioxide into sedimentary geological formations, deep saline aquifers, coal seams and depleted or abandoned fields of oil exploration the environment becomes more aggressive and the material used in oil well construction is subjected to successive chemical attacks, which may compromise its integrity, allowing gas leakage and occasional contamination. It has been observed that class G cement paste may suffer some degradation in a shorter period of time than expected oil well service life due to a chemical attack in presence of CO2. The cement paste plays an important role in isolating other well components from the production areas. Thence, admixtures, which modify cement compound properties, may be used in order to increase the slurry performance. The purpose of this paper is to determine the changes caused by adding these substances into properties of cement paste, both fresh and hardened. Also, it is necessary to study the influence of water reducing anti-foam and silica fume admixtures on the resistance to carbonation in cement pastes whether they are used individually whether together. Different amount of admixtures pastes have been subjected to carbonation tests in acid environment in two degradation environments – wet superficial CO2 and water saturated with CO2 – at temperature and pressure conditions of 70º C and 15MPa respectively during a 7 day time period. Differential thermal analysis (TGA) and the use of optical microscopy scanning electron (SEM) were used to determine the matrix changes of cement paste induced by the incorporation of admixtures. Changes in the strength were also evaluated. Results showed that all mechanical properties were improved with the use of admixtures tested, while the resistance to carbonation showed positive results in low w/c pastes, anti-foam and all the admixtures together. However, silica fume incorporation, individually and water reducing admixture provided a decrease of resistance to degradation in CO2 presence. / As mudanças climáticas têm gerado preocupação mundial a respeito da emissão de gases de efeito estufa, em especial a liberação de gás carbônico na atmosfera. Assim, vem-se desenvolvendo tecnologias que visam à mitigação desses gases, para conter o aquecimento global. O sequestro geológico de carbono tem sido apontado como uma das formas mais importantes para se alcançar este objetivo. Entretanto, pesquisas demonstram que ao se injetar o gás carbônico em formações rochosas sedimentares, aquíferos salinos, jazidas de carvão e campos de exploração de petróleo maduros ou abandonados, o meio se torna mais agressivo e os materiais empregados na construção dos poços estão sujeitos a ataques ácidos que podem comprometer sua integridade, possibilitando o vazamento deste gás e ocasionais contaminações. Observa-se que a bainha de cimento classe G, importante para isolar os demais componentes do poço e as zonas de produção, pode degradar-se em um período de tempo muito menor do que a vida útil projetada para o poço devido ao ataque ácido em presença de CO2. Para aumentar o desempenho da pasta, podem ser empregadas substâncias, normalmente chamadas de aditivos, que modificam as propriedades do compósito cimentício. O objetivo deste trabalho é estudar a influência dos aditivos redutor de água, desincorporador de ar e sílica ativa na resistência ao ataque ácido nas pastas de cimento, empregados individualmente e em conjunto. Pastas com diferentes teores de aditivos foram submetidas a ensaios de carbonatação em meio ácido, em dois meios de degradação, CO2 supercrítico úmido e água saturada com CO2, nas condições de temperatura e pressão de 70°C e 15 MPa, respectivamente, durante o período de 7 dias. Para determinar o efeito da utilização dos aditivos, sobre a composição da matriz cimentícea, foram empregados análise termogravimétrica (TGA), além do emprego de microscopia óptica e eletrônica de varredura (MEV), para análises microestruturais. Também foram avaliadas as alterações na resistência à compressão. Resultados mostram que todas as propriedades mecânicas são melhoradas com o emprego dos aditivos testados, enquanto a resistência ao ataque químico em presença de CO2 apresenta resultados positivos em pastas aditivadas com redutor de água e desincorporador de ar e com o emprego de todos em conjunto. Entretanto, a incorporação de sílica, individualmente, proporciona redução na resistência à degradação em presença de CO2.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:55:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000438724-Texto+Completo-0.pdf: 14689669 bytes, checksum: a1ef097caab3eeeb45c677d83ab88027 (MD5) Previous issue date: 2012 / In the scenario of CO2 geological storage aiming mitigation of environmental impacts, the degradation of the materials used in the construction of wells, which may occur over time, becomes a concern, since it can facilitate the gas leakage to the surface. The major risk is the degradation of the cement that can occur in the presence of CO2 and water or brine promoting acid carbonation that causes an increase in permeability and porosity, and loss in mechanical properties. The most susceptible regions to the escape of CO2 caused by degradation of the cement are the interfaces with the steel pipe casing and with the rock formation. This study aims investigate the degradation of class G cement paste by CO2, simulating conditions similar to a 1. 500 meter-depth well, which corresponds to a 70 °C temperature and a 15 MPa pressure, at its interfaces with the steel and sandstone of Rio Bonito Formation (Paraná Basin). The degradation of the cement paste, either in the supercritical CO2 or water saturated with CO2 media in the presence of sandstone rock and carbon steel has led to the formation of calcium and iron carbonates and subsequent dissolution of these carbonates at the interfaces with the rock and steel, creating regions of porosity. The sandstone did not constitute an obstacle for the passage of CO2, indicating that the precipitation of carbonates in the pores of the sandstone in an amount great enough to difficult or prevent the passage of CO2 probably only occurs with a long term exposure to CO2.The supercritical CO2 medium provided a greater chemically altered area if compared with the use of water saturated with CO2. However, the use of water saturated with CO2 was more aggressive to the interfaces since promoted its displacement, which indicates that the CO2 has migrated more easily through the upper and lower faces of the specimens. For the shorter times of exposure to humidified CO2 or water saturated with CO2, 7 and 14 days, the degradation depth of the cement paste was small (<1mm); however, the CO2 percolation reached 4 mm after 28 days. / No cenário de armazenamento geológico de CO2, visando mitigação de impactos ambientais, a degradação dos materiais utilizados da construção dos poços, que pode ocorrer ao longo do tempo, passa a ser uma preocupação uma vez que pode propiciar o vazamento deste gás para a superfície. Um risco importante é a degradação da pasta de cimento em presença de CO2 e água ou salmoura, ocorrendo a carbonatação em meio ácido que gera aumento da permeabilidade, porosidade e perda nas propriedades mecânicas. As regiões mais sucetívies à fuga da CO2, ocasionada pela degradação da pasta de cimento, são as interfaces da pasta de cimento com o tubo de aço do revestimento e com a formação rochosa. Este trabalho tem como finalidade estudar a degradação por CO2 da pasta de cimento classe G, simulando condições próximas de poços de profundidade de 1. 500 m, que corresponde a uma temperatura de 70 °C e uma pressão de 15 MPa, nas suas interfaces com o aço e rocha sedimentar arenosa da Formação de Rio Bonito (Bacia do Paraná) em tempos de 7, 14 e 28 dias. A degradação da pasta de cimento, tanto no meio CO2 supercrítico ou em água saturada com CO2, em presença de rocha arenito e do aço ao carbono, levou à formação de carbonatos de cálcio e de ferro e posterior dissolução desses carbonatos nas interfaces com a rocha e com o aço, criando regiões porosas. Considerando os tempos de reação utilizados neste trabalho, a rocha arenito não constituiu obstáculo significativo para a passagem do CO2, indicando que a precipitação de carbonatos nos poros da rocha em quantidade suficiente para dificultar ou impedir a passagem de CO2 provavelmente só ocorrerá com longos tempos de exposição ao CO2.O meio de CO2 supercrítico úmido propiciou uma maior área alterada quimicamente se comparada com o meio de água saturada com CO2. No entanto, o meio de água saturada com CO2 mostrou-se mais agressivo para as interfaces, uma vez que promoveu a perda de aderência das mesmas devido o CO2 ter migrado mais facilmente pelas faces superior e inferior dos corpos de prova. Para os tempos mais curtos de exposição ao CO2 úmido ou água saturada com CO2, 7 e 14 dias, houve um pequeno avanço da frente de degradação na pasta de cimento (< 1 mm), entretanto, aos 28 dias a difusão do CO2 atingiu 4mm.