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Do pré-sal à atmosfera, excelência em análises

Pesquisas e ensaios realizados pelo Laboratório de Caracterização de Águas, utilizando cromatografia de íons, têm reconhecimento de empresas e comunidade científica do Brasil e do exterior

Por Renata Ratton
Assessora de Comunicação – Vice-Reitoria Acadêmica

Publicado em 22/03/2017

Resultados preliminares da cromatografia de íons em duas dimensões, para a determinação de sulfato em águas de formação na região do pré-sal, foram recentemente apresentados no AGU - American Geophysical Union

A utilização da cromatografia de íons para a determinação de elementos químicos em matrizes complexas como o pré-sal requer alta competência no desenvolvimento de metodologias analíticas, credencial que está proporcionando reconhecimento nacional e internacional, pela indústria e pela comunidade científica, das pesquisas realizadas pelo Laboratório de Caracterização de Águas, LABÁGUAS, do Departamento de Química. O grupo é coordenado pelo professor José Marcus Godoy, que trabalha em parceria com a professora Gisele Birman Tonietto.

A cromatografia de íons é um caso específico da cromatografia líquida, onde o fenômeno que rege as interações é a troca iônica. Ela é extremamente precisa, por determinar os ânions dos diferentes elementos, e apresenta resultados complementares a outros tipos de cromatografia, como a gasosa. Com várias teses publicadas, a PUC-Rio, pela primeira vez, vai realizar uma sessão coordenada no tema no Congresso da International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC), também inédito na América Latina, em que apresentará os resultados do trabalho The 2-D Ion Chromatography Development and Application: Determination of Sulfate in Formation Water at Pre-Salt Region, produzido na parceria entre os pesquisadores da PUC-Rio e a ThermoFisher Scientific/CMD.

A excelência na área não foi conquistada da noite para o dia. Em 1996, quando ainda trabalhava no Centro de Pesquisas da Petrobras e os primeiros cromatógrafos de íons chegavam ao País como pioneiros da América Latina – a professora Gisele Tonietto ficou responsável pelo grupo de cromatografia de íons da empresa.

– Era uma técnica revolucionária porque agregava, em um único equipamento e em uma única análise, ensaios que antes tinham que ser feitos separadamente: cloreto era um ensaio – que demandava tempo e conhecimento específico; brometo outro, fluoreto outro, e assim por diante. Os ânions eram avaliados separadamente e tivemos esse avanço na área de química analítica, com o lançamento do cromatógrafo, que se tornou comercialmente viável, lembra a pesquisadora. Segundo ela, a técnica analítica da cromatografia de íons é bem mais antiga, mas não era comercialmente viável até o advento do equipamento.

– Quando começamos a trabalhar diretamente com a PUC-Rio, passamos a ser um laboratório avançado da Petrobras, integrado ao LABÁGUAS. Com os contratos da empresa, trouxemos os primeiros cromatógrafos de íons para a Universidade e passamos a interagir não só com a Petrobras, mas também com muitas outras empresas. A CPRM (Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais), por exemplo, confere outorgas para lavras de águas naturais – uso de nascentes para comercialização. Se alguém descobre uma mina em seu terreno, os geólogos têm que realizar um processo junto à CPRM para a concessão da mineração. Nós, então, realizamos uma gama de ensaios para subsidiar a concessão. Somos parceiros do CPRM, assim como da ANP, observa.

Da determinação da lactose em laticínios – recentemente exigida pela Anvisa – até a análise da pureza da água utilizada em hemodiálise, a aplicação é imensa porque os íons estão em todas as matrizes, passando pela indústria do petróleo, farmacêutica, cervejeira – onde é realizado o acompanhamento do processo de fermentação. A análise da água das chuvas, por exemplo, pode dizer muito sobre os poluentes atmosféricos. “Dentro de toda a diversidade de indústrias, a abrangência das áreas também é muito grande: monitoramento ambiental, acompanhamento de processos, conformidade, tratamento de efluentes”, enumera o professor Godoy.

Além da prestação de serviços, o laboratório conta com vários parceiros de pesquisa. “Desenvolvemos metodologias para determinação de íons, dependendo da demanda do cliente – seja um contrato de desenvolvimento ou um termo de cooperação. Há pouco tempo, auxiliamos a GlaxoSmithKline (GSK) no desenvolvimento de uma metodologia para determinar um composto iônico em uma pasta de dente. Entretanto, o nosso grande parceiro de pesquisa e desenvolvimento é a indústria do petróleo, em especial a Petrobras, em busca de metodologias que melhorem a performance instrumental, ou mesmo de inovações”, sublinha Gisele. 

O grupo está desenvolvendo a cromatografia de íons em duas dimensões para a determinação de sulfato em águas de formação na região do pré-sal, e seus resultados preliminares foram recentemente apresentados na AGU - American Geophysical Union, maior conferência mundial em ciências geofísicas, atraindo mais de 24.000 cientistas da Terra e do espaço, educadores, estudantes e outros líderes. “Nesta técnica, primeiro retemos e analisamos os cloretos, para depois analisar os outros ânions, como o sulfato. Com uma técnica tradicional de cromatografia gasosa, o cloreto não permitiria a determinação do sulfato”, explica.

– Há muitos anos, o LABÁGUAS trabalha com águas de formação para a indústria do petróleo, o que requer uma aprimorada expertise. A água do mar, por si só, já tem um alto teor de salinidade, relacionada, em especial, com o íon cloreto. A água de formação é praticamente um selo antes da camada de petróleo, é uma água do mar superconcentrada, por conta da pressão, da temperatura e das próprias condições geológicas a que está submetida, explica a pesquisadora, e as águas de formação oriundas do pré-sal são um desafio ainda maior, pois suas concentrações se tornam ainda mais elevadas em termos de salinidade e dificultam a determinação de íons minoritários, mas extremamente importantes na caracterização destas amostras. Estas valiosas informações compõem o grande quebra-cabeça da exploração de petróleo offshore.

A determinação dos ânions é um dos subsídios para a caracterização da água, e a partir dela se pode tomar uma série de decisões, como a remoção do sulfato, um agente incrustante quando combinado com o bário. “É preciso que se tenha uma série de ferramentas analíticas para caracterizar uma água de produção, como a cromatografia, os ensaios de determinação de metais, de condições fisioquímicas, entre outros. A partir da caracterização são tomadas decisões em diferentes âmbitos: geológico, exploração, revestimentos dos poços, fluidos de perfuração utilizados. As características da formação vão subsidiar questões multidisciplinares.

José Marcus Godoy, Diogo Mendes e Gisele Tonietto integram o LABAGUAS da PUC-Rio e participaram do Beta Teste do Integrion, já em uso no laboratório José Marcus Godoy, Diogo Mendes e Gisele Tonietto integram o LABÁGUAS da PUC-Rio e participaram do Beta Teste do Integrion, já em uso no laboratório

Market seed da Thermo Fisher – Como consequência do reconhecimento da pesquisa de ponta e dos serviços prestados pelo Laboratório de Caracterização de Águas, no ano passado, Gisele Tonietto foi aos Estados Unidos, a convite da multinacional Thermo Fisher Scientific, para participar de testes de performance do equipamento Integrion. “Pela primeira vez, o Brasil foi convidado a efetuar um teste de performance. Foram dez pesquisadores escolhidos em todo o mundo, que receberam o equipamento antes de ser lançado, conta Gisele.

Ao longo de 2016, cada pesquisador realizou uma série de testes, com base em recomendações e protocolos; ao final dos protocolos, os pesquisadores foram orientados a utilizar o equipamento aplicando-o à sua realidade laboratorial. “O uso do equipamento foi bem-sucedido em termos de otimização de tempo de análise, robustez, melhoria de sensibilidade, interface amigável, entre outros benefícios. Sem dúvida, o Integrion agiliza a rotina laboratorial, que dá apoio às pesquisas”, avalia a professora.

Ao final, a PUC-Rio foi eleita um dos market seeds mundiais da empresa e escolhida para abrigar o equipamento. “Somos um showroom e um formador de opiniões para pesquisadores de todas as partes. Isso nos torna um polo difusor da tecnologia quando, ao mesmo tempo, somos beneficiados por ela”, comenta, acrescentando:

– Ser um espaço da Universidade a quem empresas de ponta outorgam equipamentos de última geração, – e assinar laudos e teses realizados nesses equipamentos - faz com que as empresas nos vejam como centro de referência, com a idoneidade e a autonomia científica que a PUC nos proporciona.

Ao término de seu doutorado, a professora Gisele Tonietto fez um acordo, endossado pelo professor Godoy, no qual a Agilent cedeu um equipamento semelhante ao que foi utilizado para desenvolvimento de sua tese para o LABÁGUAS, em regime de comodato. Hoje, o equipamento já foi incorporado ao patrimônio da PUC-Rio.

A participação nas avalições do Integrion também renderá uma aplication note no catálogo da Thermo Fisher, que está sendo escrita em conjunto com a empresa. O testemunho da professora Gisele pode ser assistido em: http://info1.thermoscientific.com/integrion#&page=testimonials.

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