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Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/26748
Tipo: Dissertação
Título: Obtenção de nanocelulose a partir de fibras de sisal e sua aplicação em fluidos de perfuração
Autor(es): Pessoa, Maria Eduarda Araújo
Primeiro Orientador: Curbelo, Fabiola Dias da Silva
Primeiro Coorientador: Sousa, Karla Silvana Menezes Gadelha de
Resumo: O crescente interesse nas propriedades de nanopartículas para aplicação em fluidos de perfuração deve-se a sua área superficial alta, que confere melhoria nos parâmetros reológicos e de filtração estática. Aliado a isso, surge a motivação em utilizar recursos de fontes sustentáveis, como o sisal, abundante na região Nordeste do Brasil e de fácil cultivo, trazendo um valor agregado através da obtenção de nanopartículas (NPs). Para tanto, o presente trabalho tem como objetivo a formulação de fluidos de perfuração base água e síntese de aditivo controlador de filtrado, nanocelulose, derivada de sisal, para melhorar as propriedades reológicas de fluidos argilosos. A nanocelulose foi obtida a partir de hidrólise ácida (56% de ácido sulfurico), onde as fibras foram pré tratadas com mercerização (NaOH, 4%) e branqueamento (NaClO2, 1,7%), e posteriormente centrifugadas, com adição de acetato de potássio (0,5%) e etanol, e secas em estufa (60°C/18 h) para obtenção final de partículas secas. O material seco obtido foi caracterizado por DRX, MEV, FTIR E TG/DTG, que foram capazes de comprovar a retirada de grande parte do material não celulósico, obtendo amostras de tamanho homogêneo e menores, quando comparadas ao material de origem. Fluidos de perfuração foram testados, a saber: F1 a F7, fluidos com sistemas emulsionados, F8 e F9, utilizando goma xantana e calcita, e fluidos argilosos, F10 a F13, com Closite 20 A e F14 a F17, com bentonita sódica. Diferentes proporções de nanocelulose seca foram testadas (0,5%, 1,0% e 1,5% m/v) nos fluidos argilosos, com reologia e propriedades de filtração estática determinadas. Todos os fluidos formulados apresentaram dados experimentais que se adequaram melhor ao modelo de Herschel-Bulkley, com aumento da tensão e consequente diminuição da viscosidade a medida que a taxa de cisalhamento aumentava e com características tixotrópicas. Ao analisar o comportamento da adição de nanocelulose nos fluidos argilosos, foi observado que a nanopartícula apresenta influência nas propriedades analisadas, porém não suficiente para promover mudanças reológicas e de filtração com o aumento da concentração desse aditivo, ainda que atingindo espessuras baixas de tortas de filtração e baixa permeabilidade.
Abstract: The growing interest in the properties of nanoparticles for application in drilling fluids is due to their high surface area, which improves rheological parameters and static filtration. Linked to this is the motivation to use resources from sustainable sources such as sisal, which are abundant and easy to grow in the northeastern region of Brazil and add value through the extraction of nanoparticles (NPs). Therefore, the present work aims at the formulation of water-based drilling fluids and the synthesis of a filtrate control additive, nanocellulose, derived from sisal to improve the rheological properties of clayey fluids. Nanocellulose was obtained by acid hydrolysis (56% sulfuric acid) where the fibers were pretreated with mercerization (NaOH, 4%) and bleach (NaClO2, 1.7%) and then with the addition of potassium acetate (0.5%, 0.5% ) and ethanol were centrifuged, and dried in an oven (60°C/18 h) to obtain the final dry particles. The dry material obtained was characterized by XRD, SEM, FTIR and TG/DTG, which could demonstrate the removal of a large part of the non-cellulosic material, obtaining samples of homogeneous size and smaller compared to the original material. Drilling muds were tested, namely: F1 to F7, muds with emulsified systems, F8 and F9, using xanthan gum and calcite, and clay muds, F10 to F13, with Closite 20A and F14 to F17, with sodium bentonite. Different proportions of dry nanocellulose (0.5%, 1.0% and 1.5% w/v) were tested in clayey liquids with specific rheology and static filtration properties. All formulated fluids showed experimental data better fitting the Herschel-Bulkley model, with an increase in stress and a consequent decrease in viscosity as the shear rate increased, and with thixotropic properties. Analyzing the behavior of nanocellulose addition in clay containing fluids, it was observed that the nanoparticle has an impact on the properties analyzed, but not enough to promote rheological and filtration changes with increasing concentration of this additive, even at low thicknesses of filter cake and low permeability.
Palavras-chave: Sisal
Nanopartículas
Hidrólise ácida
Reologia
Propriedades de filtrado
Nanoparticles
Acid hydrolysis
Rheology
Filtrate properties
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal da Paraíba
Sigla da Instituição: UFPB
Departamento: Engenharia Química
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Tipo de Acesso: Acesso aberto
Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
URI: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/26748
Data do documento: 23-Set-2022
Aparece nas coleções:Centro de Tecnologia (CT) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química

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