Tatiana Danelon de Assis, da UFJF, foi a vencedora do Prêmio Marco Antônio Raupp com pesquisa sobre escoamento de espuma estabilizada por nanopartículas em meios porosos
A Sociedade Brasileira de Matemática Aplicada e Computacional (SBMAC) reafirma, a cada edição de seus prêmios institucionais, o compromisso com a valorização da excelência acadêmica e o incentivo a jovens pesquisadores que se destacam em suas áreas. Na edição de 2025, o Prêmio Marco Antônio Raupp – voltado às melhores teses de Doutorado – foi concedido a Tatiana Danelon de Assis, da Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF).
Seu trabalho, intitulado ‘Modeling nanoparticle-stabilized foam flow in porous media: Mathematical analysis and uncertainty quantification’, combina inovação teórica com impacto prático. Ela desenvolveu modelos matemáticos para estudar o escoamento de espuma estabilizada por nanopartículas em meios porosos, tema com aplicações em áreas estratégicas como recuperação de petróleo, remediação ambiental e armazenamento geológico de CO₂.
A modelagem matemática foi usada para entender fenômenos como a retenção de partículas e a mobilidade do fluido, com foco na eficiência e viabilidade de aplicações no campo.
“Nosso objetivo foi entender em que condições esse tipo de estratégia pode funcionar melhor, orientando desenvolvimentos futuros e decisões de campo mais sustentáveis”, explica a doutora em Modelagem Computacional pela UFJF.
Origem da pesquisa: uma lacuna na literatura
A escolha do tema surgiu no início do doutorado, quando Tatiana teve a chance de integrar um projeto financiado pela Shell Brasil e com apoio da Fundação de Apoio e Desenvolvimento ao Ensino, Pesquisa e Extensão (FADEPE), voltado à modelagem de injeção de espuma em reservatórios. O coordenador da iniciativa, o professor Grigori Chapiro, seria o orientador de sua tese e naquele momento apresentou várias alternativas de pesquisa, todas relacionadas ao escoamento de espuma em meios porosos.
“Entre as opções, o uso de nanopartículas me chamou muito a atenção pela novidade e pelo potencial inovador do tema. Era um campo novo, com poucos modelos matemáticos disponíveis e praticamente nenhuma abordagem analítica rigorosa — isso me motivou a seguir por esse caminho”, conta a pesquisadora.
Tatiana explica que a espuma é usada como uma forma de controlar o escoamento de gás em rochas porosas, evitando que ele avance de forma desigual e perca eficiência. “Adicionar nanopartículas ajuda a estabilizar as bolhas da espuma, fazendo com que ela dure mais e empurre o fluido desejado de forma mais uniforme, como um efeito pistão”, complementa.
Contribuições técnicas e ineditismo
No trabalho, Tatiana propôs um modelo matemático inédito, simples o suficiente para permitir soluções analíticas exatas, mas ainda capaz de capturar os principais mecanismos envolvidos no escoamento. Foi o primeiro modelo com solução exata publicado sobre esse fenômeno.
“Nosso objetivo prático foi avaliar como a concentração de nanopartículas influencia a eficiência do escoamento e identificar condições em que seu uso é mais ou menos vantajoso. Também usamos técnicas estatísticas para entender como as incertezas nos parâmetros experimentais afetam as previsões do modelo”, detalha ela.
O modelo principal foi formulado como um sistema de equações diferenciais parciais com leis de conservação não estritamente hiperbólicas. Com isso, foi possível construir soluções compostas por ondas de choque, rarefações e descontinuidades de contato.
Em variações posteriores, Tatiana analisou o impacto da retenção de nanopartículas — fenômeno que reduz a permeabilidade do meio e altera significativamente a pressão e o comportamento do escoamento.
“Demonstramos, por exemplo, que negligenciar a retenção leva à subestimação significativa da pressão, o que pode comprometer o planejamento de experimentos e testes em campo, já que os equipamentos têm limites técnicos para suportar essa pressão”, alerta.
A análise estatística também mostrou que o efeito das nanopartículas é maior do que a variabilidade natural do sistema, o que significa que sua influência é estatisticamente detectável e não será mascarada quando os experimentos forem repetidos — informação essencial para a transição dos modelos teóricos para aplicações reais.
Aplicações e impacto ambiental
Os resultados da pesquisa ajudam a orientar o planejamento de experimentos futuros, reduzindo tentativas e erros, e otimizando recursos. Tatiana identificou, por exemplo, quais condições iniciais e de injeção maximizam o efeito das nanopartículas e em que cenários seu uso se torna irrelevante.
“Pesquisas como a nossa ajudam a entender em que condições estratégias com espuma estabilizada por nanopartículas funcionam melhor. Isso pode influenciar decisões mais sustentáveis no setor energético e ambiental”, resume.
A tese também está alinhada com desafios atuais da indústria, como a reinjeção de CO₂ em campos do pré-sal brasileiro. A técnica estudada pode tornar essa reinjeção mais eficiente, contribuindo não só para aumentar a recuperação de petróleo, mas também para mitigar impactos ambientais.
De São João Nepomuceno à docência na UFJF
Natural de São João Nepomuceno (MG), Tatiana mudou-se para Juiz de Fora aos 14 anos, para cursar o ensino médio técnico. Foi multimedalhista da Olimpíada Brasileira de Matemática das Escolas Públicas (OBMEP) e participou do Programa de Iniciação Científica e Mestrado (PICME), voltado à formação avançada em Matemática. Graduou-se em Engenharia Civil pela UFJF, onde também realizou mestrado em Matemática e doutorado em Modelagem Computacional.
A tese, orientada por Grigori Chapiro, foi defendida com nove meses de antecedência para que Tatiana pudesse assumir o cargo de professora no Departamento de Mecânica Aplicada e Computacional da instituição.
Durante seu doutorado, a mineira destacou-se por suas contribuições relevantes à pesquisa científica, sendo reconhecida com importantes premiações nacionais e internacionais. Em 2024, recebeu menção honrosa no Prêmio Professor Francisco Duarte Moura Neto durante o XXVII Encontro Nacional de Modelagem Computacional e o XV Encontro de Ciência e Tecnologia de Materiais, ambos realizados em Ilhéus (BA). No ano seguinte, foi contemplada com o Invited Student Paper Award na 17ª edição do Annual Meeting & Conference Courses on Porous Media, em Albuquerque, nos Estados Unidos, evidenciando o impacto e a excelência de seu trabalho na área.
“Venho de uma família simples, onde o ensino superior só chegou na minha geração. Já era muito mais do que eu sonhava em concluir o doutorado. Ganhar esse prêmio torna tudo ainda mais especial”, afirma.
Olhar para o futuro
Nos próximos anos, Tatiana pretende avançar mais na parte numérica, usando simuladores mais realistas, combinando abordagens teóricas e computacionais. Ela também quer explorar colaborações multidisciplinares e ampliar sua atuação acadêmica como docente.
“A Matemática Aplicada vive na fronteira entre teoria e prática. Um dia estamos demonstrando teoremas, no outro, pensando na pressão que um equipamento aguenta em campo. E essa mistura é o que a torna tão fascinante”, reflete
A jovem premiada também deixa um recado aos futuros pesquisadores: “Não ter clareza no início é normal. Experimente, mude de rota se necessário. Nenhum conhecimento é perdido. E, especialmente na matemática aplicada, busque sempre a troca com outras áreas. A solução de problemas reais exige essa conexão.”
O reconhecimento da SBMAC à tese de Tatiana Danelon de Assis não apenas celebra uma contribuição científica de alto nível, como reforça o papel da Matemática Aplicada na construção de soluções concretas para desafios ambientais e industriais. Ao valorizar trajetórias como a dela, a entidade reafirma seu compromisso com a formação de uma nova geração de pesquisadores, preparada para atuar com rigor, criatividade e impacto real.