I nanoreporter fluorescenti creati alla Rice University possono dire ai produttori di petrolio quanto sia "acido" un serbatoio in base al suo contenuto di idrogeno solforato. Clicca per l'immagine ingrandita. Attestazione:Chih-Chau Hwang
(Phys.org) —Gli scienziati della Rice University hanno creato un rilevatore su nanoscala che controlla e segnala la presenza di idrogeno solforato nel petrolio greggio e nel gas naturale mentre sono ancora nel terreno.
Il nanoreporter si basa su un materiale di carbonio di dimensioni nanometriche sviluppato da un consorzio di laboratori Rice guidati dal chimico James Tour ed è oggetto di un nuovo articolo pubblicato questo mese sulla rivista dell'American Chemical Society Materiali e interfacce applicati ACS .
L'esposizione limitata all'idrogeno solforato provoca mal di gola, mancanza di respiro e vertigini, secondo i ricercatori. Il naso umano diventa rapidamente desensibilizzato all'idrogeno solforato, portando all'incapacità di rilevare concentrazioni più elevate. che può essere fatale, loro hanno detto.
Il rovescio della medaglia, l'idrogeno solforato è anche una molecola di segnalazione biologicamente importante nei processi che includono dolore e infiammazione. Tour ha detto che i chimici hanno sintetizzato sonde fluorescenti per rilevarlo nel corpo. Il team di Rice ha sfruttato questo lavoro utilizzando le sonde per creare rilevatori di pozzi per i giacimenti petroliferi.
Il petrolio greggio e il gas naturale contengono intrinsecamente idrogeno solforato, che emana un odore di "uovo marcio". Anche una traccia dell'1% di zolfo trasforma il petrolio in quello che è noto come "greggio acido, " che è tossico e corrode le condutture e le navi da trasporto, Tour ha detto. I passaggi aggiuntivi necessari per trasformare l'acido in greggio "dolce" sono costosi.
Un'immagine al microscopio elettronico mostra nanoparticelle di nerofumo modificate con l'aggiunta di alcol polivinilico per il rilevamento a fondo pozzo dell'idrogeno solforato nei pozzi di petrolio e gas. Clicca per l'immagine ingrandita. Credito:il Gruppo Tour
"Quindi è importante conoscere il contenuto di ciò che stai pompando dal terreno, e prima è meglio è, " Disse Giro.
Guidato dai professori di riso Tour, Michael Wong e Mason Tomson e la ricercatrice Amy Kan, l'università ha aperto la strada agli sforzi per raccogliere informazioni dai giacimenti petroliferi attraverso l'uso di nanoreporter. I nanoreporter sono stati progettati per rilevare e segnalare la presenza e la quantità di petrolio in un pozzo che altrimenti sarebbe difficile da valutare.
Ora la stessa squadra, affiancato dal chimico Angel Martí, sta impiegando termicamente stabile, solubile, altamente mobile, nanoreporter a base di nerofumo modificati per cercare l'idrogeno solforato e riportare i risultati immediatamente al loro ritorno in superficie.
Quando esposto a idrogeno solforato, le proprietà fluorescenti delle nanoparticelle cambiano immediatamente. Quando viene pompato fuori da un pozzo di produzione, le particelle possono essere analizzate con uno spettrometro per determinare il livello di contaminazione.
"Questo documento è un grande passo perché stiamo facendo in modo che i nostri nanoreporter rilevino qualcosa che non è petrolio, "Wong ha detto, suggerendo la possibilità che le nanoparticelle possano un giorno essere in grado di catturare i composti di zolfo prima che possano essere pompate in superficie. "Anche se non è conveniente, solo avere informazioni sul contenuto di zolfo può essere sufficiente per dire a un'azienda, 'Chiudiamolo bene e passiamo a un sito più pulito.'"
Uno sguardo più da vicino ai reporter nano di solfuro di idrogeno di Rice. Clicca per l'immagine ingrandita. Credito:il Gruppo Tour
La modifica delle particelle con il comune alcol polivinilico (PVA) è stata la chiave per rendere stabili i nanoreporter a temperature fino a 100 gradi Celsius (212 gradi Fahrenheit). Prove su letti di arenaria o con dolomite kuwaitiana reale, per imitare gli ambienti dei giacimenti petroliferi, ha aiutato il team a perfezionare le dimensioni e la formula per i nanoreporter che hanno maggiori probabilità di sopravvivere a un viaggio nelle profondità e tornare con i dati.
"Abbiamo scoperto che più lunghe sono le catene polimeriche PVA, più stabili erano le nanoparticelle alle alte temperature a cui sono sottoposte, ", ha detto lo studente laureato della Rice Chih-Chau Hwang, co-autore principale del documento con il collega studente laureato Gedeng Ruan.
"Il metodo di rilevamento è così sensibile che non è necessario pompare grandi quantità di nanoreporter nel pozzo, " Tour ha detto. "Questo è estremamente importante per i lavoratori sul campo da conoscere per gli aspetti della sicurezza, durata dell'attrezzatura e valore del petrolio offerto."
