La solution à base de nanoparticules extrait les dernières gouttes d'huile de l'eau de puits

Anonim

Le pétrole et l'eau ont tendance à se séparer, mais ils se mélangent assez bien pour former des émulsions huile-dans-eau stables dans l'eau produite à partir des réservoirs de pétrole pour devenir un problème. Les scientifiques de l'université de Rice ont mis au point une solution à base de nanoparticules qui élimine de manière fiable plus de 99% de l'huile émulsionnée restante après le traitement.

Le laboratoire Rice de l’ingénieur chimiste Sibani Lisa Biswal a fabriqué un composé de nanoparticules magnétiques qui sépare efficacement les gouttelettes de pétrole brut de l’eau produite, qui se sont avérées difficiles à éliminer avec les méthodes actuelles.

La recherche est détaillée dans un article publié dans la revue Environmental Society: Water Research & Technology de la Royal Society of Chemistry.

L'eau produite provient des puits de production et du pétrole. Il comprend souvent des produits chimiques et des agents de surface pompés dans un réservoir pour pousser l'huile à la surface à partir de minuscules pores ou de fissures, naturelles ou fracturées, profondément souterraines. Sous la pression et la présence de surfactants savonneux, une partie de l’huile et de l’eau forment des émulsions stables qui s’accrochent jusqu’à la surface.

Bien que des méthodes existent pour séparer la plus grande partie du pétrole du flux de production, les ingénieurs de Shell Global Solutions, qui ont sponsorisé le projet, ont déclaré à Biswal et à son équipe que les 5% de pétrole restants ont tendance à rester émulsifiés.

"Les produits chimiques injectés et les surfactants naturels dans le pétrole brut peuvent souvent stabiliser chimiquement l'interface huile-eau, entraînant de petites gouttelettes d'huile dans l'eau, difficiles à briser", a déclaré Biswal, professeur agrégé d'ingénierie chimique et biomoléculaire. et nano-ingénierie.

L'expérience du laboratoire Rice avec les particules magnétiques et l'expertise en amines, grâce à l'ancien chercheur postdoctoral et auteur principal Qing Wang, l'ont amené à combiner des techniques. Les chercheurs ont ajouté des amines à des nanoparticules de fer magnétiques. Les amines ont une charge positive qui aide les nanoparticules à trouver des gouttelettes d’huile chargées négativement. Une fois qu'ils le font, les nanoparticules se lient à l'huile. Les aimants peuvent alors extraire les gouttelettes et les nanoparticules de la solution.

"Il est souvent difficile de concevoir des nanoparticules qui ne se contentent pas d'agréger dans les salinités élevées que l'on trouve généralement dans les fluides des réservoirs, mais elles sont relativement stables dans l'eau produite", a déclaré M. Biswal.

Les nanoparticules améliorées ont été testées sur des émulsions fabriquées en laboratoire avec de l'huile modèle ainsi que du pétrole brut.

Dans les deux cas, les chercheurs ont inséré des nanoparticules dans les émulsions, qu’elles ont simplement secouées à la main et à la machine pour rompre les liaisons huile-eau et créer des liaisons huile-nanoparticules en quelques minutes. Une partie de l'huile flottait vers le haut, alors que placer le tube à essai sur un aimant attirait les nanotubes infusés vers le bas, laissant une eau claire entre les deux.

Mieux encore, selon M. Biswal, les nanoparticules peuvent être lavées avec un solvant et réutilisées pendant que l’huile peut être récupérée. Les chercheurs ont détaillé six cycles de charge-décharge réussis de leur composé et soupçonnaient qu'il resterait efficace pour beaucoup d'autres.

Elle a déclaré que son laboratoire conçoit un réacteur à circulation continue pour traiter l’eau de production en vrac et recycler automatiquement les nanoparticules. Cela serait utile pour l'industrie et pour des sites tels que les plates-formes pétrolières offshore, où l'eau traitée pourrait être renvoyée dans l'océan.

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