Les nanoreporters fluorescents créés à l'Université Rice peuvent indiquer aux producteurs de pétrole à quel point un réservoir est « acide » en fonction de sa teneur en sulfure d'hydrogène. Cliquez pour agrandir l'image. Crédit :Chih-Chau Hwang
(Phys.org) — Des scientifiques de l'Université Rice ont créé un détecteur à l'échelle nanométrique qui vérifie et signale la présence de sulfure d'hydrogène dans le pétrole brut et le gaz naturel alors qu'ils sont encore dans le sol.
Le nanoreporter est basé sur un matériau de carbone de taille nanométrique développé par un consortium de laboratoires Rice dirigé par le chimiste James Tour et fait l'objet d'un nouvel article publié ce mois-ci dans la revue American Chemical Society. Matériaux et interfaces appliqués ACS .
Une exposition limitée au sulfure d'hydrogène provoque des maux de gorge, essoufflement et vertiges, selon les chercheurs. Le nez humain devient rapidement désensibilisé au sulfure d'hydrogène, conduisant à une incapacité à détecter des concentrations plus élevées. Cela peut être fatal, ils ont dit.
D'un autre côté, le sulfure d'hydrogène est également une molécule de signalisation biologiquement importante dans les processus qui incluent la douleur et l'inflammation. Tour a déclaré que les chimistes ont synthétisé des sondes fluorescentes pour le détecter dans le corps. L'équipe Rice a capitalisé sur ce travail en utilisant les sondes pour créer des détecteurs de fond pour les champs pétrolifères.
Le pétrole brut et le gaz naturel contiennent intrinsèquement du sulfure d'hydrogène, qui dégage une odeur "d'oeuf pourri". Même une trace de 1 pour cent de soufre transforme le pétrole en ce qu'on appelle "le brut acide, " qui est toxique et corrode les pipelines et les navires de transport, Tour dit. Les étapes supplémentaires requises pour transformer le brut acide en brut « doux » sont coûteuses.
Une image au microscope électronique montre des nanoparticules de noir de carbone modifiées par l'ajout d'alcool polyvinylique pour la détection en fond de trou de sulfure d'hydrogène dans les puits de pétrole et de gaz. Cliquez pour agrandir l'image. Crédit :le Tour Group
"Il est donc important de connaître le contenu de ce que vous pompez du sol, et le plus tôt sera le mieux, ", a déclaré la tournée.
Dirigé par Rice professeurs Tour, Michael Wong et Mason Tomson et la chercheuse Amy Kan, l'université a été la pionnière des efforts pour recueillir des informations sur les champs pétrolifères grâce à l'utilisation de nanoreporters. Les nanoreporters ont été conçus pour détecter et signaler la présence et la quantité de pétrole dans un puits qui pourraient autrement être difficiles à évaluer.
Maintenant la même équipe, rejoint par le chimiste Angel Martí, utilise thermiquement stable, soluble, très mobile, nanoreporters à base de noir de carbone modifiés pour rechercher le sulfure d'hydrogène et rapporter les résultats immédiatement après leur retour à la surface.
Lorsqu'il est exposé au sulfure d'hydrogène, les propriétés fluorescentes des nanoparticules changent immédiatement. Lorsqu'il est pompé d'un puits de production, les particules peuvent être analysées avec un spectromètre pour déterminer le niveau de contamination.
"Cet article est un grand pas parce que nous faisons en sorte que nos nanoreporters détectent quelque chose qui n'est pas du pétrole, " Wong a dit, suggérant la possibilité que les nanoparticules puissent un jour capturer des composés soufrés avant de pouvoir être pompés vers la surface. "Même si ce n'est pas rentable, le simple fait d'avoir des informations sur la teneur en soufre peut suffire à informer une entreprise, « Bonchons bien et passons à un site plus propre. »
Un examen plus approfondi des nano reporters de sulfure d'hydrogène de Rice. Cliquez pour agrandir l'image. Crédit :le Tour Group
La modification des particules avec de l'alcool polyvinylique (PVA) commun a été la clé pour rendre les nanoreporters stables à des températures aussi élevées que 100 degrés Celsius (212 degrés Fahrenheit). Essais dans des lits de grès ou avec de la vraie dolomie koweïtienne, pour imiter les environnements des champs pétrolifères, a aidé l'équipe à perfectionner la taille et la formule des nanoreporters les plus susceptibles de survivre à un voyage dans les profondeurs et de revenir avec des données.
"Nous avons trouvé que plus les chaînes polymères PVA étaient longues, plus les nanoparticules étaient stables aux températures élevées auxquelles elles sont soumises, " a déclaré l'étudiant diplômé de Rice Chih-Chau Hwang, co-auteur principal de l'article avec un autre étudiant diplômé Gedeng Ruan.
"La méthode de détection est si sensible que de grandes quantités de nanoreporters n'ont pas besoin d'être pompées dans le fond, " Tour a déclaré. "C'est extrêmement important pour les travailleurs sur le terrain à savoir pour les aspects de la sécurité, durée de vie de l'équipement et valeur de l'huile offerte."
