I ricercatori del Texas A&M Energy Institute e del Dipartimento di ingegneria chimica Artie McFerrin stanno conducendo un'importante iniziativa per ridurre la quantità di acqua necessaria nel processo di estrazione del gas naturale, e per trattare le acque reflue in modo che siano sicure per il riutilizzo. Dai primi anni 2000, la fratturazione idraulica è stato il principale processo di estrazione del gas naturale negli Stati Uniti. L'efficacia del processo e l'accesso a importanti riserve hanno portato a una crescita economica sostanziale attraverso l'uso del gas di scisto nella generazione di elettricità e nella produzione di un'ampia varietà di prodotti chimici a valore aggiunto. Mentre la fratturazione idraulica è estremamente efficace, il processo richiede grandi quantità di acqua, che in genere varia da due a sette milioni di galloni per pozzo. Dopo che questa acqua è stata utilizzata nel processo di estrazione, ritorna in superficie come acque reflue, contenenti contaminanti naturali come il radio, sali, metalli e vari prodotti chimici utilizzati nel processo. Queste acque reflue vengono solitamente spedite fuori sede per il trattamento o iniettate in un pozzo profondo per lo smaltimento.

Il potenziale impatto sull'industria e sulla vita quotidiana è enorme. "Il progetto migliorerà la qualità della vita per le comunità adiacenti alla produzione di gas di scisto, fornirà una tabella di marcia strategica per la gestione efficiente in termini di costi delle acque reflue del gas di scisto, e aiuterà i produttori di gas a operare in modo più sostenibile, " ha detto il dottor Mahmoud El-Halwagi.

El-Halwagi è professore, titolare della Bryan Research and Engineering Chair in Chemical Engineering e amministratore delegato del Gas and Fuels Research Center (GFRC) della Texas A&M Engineering Experiment Station è il principale investigatore (PI) di un progetto di ricerca del Dipartimento dell'Energia (DOE) intitolato, "Distribuzione intensificata, automatizzato, Mobile, Disegni operativi e innovativi (DIAMOND) per il trattamento delle acque reflue del gas di scisto, " focalizzato sullo sviluppo di approcci progettuali e operativi integrati per sistemi modulari che possono essere impiegati nel trattamento delle acque reflue di fratturazione idraulica.

Il team di ricercatori della Texas A&M sta collaborando a questo progetto da 5,3 milioni di dollari con i partner dell'Università di Pittsburgh, L'Università del Texas ad Austin, e US Clean Water Technology. "Il progetto mira a sviluppare nuove tecnologie e sistemi integrati che porteranno a un cambio di paradigma nella gestione delle acque reflue del gas di scisto, riduzione dei costi, conservazione delle risorse naturali, e migliorare l'impatto ambientale, " disse El Halwagi.

Mentre il trattamento delle acque reflue è attualmente utilizzato, è spesso proibitivo e raramente utilizzato. Inoltre, le caratteristiche delle acque reflue variano enormemente da un pozzo di gas naturale all'altro. Però, secondo il dottor Joseph Sang-II Kwon, professore assistente nel dipartimento di ingegneria chimica e co-PI sul progetto, la natura variabile di ciascun pozzo offre un'opportunità unica di utilizzare sistemi modulari. "La natura modulare dei sistemi proposti si prenderà cura della variabilità da pozzo a pozzo come le condizioni geologiche, regolamenti regionali, vicinanza e capacità degli impianti di trattamento, eccetera., "Ha detto Kwon.

Primo, il team esaminerà e modellerà le caratteristiche dinamiche delle acque reflue, e sviluppare strumenti assistiti da computer per semplificare il processo di modellazione. Una volta che le acque reflue sono state caratterizzate, il team valuterà tutte le opzioni di trattamento delle acque reflue convenzionali:pretrattamento dell'acqua, osmosi inversa, galleggiamento, tra gli altri, ed eseguire test sperimentali e prototipazione con nuove tecnologie modulari, distillazione a membrana, sistemi RO in controcorrente, nuovi liquidi ionici con un contattore a membrana polimerica, e campi elettromagnetici. Questa sperimentazione e test determineranno l'approccio più efficace per trattare le diverse caratteristiche delle acque reflue da pozzo a pozzo. Verrà considerato l'impatto ambientale dei diversi approcci.

Secondo la dottoressa Debalina Sengupta, direttore associato della GFRC, il ciclo di vita delle opzioni è fondamentale per la sostenibilità delle opzioni scelte. "Quando si considerano le tecnologie, raramente riusciamo a tenere conto di tutti gli aspetti di sostenibilità che la rendono veramente fattibile. Il progetto DIAMOND prenderà in considerazione la vera sostenibilità delle opzioni tecnologiche, e fornirà la piattaforma per prevedere e testare le opzioni future".