Nanotensioactivos para la industria del Oil & Gas

ROMERO, JUAN JOSÉ; IBORRA, AGUSTÍN; ROQUE DIETRICH; PADRO JUAN MANUEL; LEGARTO, LETICIA; GIUSSI, JUAN MARTÍN; VEGA, ISABEL

Berisso

Workshop; 1er. Workshop de Polímeros y Nanomateriales para la Industria Energética (Y-TEC); 2022

YPF Tecnología

En los últimos años, la industria del Oil&Gas (O&G) en la Argentina ha detectado la necesidad de implementar nuevas estrategias para la producción de hidrocarburos, ya sea en yacimientos no convencionales o a partir de campos maduros. Para minimizar el riesgo de tales operaciones es fundamental con herramientas innovadoras que permitan controlar cada etapa del proceso de producción. Dentro de este grupo, Los materiales poliméricos resultan de gran interés. Debido a sus propiedades regulables, los polímeros pueden utilizarse potencialmente en diversos campos. En particular, la industria del O&G hace uso extensivo de sistemas poliméricos en distintos procesos, cuyas eficiencias son afectadas por la versatilidad y adecuación de los polímeros empleados. Por esta razón, es de particular interés el desarrollo y aplicación de sistemas poliméricos que puedan ajustarse a distintas condiciones de operación, para distintas etapas del proceso de producción. Una estrategia interesante constituye la combinación de polímeros con distintos materiales nanoestructurados con propiedades sintonizables, que permite el diseño racional de materiales innovadores con propiedades altamente específicas [1,2], que exploten las propiedades de cada bloque de construcción. Con esto en mente, el diseño y síntesis de materiales híbridos orgánico – inorgánico abre la posibilidad de obtener plataformas multimodales que permitan tanto el estudio cuali/cuantitativo de distintos sistemas de producción como su acción directa para optimizar el rendimiento de dichos sistemas.En este trabajo abordamos el diseño, síntesis y caracterización de materiales híbridos orgánicos – inorgánicos, basados en polímeros y nanopartículas de diversa naturaleza, para su empleo como “nanotensiactivos” para su acción directa sobre sistemas de producción de interés en la industria del O&G.Para otorgar soporte mecánico y propiedades relacionadas a trazabilidad y respuesta a campos electromagnéticos, los sistemas orgánicos – inorgánicos producidos incluyeron en su estructura distintas nanopartículas (NPs) funcionales. Los sistemas poliméricos elegidos fueron copolímeros aleatorios anfifílicos, cuya composición afecta su balance lipofílico/hidrofílico (HLB) e impacta en las propiedades de. Las estrategias sintéticas empleadas incluyeron polimerizaciones radicalarias en condiciones controladas o por transferencia de átomo (ATRP, del inglés Atom Transfer Radical Polimerization). Para ajustar la composición de los copolímeros en función del HLB deseado y de la tensión superficial en soluciones acuosas, realizamos un estudio sistemático variando las condiciones sintéticas considerando relaciones monómeros : iniciadores, naturaleza del iniciador, solventes de trabajo y temperatura. Por último, para vincular el bloque central al bloque polimérico se emplearon estrategias de grafting from, crecimiento de NPs in situ, y entrecruzamiento a partir de NPs.Controlando las condiciones sintéticas obtuvimos una biblioteca de materiales híbridos orgánicos – inorgánicos, los cuales fueron caracterizados usando distintas técnicas de la ciencia de materiales (DLS, TEM, FTIR, TGA, DSC) y estudiados para su aplicación como tensioactivos en la industria del O&G. Encontramos que las propiedades tensioactivas se ven fuertemente influenciadas por el confinamiento de los bloques poliméricos en superficies de nanopartículas, lo cual permite ajustar de forma precisa sus propiedades tensioactivas como surfactantes o emulsiones a partir de la nanoarquitectura diseñada.1. Amabilino, D.B., D.K. Smith, and J.W. Steed, Supramolecular materials. Chem Soc Rev, 2017. 46(9): p. 2404-2420.2. Judeinstein, P. and C. Sanchez, Hybrid organic–inorganic materials: a land of multidisciplinarity. J. Mater. Chem., 1996. 6(4): p. 511-525.