O mecanismo de ação dos desemulsificantes de petróleo bruto baseia-se no princípio da transferência de fase e deformação reversa. Com a adição de um desemulsificante, ocorre uma transição de fase: surgem surfactantes capazes de gerar um tipo de emulsão oposto ao formado pelo emulsificante (conhecidos como desemulsificantes de fase reversa). Esses desemulsificantes reagem com emulsificantes hidrofóbicos, formando complexos que retiram do emulsificante sua capacidade emulsificante.
Outro mecanismo é a ruptura da película interfacial induzida por colisão. Sob condições de aquecimento ou agitação, o desemulsificante tem ampla oportunidade de colidir com a película interfacial da emulsão, seja adsorvendo-se a ela ou deslocando e substituindo porções das substâncias tensoativas, rompendo assim a película. Isso reduz drasticamente a estabilidade, provocando floculação e coalescência que levam à desemulsificação.
Emulsões de petróleo bruto surgem frequentemente na produção e refino de derivados de petróleo. A maior parte do petróleo bruto primário mundial é obtida em estado emulsionado. Uma emulsão consiste em pelo menos dois líquidos imiscíveis, sendo que um deles está finamente disperso — gotículas com aproximadamente 1 μm de diâmetro — dentro do outro.
Um desses líquidos é tipicamente água, o outro geralmente óleo. O óleo pode estar tão finamente disperso na água que a emulsão se torna do tipo óleo-em-água (O/A), onde a água é a fase contínua e o óleo a fase dispersa. Por outro lado, se o óleo forma a fase contínua e a água a fase dispersa, a emulsão é do tipo água-em-óleo (A/O) — a maioria das emulsões de petróleo bruto pertence a esta última categoria.
As moléculas de água se atraem, assim como as moléculas de óleo; contudo, entre as moléculas individuais de água e óleo existe uma força repulsiva atuando em sua interface. A tensão superficial minimiza a área interfacial, de modo que as gotículas em uma emulsão A/O tendem à esfericidade. Além disso, as gotículas individuais favorecem a agregação, cuja área superficial total é menor que a soma das áreas das gotículas individuais. Assim, uma emulsão de água pura e óleo puro é inerentemente instável: a fase dispersa tende à coalescência, formando duas camadas separadas assim que a repulsão interfacial é neutralizada — por exemplo, pelo acúmulo de substâncias químicas especiais na interface, o que reduz a tensão superficial. Tecnologicamente, muitas aplicações exploram esse efeito adicionando emulsificantes conhecidos para produzir emulsões estáveis. Qualquer substância que estabilize uma emulsão dessa maneira deve possuir uma estrutura química que permita a interação simultânea com moléculas de água e óleo — ou seja, deve conter um grupo hidrofílico e um grupo hidrofóbico.
As emulsões de petróleo bruto devem sua estabilidade a substâncias naturais presentes no óleo, frequentemente contendo grupos polares como carboxila ou grupos fenólicos. Estas podem existir como soluções ou dispersões coloidais, exercendo influência particular quando aderidas a interfaces. Nesses casos, a maioria das partículas se dispersa na fase oleosa e se acumula na interface óleo-água, alinhando-se lado a lado com seus grupos polares orientados em direção à água. Forma-se, assim, uma camada interfacial fisicamente estável, semelhante a uma bainha sólida que lembra uma camada de partículas ou uma rede cristalina de parafina. A olho nu, isso se manifesta como um revestimento que envolve a camada interfacial. Esse mecanismo explica o envelhecimento das emulsões de petróleo bruto e a dificuldade em quebrá-las.
Nos últimos anos, a pesquisa sobre os mecanismos de desestabilização de emulsões de petróleo bruto tem se concentrado principalmente na investigação em escala fina dos processos de coalescência de gotículas e no impacto dos desestabilizadores nas propriedades reológicas interfaciais. No entanto, como a ação dos desestabilizadores em emulsões é altamente complexa, e apesar dos extensos estudos nessa área, nenhuma teoria unificada sobre o mecanismo de desestabilização emergiu.
Atualmente, são reconhecidos diversos mecanismos:
③ Mecanismo de solubilização – Uma única molécula ou algumas moléculas do desemulsificante podem formar micelas; essas estruturas macromoleculares ou micelas solubilizam as moléculas do emulsificante, precipitando a quebra do petróleo bruto emulsionado.
④ Mecanismo de deformação por dobramento – Observações microscópicas revelam que as emulsões A/O possuem camadas duplas ou múltiplas de água, com camadas de óleo intercaladas entre elas. Sob os efeitos combinados de aquecimento, agitação e ação de desemulsificante, as camadas internas das gotículas se interconectam, levando à coalescência das gotículas e à desemulsificação.
Além disso, pesquisas nacionais sobre mecanismos de desestabilização de emulsões em sistemas de petróleo bruto emulsionados em óleo/água sugerem que um desestabilizador de emulsões ideal deve atender aos seguintes critérios: forte atividade superficial; bom desempenho de molhagem; poder de floculação suficiente; e capacidade de coalescência eficaz.
Os desemulsificantes apresentam-se em grande variedade; classificados por tipo de surfactante, incluem variedades catiônicas, aniônicas, não iônicas e zwitteriônicas.
Desemulsificantes aniônicos: carboxilatos, sulfonatos, ésteres de sulfato de ácido graxo polioxietilenado, etc. — as desvantagens incluem alta dosagem, baixa eficácia e suscetibilidade à redução do desempenho na presença de eletrólitos.
Desemulsificantes catiônicos: principalmente sais de amônio quaternário — eficazes para óleos leves, mas inadequados para óleos pesados ou envelhecidos.
Desemulsificantes não iônicos: copolímeros em bloco iniciados por aminas; copolímeros em bloco iniciados por álcoois; copolímeros em bloco de resina alquilfenol-formaldeído; copolímeros em bloco de resina fenol-amina-formaldeído; desemulsificantes à base de silicone; desemulsificantes de ultra-alto peso molecular; polifosfatos; copolímeros em bloco modificados; e desemulsificantes zwitteriônicos representados por desemulsificantes de petróleo bruto à base de imidazolina.
Data da publicação: 04/12/2025