Deux chercheurs de la Colorado State University examinent comment les nanoparticules se déplacent sous terre, connaissances qui pourraient éventuellement aider à améliorer la récupération dans les champs pétrolifères et découvrir où se déplacent les produits chimiques de fracturation hydraulique.

Viviane Li, professeur adjoint au Département de design et de marchandisage, et William Sanford, professeur agrégé au Département de géosciences, tentent de trouver des modèles dans la façon dont certaines nanoparticules se déplacent sous terre. En cas de succès, ils pourraient entraîner les nanoparticules à indiquer quand des produits chimiques spécifiques sont présents dans le sous-sol, y compris ceux trouvés dans les dépôts d'eau souterraine. Ces nanoparticules "intelligentes" modifiées, appelés traceurs, pourrait détecter des niveaux de pH élevés ou la présence de produits chimiques de fracturation hydraulique.

Dans la phase initiale de leurs recherches, financé par une subvention du CSU Water Center, Li et Sanford testent leur nanoparticule de carbone spécialement conçue pour voir comment elle se déplace dans le sol. Une fois qu'ils ont compris comment la particule se déplace à travers un certain nombre d'environnements souterrains, il pourrait éventuellement être utilisé pour rechercher des produits chimiques dans certains des environnements souterrains les plus hostiles de la planète.

"Nous voulons aussi voir comment les nanoparticules affectent la composition du milieu naturel et comment certains éléments trouvés dans le sol modifient la composition de la nanoparticule, " expliqua Li.

Température, saturation en eau, et la composition physique et chimique du sol sont les principaux facteurs qui peuvent altérer le mouvement des nanoparticules.

Pratique controversée

La fracturation hydraulique des puits a provoqué une tempête politique ces dernières années, car les résidents du Colorado ont remis en question les risques pour la santé et la sécurité de l'injection de produits chimiques dans le sol pour libérer le pétrole et le gaz naturel. Il y a encore un débat sur la question de savoir si ces produits chimiques nuisent à l'environnement, et une question où vont les produits chimiques après l'injection, craignant qu'ils ne contaminent les réserves d'eau souterraine.

À l'aide de traceurs, Li et Sanford pensent qu'ils pourraient injecter les particules dans la terre à proximité des sites de fracturation hydraulique et leur permettre de suivre les voies d'écoulement des eaux souterraines jusqu'à une certaine distance du site d'injection. Si les traceurs récupérés sont fluorescents, ils réagissent au produit chimique de fracturation qu'ils ont été conçus pour détecter, démontrant le chemin parcouru par ces produits chimiques.

Dans la continuité des travaux post-doctoraux de Li, ces traceurs pourraient également être utilisés pour améliorer la récupération du pétrole des réserves profondes de la terre, qui permettrait aux scientifiques d'augmenter la quantité de pétrole pompable, gain de temps et d'argent sur le forage de nouveaux puits.

« Seuls 50 % environ des réservoirs de pétrole de la planète sont exploités, ", a déclaré Li. "Avec le potentiel de drainer rapidement les réserves de pétrole actuelles, la nécessité d'améliorer la récupération du pétrole et de trouver les autres 50 pour cent cachés devient extrêmement importante."

Des conditions difficiles

Cependant, ces réservoirs sont souvent très profonds dans le sol et peuvent abriter des conditions extrêmes qui rendent difficile la survie des nanoparticules. De nombreuses nanoparticules qui ont été développées ne peuvent pas résister à la forte salinité de la réserve de pétrole et se détériorent au cours du processus de recherche du pétrole. Cependant, Li et Sanford pensent avoir conçu une nanoparticule qui peut à la fois survivre dans un environnement hostile et conserver ses capacités intelligentes pendant une longue période.

« Les utilisations de ces nanoparticules sont potentiellement assez étendues, " a expliqué Sanford. " En créant des particules intelligentes, nous pouvons voir comment les contaminants sont distribués dans le sous-sol, la récupération des minéraux économiques dans l'eau peut se faire, et les utilisations dans l'industrie pétrolière sont multiples."

Encore aux premiers stades de la recherche, Li et Sanford font breveter leur nouvelle nanoparticule et continuent de la tester en vue d'études sur le terrain.