Des chercheurs du Texas A&M Energy Institute et du Artie McFerrin Department of Chemical Engineering mènent une initiative majeure visant à réduire la quantité d'eau nécessaire au processus d'extraction du gaz naturel, et traiter les eaux usées afin qu'elles puissent être réutilisées en toute sécurité. Depuis le début des années 2000, la fracturation hydraulique est le principal procédé d'extraction de gaz naturel aux États-Unis. L'efficacité du procédé et l'accès à des réserves importantes ont conduit à une croissance économique substantielle grâce à l'utilisation du gaz de schiste dans la production d'électricité et dans la production d'une grande variété de produits chimiques à valeur ajoutée. Alors que la fracturation hydraulique est extrêmement efficace, le processus nécessite de grandes quantités d'eau, qui varie généralement de deux à sept millions de gallons par puits. Une fois cette eau utilisée dans le processus d'extraction, il remonte à la surface sous forme d'eaux usées, contenant des contaminants naturels comme le radium, sels, métaux et divers produits chimiques utilisés dans le processus. Ces eaux usées sont généralement expédiées hors site pour traitement ou injectées dans un puits profond pour élimination.

L'impact potentiel sur l'industrie et la vie quotidienne est énorme. « Le projet améliorera la qualité de vie des communautés adjacentes à la production de gaz de schiste, fournira une feuille de route stratégique pour la gestion rentable des eaux usées de gaz de schiste, et aidera les producteurs de gaz à fonctionner de manière plus durable, " a déclaré le Dr Mahmoud El-Halwagi.

El-Halwagi est professeur, titulaire de la chaire Bryan Research and Engineering en génie chimique et directeur général du Centre de recherche sur les gaz et les carburants de la Texas A&M Engineering Experiment Station (GFRC) est le chercheur principal (PI) d'un projet de recherche du Département de l'énergie (DOE) intitulé, « Déployer Intensifié, Automatique, Mobile, Conceptions opérationnelles et nouvelles (DIAMOND) pour le traitement des eaux usées des gaz de schiste, " s'est concentré sur le développement d'approches intégrées de conception et d'exploitation de systèmes modulaires pouvant être déployés dans le traitement des eaux usées de fracturation hydraulique.

L'équipe de chercheurs de Texas A&M collabore à ce projet de 5,3 millions de dollars avec des partenaires de l'Université de Pittsburgh, L'Université du Texas à Austin, et la technologie de l'eau propre des États-Unis. "Le projet vise à développer de nouvelles technologies et des systèmes intégrés qui conduiront à un changement de paradigme dans la gestion des eaux usées de gaz de schiste, réduction des coûts, préserver les ressources naturelles, et l'amélioration de l'impact environnemental, " a déclaré El-Halwagi.

Alors que le traitement des eaux usées est actuellement utilisé, il est souvent d'un coût prohibitif et rarement utilisé. En outre, les caractéristiques des eaux usées varient énormément d'un puits de gaz naturel à l'autre. Cependant, selon le Dr Joseph Sang-II Kwon, professeur assistant au département de génie chimique et co-PI sur le projet, la nature variable de chaque puits présente une opportunité unique d'utiliser des systèmes modulaires. "La nature modulaire des systèmes proposés tiendra compte de la variabilité de puits à puits telles que les conditions géologiques, réglementations régionales, proximité et capacité des installations de traitement, etc., " a déclaré Kwon.

D'abord, l'équipe examinera et modélisera les caractéristiques dynamiques des eaux usées, et développer des outils assistés par ordinateur pour rationaliser le processus de modélisation. Une fois les eaux usées caractérisées, l'équipe évaluera toutes les options conventionnelles de traitement des eaux usées :prétraitement de l'eau, osmose inverse, flottaison, entre autres - et effectuer des tests expérimentaux et du prototypage avec de nouvelles technologies modulaires - distillation membranaire, systèmes RO à contre-courant, de nouveaux liquides ioniques avec un contacteur à membrane polymère, et les champs électromagnétiques. Cette expérimentation et ces tests détermineront l'approche la plus efficace pour traiter les différentes caractéristiques des eaux usées d'un puits à l'autre. L'impact environnemental des différentes approches sera pris en compte.

Selon le Dr Debalina Sengupta, directeur associé du GFRC, le cycle de vie des options est critique pour la durabilité des options choisies. "Quand les technologies sont considérées, nous sommes rarement en mesure de prendre en compte tous les aspects de durabilité qui le rendent vraiment réalisable. Le projet DIAMOND considérera la véritable durabilité des options technologiques, et fournira la plate-forme pour prédire et tester les options futures."