I pozzi di gas naturale che perdono sono considerati una potenziale fonte di emissioni di metano, e una nuova miscela di cemento nanomateriale potrebbe fornire un efficace, soluzione conveniente per sigillare questi pozzi, secondo un team di scienziati della Penn State.

"Abbiamo inventato un cemento molto flessibile che è più resistente alla fessurazione, " disse Arash Dahi Taleghani, professore associato di ingegneria petrolifera alla Penn State. "Questo è importante perché ci sono milioni di pozzi orfani e abbandonati in tutto il mondo, e le crepe negli involucri possono consentire al metano di fuoriuscire nell'ambiente".

Quando vengono perforati pozzi di gas naturale, il cemento viene utilizzato per fissare il tubo, o involucro, alla roccia circostante, creando un sigillo che impedisce al metano di migrare nel sottosuolo poco profondo, dove potrebbe entrare nei corsi d'acqua, o l'atmosfera, dove è un potente gas serra, hanno detto gli scienziati.

I pozzi possono estendersi per chilometri sottoterra e nel tempo le variazioni di temperatura e pressione possono degradare il cemento, provocando la formazione di crepe. Gli scienziati hanno affermato che le riparazioni comportano l'iniezione di cemento in aree molto strette tra l'involucro e la roccia, richiedono cemento speciale.

"In costruzione, puoi semplicemente mescolare il cemento e versarlo, ma per sigillare questi pozzi stai cementando un'area che ha lo spessore di meno di un millimetro, o quello di un pezzo di nastro, " Ha detto Dahi Taleghani. "Essere in grado di pompare meglio il cemento attraverso questi spazi molto ristretti da cui le molecole di metano possono sfuggire è la bellezza di questo lavoro".

L'aggiunta di grafite quasi bidimensionale ha creato una miscela di cemento che riempiva meglio questi spazi ristretti e che era anche più forte e più resistente, gli scienziati hanno scoperto. Recentemente hanno riportato i loro risultati nel International Journal of Greenhouse Gas Control . Maryam Tabatabaei, borsista post-dottorato presso il Dipartimento di Ingegneria Energetica e Minerale della Famiglia John e Willie Leone, contribuito anche a questa ricerca.

Gli scienziati hanno sviluppato un processo in più fasi per distribuire uniformemente i fogli del nanomateriale in un impasto liquido di cemento. Trattando prima la grafite con prodotti chimici, gli scienziati sono stati in grado di modificare le sue proprietà superficiali in modo che il materiale si dissolvesse in acqua invece di respingerlo.

"Se versiamo questo materiale nell'acqua e lo mescoliamo, queste piccole particelle hanno la tendenza ad aderire e formare un conglomerato, " Ha detto Dahi Taleghani. "Se non si disperdono in modo uniforme, la grafite non è così forte all'interno del cemento".

La miscela cementizia può essere utilizzata in pozzi attivi non convenzionali come quelli che si trovano nel giacimento di gas Marcellus Shale, o per sigillare pozzi di gas orfani e abbandonati, hanno detto gli scienziati. Mostra anche una promessa per l'uso nella tecnologia di cattura e stoccaggio dell'anidride carbonica.

La grafite è più conveniente di altri nanomateriali precedentemente utilizzati per migliorare le prestazioni del cemento. Inoltre, è necessario pochissimo materiale per rinforzare il cemento, hanno detto gli scienziati.

"Considerando il basso costo della quantità di nanopiastrine di grafite necessarie per questo test, questa tecnologia può fornire una soluzione economica per l'industria per affrontare eventuali problemi di cementazione sul campo, " Ha detto Dahi Taleghani.