Les ingénieurs de l'Université Rice ont développé des nanoparticules magnétiques qui séparent les dernières gouttelettes de pétrole de l'eau produite dans les puits. Les particules aspirent la majeure partie de l'huile et sont ensuite attirées par l'aimant, comme démontré ici. Crédit :Jeff Fitlow/Université Rice
L'huile et l'eau ont tendance à se séparer, mais ils se mélangent suffisamment bien pour former des émulsions stables d'huile dans l'eau dans l'eau produite à partir des réservoirs de pétrole pour devenir un problème. Les scientifiques de l'Université Rice ont développé une solution à base de nanoparticules qui élimine de manière fiable plus de 99% de l'huile émulsifiée qui reste après la fin d'un autre 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 s'est avérée difficile à éliminer avec les méthodes actuelles.
La recherche est détaillée dans un article de la revue Royal Society of Chemistry Sciences de l'environnement :recherche et technologie de l'eau .
L'eau produite provient des puits de production avec le pétrole. Il comprend souvent des produits chimiques et des tensioactifs pompés dans un réservoir pour pousser l'huile à la surface à partir de minuscules pores ou fissures, naturel ou fracturé, profond souterrain. Sous pression et en présence de tensioactifs savonneux, une partie de l'huile et de l'eau forment des émulsions stables qui s'accrochent jusqu'à la surface.
Bien qu'il existe des méthodes pour séparer la majeure partie du pétrole du flux de production, ingénieurs chez Shell Global Solutions, qui a parrainé le projet, a déclaré à Biswal et à son équipe que les 5 derniers pour cent de pétrole ont tendance à rester obstinément émulsionnés avec peu de chance d'être récupérés.
"Les produits chimiques injectés et les tensioactifs naturels dans le pétrole brut peuvent souvent stabiliser chimiquement l'interface huile-eau, conduisant à de petites gouttelettes d'huile dans l'eau qui sont difficiles à briser, " dit Biswal, professeur agrégé de génie chimique et biomoléculaire et de science des matériaux et nano-ingénierie.
L'expérience du Rice lab sur les particules magnétiques et l'expertise sur les amines, avec l'aimable autorisation de l'ancien chercheur postdoctoral et auteur principal Qing Wang, l'a conduit à combiner des techniques. Les chercheurs ont ajouté des amines aux nanoparticules de fer magnétiques. Les amines portent 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 sont alors capables d'extraire les gouttelettes et les nanoparticules de la solution.
"Il est souvent difficile de concevoir des nanoparticules qui ne s'agrègent pas simplement dans les hautes salinités que l'on trouve généralement dans les fluides des réservoirs, mais ceux-ci sont assez stables dans l'eau produite, " a déclaré 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'ils ont simplement secoués 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, tout en plaçant le tube à essai sur un aimant a tiré les nanotubes infusés vers le bas, laissant de l'eau claire entre les deux.
La chercheuse scientifique sur le riz Maura Puerto et l'ancienne élève Qing Wang préparent un échantillon à tester dans le laboratoire Rice de Sibani Lisa Biswal. L'équipe a créé une méthode qui utilise des nanoparticules magnétiques pour extraire les dernières gouttes de pétrole de l'eau produite dans les puits. Crédit :Jeff Fitlow/Université Rice
Le meilleur de tous, Biswal a dit, les nanoparticules peuvent être lavées avec un solvant et réutilisées tandis que l'huile peut être récupérée. Les chercheurs ont détaillé six cycles de charge-décharge réussis de leur composé et soupçonnent qu'il restera efficace pour beaucoup d'autres.
Elle a déclaré que son laboratoire concevait un réacteur à écoulement continu pour traiter l'eau produite en vrac et recycler automatiquement les nanoparticules. Ce serait précieux pour l'industrie et pour des sites comme les plates-formes pétrolières offshore, où l'eau traitée pourrait être renvoyée dans l'océan.
