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http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/15512
Tipo: | Dissertação |
Título: | Síntese de pontos quânticos de carbono a partir de biomassas naturais para implementação como fluidos traçadores verdes na indústria petrolífera |
Autor(es): | Silva, Claudiana Ferreira da |
Primeiro Orientador: | Oliveira, Leonardo Mendonça Tenório de Magalhães |
metadata.dc.contributor.advisor-co1: | Duarte, José Leandro da Silva |
metadata.dc.contributor.referee2: | Nascimento, Sendy Melissa Santos do |
metadata.dc.contributor.referee3: | Bernardo, Vanderson Barbosa |
Resumo: | O uso de precursores verdes para produção de biomateriais, é uma forma de aproveitamento de resíduos, agregando valor a materiais que seriam descartados. Tal perspectiva se suporta na natureza tóxica dos atuais fluídos usados para este fim. Embora a nanotecnologia ainda não seja muito empregada neste perfil de indústria, ela vem atraindo amplo interesse para desenvolvimento de pesquisas, principalmente os Pontos Quânticos de Carbono (CQDs), em função de propriedades como boa estabilidade, propriedades ópticas, biocompatibilidade, ecologicamente viável e baixo custo. Este trabalho objetivou sintetizar os CQDs verdes utilizando biorresíduos, para aplicação como fluidos traçadores em reservatórios de hidrocarbonetos. As cascas de banana da terra (Musa spp), da laranja pera (Citrus sinensis) e vagem de kapok (Ceiba pentandra), foram as matérias primas nas sínteses de carbonização hidrotérmicas dos CQDs, devido baixo custo, eficiência e ser ecológicos. As propriedades ópticas, estrutura química e grupos funcionais foram determinadas por caracterização como Espectroscopia Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Espectrofotometria Ultravioleta-Visível (UV-vis) e Espectroscopia de Fotoluminescência (PL) e Rendimento Quântico (RQ). Para análises de desempenho do material foram usados Tensiômetro Óptico (Ângulo de Contato), Teste de Compatibilidade e em Meios Porosos. Os resultados mostraram que os grupos funcionais em comum presentes nas amostras são O-H, C-N e C-O, favorecendo a solubilidade em água. Além disso, os CQDs apresentaram excelentes propriedades ópticas, como alta intensidade de emissão, boa estabilidade e longa vida útil. O rendimento quântico foi elevado, maior que 10%, um valor acima da média para materiais verdes, principalmente por não apresentarem dopagem adicional, assim têm-se um imenso potencial para rastreamento. O ângulo de contato da interação fluído – rocha, em rocha carbonática embebida por petróleo e pura (sem petróleo), mostrou que na rocha com óleo foram maiores que 90º para todas as amostras, e diminuíram ao longo do tempo de análise (30 min.). Entretanto, para rocha pura notouse que no início das análises, em todos CQDs, foram menores que 90º. Nos testes de compatibilidade usando soluções de salmoura e petróleo, os CQDs não interagiram com o petróleo e não há formação de fase adicional e o aumento de temperatura não há interferência significativa na emissão. A taxa de absorção das nanopartículas pelos diferentes meios porosos foram baixas, já que absorbância registrada no UV-vis foi alta, próxima a 0,1 e mesmo em baixa concentração ainda foi possível registrar a fluorescência. Considerando o exposto, as biomassas estudadas, apresentam um alto potencial para aplicação como fluidos traçadores em reservatórios de petróleo. |
Abstract: | The use of green precursors for the production of biomaterials is a way of using waste, adding value to materials that would otherwise be discarded. This perspective is supported by the toxic nature of the current fluids used for this purpose. Although nanotechnology is not yet widely used in this industry profile, it has been attracting wide interest for research development, especially CQDs, due to properties such as good stability, optical properties, biocompatibility, ecologically viable and low cost. This work aimed to synthesize environmentally friendly Carbon Quantum Dots (CQDs) using biowaste, for application as tracer fluids in hydrocarbon reservoirs. Plantain (Musa spp), pear orange (Citrus sinensis) and kapok pod (Ceiba pentandra) peels were the raw materials in the hydrothermal carbonization syntheses of CQDs, due to their low cost, efficiency and environmental friendliness. The optical properties, chemical structure and functional groups were determined by characterization such as Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Ultraviolet-Visible Spectrophotometry (UV-vis) and Photoluminescence Spectroscopy (PL) and Quantum Yield (RQ). Optical Tensiometer (Contact Angle), Compatibility Test and Porous Media Test were used to analyze the material's performance. The results showed that the common functional groups present in the samples are O-H, C-N and C-O, favoring solubility in water. Furthermore, CQDs showed excellent optical properties such as high emission intensity, good stability and long lifetime. The quantum yield was high, greater than 10%, a value above the average for green materials, mainly because they do not have additional doping, so they have immense potential for tracking. The contact angle of the fluid-rock interaction, in oil-soaked and pure carbonate rock (without oil), showed that in the rock with oil they were greater than 90º for all samples, and decreased over the analysis time (30 min.). However, for pure rock it was noted that at the beginning of the analysis, in all CQDs, they were lower than 90º. In compatibility tests using brine and petroleum solutions, the CQDs did not interact with the petroleum and there is no additional phase formation and the increase in temperature does not significantly interfere with the emission. The absorption rate of nanoparticles by the different porous media was low, since the absorbance recorded in UV-vis was high, close to 0.1 and even at low concentration it was still possible to record fluorescence. Considering the above, the studied biomasses have a high potential for application as tracer fluids in oil reservoirs. |
Palavras-chave: | Nanotecnologia Método hidrotérmico Rastreador Síntese verde Fluorescência Nanotechnology hydrothermal method Tracker Green Synthesis Fluorescence |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal de Alagoas |
Sigla da Instituição: | UFAL |
metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química |
Citação: | SILVA, Claudiana Ferreira da. Síntese de pontos quânticos de carbono a partir de biomassas naturais para implementação como fluidos traçadores verdes na indústria petrolífera. 2025. 73 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Centro de Tecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2024. |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/15512 |
Data do documento: | 16-fev-2024 |
Aparece nas coleções: | Dissertações e Teses defendidas na UFAL - CTEC |
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