A UNIFAL-MG, em parceria com pesquisadores do Instituto de Matemática Pura e Aplicada (IMPA) e outras universidades, contribuiu para o desenvolvimento de um algoritmo capaz de melhorar a eficiência na extração de petróleo em grandes profundidades. Baseado em equações diferenciais parciais combinadas com princípios de topologia, o novo modelo matemático gerou representações em 3D que simulam de forma precisa o movimento dos fluidos subterrâneos.
A pesquisa foi conduzida no Grupo de Dinâmica dos Fluidos (Fluid) do IMPA, do qual participa o professor Wanderson José Lambert, do Instituto de Ciência e Tecnologia (ICT) da UNIFAL-MG. O grupo é coordenado por Dan Marchesin e conta com a colaboração do pós-doutorando Marlon Michael López Flores, além dos pesquisadores Cesar de Souza Eschenazi (UFMG), Carlos Frederico Borges Palmeira (PUC-Rio) e Bradley J. Plohr (Los Alamos Laboratory, Novo México).
“Quando entrei no projeto, conseguimos, de fato, implementar o método em uma linguagem. Minha contribuição foi fundamental na compreensão de como construir as soluções no sistema topológico. Idealizei a implementação, coloquei a teoria em prática e, assim, conseguimos chegar à obtenção do algoritmo”, compartilha o professor, que há mais de 20 anos colabora com o IMPA.
O estudo foi apoiado por ferramentas computacionais como o software MAPLE e fundamentou-se em investigações iniciadas na década de 1990 por Dan Marchesin e seus colaboradores.
Wanderson Lambert explica que, tradicionalmente, métodos analíticos e numéricos vinham sendo usados para modelar processos em reservatórios de petróleo. No entanto, esses métodos apresentavam limitações importantes: os analíticos forneciam soluções para modelos simplificados, enquanto os numéricos exigiam simulações repetitivas para obter resultados precisos. “Esses métodos, embora valiosos, também têm suas limitações, especialmente quando se trata de visualizar o problema de forma global”, afirma o docente.
A nova abordagem supera esses desafios ao oferecer uma visão integrada e detalhada do processo, permitindo analisar todas as estruturas principais da solução de forma simultânea. De acordo com o professor, o algoritmo se mostrou eficiente, até mesmo em condições extremas de pressão, incluindo casos em que surgem regiões inacessíveis do ponto de vista da matemática, conhecidas como “regiões elíticas”, que dificultavam estudos anteriores.
Importância para a comunidade externa
O professor Wanderson Lambert destaca que as ciências básicas desempenham um papel fundamental no desenvolvimento de ferramentas aplicáveis em diversas áreas do conhecimento, impactando diretamente a sociedade. “As ciências básicas, principalmente a matemática dentro dessas ciências, desenvolvem ferramentas que podem ser utilizadas e aprimoradas em outras áreas. A tecnologia de hoje é resultado de esforços importantes de cientistas do passado”, enfatiza o especialista.
“A ciência básica funciona assim: gera ferramentas. As ferramentas são usadas e aplicadas nos mais diversos problemas”, complementa.
Perspectivas futuras e aplicação em outros setores
O sequestramento de carbono, como explica Wanderson Lambert, envolve a captura de dióxido de carbono (CO2) emitido por atividades industriais, como as de termoelétricas e petroleiras, para armazená-lo em meios porosos subterrâneos em vez de liberá-lo na atmosfera. Esse processo possui como um dos principais objetivos o aumento na recuperação de petróleo por meio da injeção de CO2, mas também contribui significativamente para a redução de gases de efeito estufa, detalha o docente.
Apesar de seu potencial, o professor ressalta a necessidade de monitoramento rigoroso dessa técnica devido às interações químicas envolvidas. “Ao se injetar o gás carbônico (CO2) no subsolo (meio poroso) e ele entrar em contato com a água, pode gerar o ácido carbônico, tornando a água ácida”, exemplifica o professor. Essa contaminação de aquíferos poderia neutralizar os benefícios ambientais da técnica, tornando a modelagem matemática essencial para prever e mitigar tais riscos.
Outro desafio abordado pelos pesquisadores é o armazenamento de hidrogênio, uma tecnologia vista como uma pedra angular na transição para fontes de energia limpa e renovável. “A simulação desse processo é fundamental para determinar as condições ideais para o armazenamento seguro do hidrogênio”, comenta o especialista.
O professor explica que o algoritmo capaz de melhorar a eficiência na extração de petróleo pode representar um avanço significativo para a indústria petrolífera, oferecendo soluções mais precisas e rápidas. Ele ainda ressalta que essas pesquisas impulsionam a busca por soluções inovadoras e sustentáveis, com o potencial de afetar diretamente outras áreas tecnológicas e industriais, além de enfrentar grandes desafios globais.
Confira uma versão reduzida da pesquisa publicada no Journal of Differential Equations.
