Mentre i produttori di petrolio lottano per adattarsi a prezzi più bassi, estrarre più petrolio possibile da ogni pozzo è diventato ancora più importante, nonostante le preoccupazioni dei residenti nelle vicinanze che alcune sostanze chimiche utilizzate per aumentare la produzione possano inquinare le risorse idriche sotterranee.

I ricercatori dell'Università di Houston hanno segnalato la scoperta di una soluzione basata sulla nanotecnologia che potrebbe affrontare entrambi i problemi, ottenendo il 15% di recupero del petrolio terziario a basso costo, senza il grande volume di sostanze chimiche utilizzate nella maggior parte dei fluidi commerciali.

La soluzione - nanofogli anfifilici Janus a base di grafene - è efficace a una concentrazione di appena lo 0,01%, soddisfare o superare le prestazioni sia dei fluidi convenzionali che di altri fluidi basati sulle nanotecnologie, disse Zhifeng Ren, MD Anderson Professore alla cattedra di fisica. Le nanoparticelle di Janus hanno almeno due proprietà fisiche, permettendo diverse reazioni chimiche sulla stessa particella.

La bassa concentrazione e l'elevata efficienza nell'incrementare il recupero dell'olio terziario rendono il nanofluido più ecologico e meno costoso delle opzioni ora sul mercato, ha detto Ren, che è anche un investigatore principale presso il Texas Center for Superconductivity all'UH. È autore principale di un articolo che descrive l'opera, pubblicato il 27 giugno nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .

"I nostri risultati forniscono un nuovo metodo di inondazione di nanofluidi per il recupero del petrolio terziario che è paragonabile ai sofisticati metodi chimici, " hanno scritto. "Prevediamo che questo lavoro porterà semplici inondazioni di nanofluidi a bassa concentrazione allo stadio della pratica del giacimento petrolifero, che potrebbe tradursi in un recupero del petrolio in modo più rispettoso dell'ambiente ed economico".

Oltre a Ren, ricercatori coinvolti nel progetto includono Ching-Wu "Paul" Chu, capo scienziato presso il Texas Center for Superconductivity presso l'UH; studenti laureati Dan Luo e Yuan Liu; i ricercatori Feng Wang e Feng Cao; Richard C. Willson, professore di ingegneria chimica e biomolecolare; e Jingyi Zhu, Xiaogang Li e Zhaozhong Yang, tutta la Southwest Petroleum University di Chengdu, Cina.

Il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti stima che fino al 75% delle riserve recuperabili possa essere lasciato dopo che i produttori hanno catturato gli idrocarburi che salgono naturalmente in superficie o vengono pompati meccanicamente, seguito da un processo di recupero secondario mediante iniezione di acqua o gas.

Il tradizionale recupero "terziario" prevede l'iniezione di una miscela chimica nel pozzo e può recuperare tra il 10 percento e il 20 percento, secondo gli autori.

Ma il grande volume di sostanze chimiche utilizzate nel recupero del petrolio terziario ha sollevato preoccupazioni per potenziali danni ambientali.

"Ovviamente semplici inondazioni di nanofluidi (contenenti solo nanoparticelle) a bassa concentrazione (0,01% in peso o meno) mostrano il maggior potenziale dal punto di vista ambientale ed economico, " hanno scritto i ricercatori.

I nanofluidi semplici sviluppati in precedenza recuperano meno del 5% dell'olio se utilizzati a una concentrazione dello 0,01%, hanno riferito. Ciò lascia i produttori di petrolio costretti a scegliere tra una concentrazione di nanoparticelle più elevata - aggiungendo al costo - o la miscelazione con polimeri o tensioattivi.

In contrasto, descrivono il recupero del 15,2% del petrolio utilizzando il loro nuovo e semplice nanofluido a quella concentrazione, paragonabile ai metodi chimici e circa tre volte più efficiente di altri nanofluidi.

Dan Luo, uno studente laureato UH e primo autore della carta, detto quando il fluido a base di grafene incontra la miscela salamoia/olio nel serbatoio, i nanosheet nel fluido vanno spontaneamente all'interfaccia, riducendo la tensione interfacciale e aiutando il flusso dell'olio verso il pozzo di produzione.

Ren ha detto che la soluzione funziona in un modo completamente nuovo.

"Quando viene iniettato, la soluzione aiuta a staccare l'olio dalla superficie rocciosa, " disse. In determinate condizioni idrodinamiche, il fluido a base di grafene forma un forte film elastico e recuperabile all'interfaccia olio e acqua, invece di formare un'emulsione, Egli ha detto.

I ricercatori hanno affermato che la differenza è dovuta alla proprietà asimmetrica del materiale bidimensionale. Le nanoparticelle sono solitamente idrofobe - idrorepellenti, come il petrolio - o idrofilo, simile all'acqua, ha detto Feng Wang, un ricercatore post-dottorato che ha condiviso i primi doveri di autore con Luo.

"Il nostro è entrambi, — disse. — Il nostro è Giano e anche rigorosamente anfifilico.