Due ricercatori della Colorado State University stanno esaminando come le nanoparticelle si muovono sottoterra, conoscenze che potrebbero eventualmente aiutare a migliorare il recupero nei giacimenti petroliferi e scoprire dove viaggiano i prodotti chimici del fracking idraulico.

Viviana Li, ricercatore presso il Dipartimento di Design e Merchandising, e William Sanford, professore associato presso il Dipartimento di Geoscienze, stanno cercando di trovare modelli nel modo in cui alcune nanoparticelle si muovono sottoterra. In caso di successo, potrebbero addestrare le nanoparticelle a indicare quando nel sottosuolo sono presenti sostanze chimiche specifiche, compresi quelli che si trovano nei depositi di acqua sotterranea. Queste nanoparticelle "intelligenti" modificate, conosciuti come traccianti, potrebbe rilevare livelli di pH elevati o la presenza di sostanze chimiche per il fracking idraulico.

Nella fase iniziale della loro ricerca, finanziato attraverso una sovvenzione del CSU Water Center, Li e Sanford stanno testando la loro nanoparticella di carbonio appositamente progettata per vedere come si muove attraverso il terreno. Una volta compreso come la particella viaggia attraverso un certo numero di ambienti sotterranei, alla fine potrebbe essere usato per cercare sostanze chimiche in alcuni degli ambienti sotterranei più ostili della terra.

"Vogliamo anche vedere come le nanoparticelle influenzano la composizione dell'ambiente naturale e come alcuni elementi presenti nel terreno alterano la composizione della nanoparticella, " ha spiegato Li.

Temperatura, saturazione dell'acqua, e la composizione fisica e chimica del suolo sono i fattori primari che possono alterare il movimento delle nanoparticelle.

Pratica controversa

La fratturazione idraulica dei pozzi ha causato una tempesta politica negli ultimi anni, poiché i residenti del Colorado hanno messo in dubbio i rischi per la salute e la sicurezza derivanti dall'iniezione di sostanze chimiche nel terreno per liberare petrolio e gas naturale. Si discute ancora sul fatto che queste sostanze chimiche stiano danneggiando l'ambiente, e qualche domanda su dove vanno a finire le sostanze chimiche dopo l'iniezione, temendo che possano contaminare le falde acquifere.

Usando traccianti, Li e Sanford teorizzano di poter iniettare le particelle nella terra vicino ai siti di fratturazione e consentire loro di seguire i percorsi del flusso dell'acqua sotterranea a una distanza dal sito di iniezione. Se i traccianti recuperati sono fluorescenti, stanno reagendo al fracking chimico che sono stati progettati per rilevare, dimostrando il percorso percorse da quelle sostanze chimiche.

In continuazione del lavoro post-dottorato di Li, questi traccianti potrebbero essere utilizzati anche per migliorare il recupero di petrolio dalle riserve nelle profondità della terra, che consentirebbe agli scienziati di aumentare la quantità di petrolio che può essere pompata, risparmiando tempo e denaro nella perforazione di nuovi pozzi.

"Solo circa il 50 per cento dei giacimenti di petrolio della terra viene sfruttato, " Li ha detto. "Con il potenziale per drenare rapidamente le attuali riserve di petrolio, la necessità di migliorare il recupero del petrolio e trovare l'altro 50 percento nascosto diventa estremamente importante."

Condizioni difficili

Però, questi serbatoi sono spesso molto profondi nel terreno e possono ospitare condizioni estreme che rendono difficile la sopravvivenza delle nanoparticelle. Molte nanoparticelle che sono state sviluppate non possono sopportare l'elevata salinità della riserva petrolifera e si deteriorano nel processo di ricerca del petrolio. Però, Li e Sanford credono di aver progettato una nanoparticella in grado di sopravvivere in un ambiente ostile e mantenere le sue capacità intelligenti per un lungo periodo di tempo.

"Gli usi di queste nanoparticelle sono potenzialmente piuttosto estesi, " ha spiegato Sanford. "Creando particelle intelligenti possiamo vedere come i contaminanti sono distribuiti nel sottosuolo, si può fare il recupero economico dei minerali nell'acqua, e gli usi nell'industria petrolifera sono molteplici".

Ancora nelle prime fasi della ricerca, Li e Sanford stanno brevettando la loro nuova nanoparticella e continuano a testarla in preparazione degli studi sul campo.