Olio e acqua tendono a separarsi, ma si mescolano abbastanza bene da formare emulsioni olio-in-acqua stabili nell'acqua prodotta dai giacimenti petroliferi per diventare un problema. Gli scienziati della Rice University hanno sviluppato una soluzione a base di nanoparticelle che rimuove in modo affidabile oltre il 99 percento dell'olio emulsionato che rimane dopo l'esecuzione di altre lavorazioni.

Il laboratorio Rice dell'ingegnere chimico Sibani Lisa Biswal ha realizzato un composto di nanoparticelle magnetiche che separa efficacemente le goccioline di petrolio greggio dall'acqua prodotta che si sono rivelate difficili da rimuovere con i metodi attuali.

La ricerca è dettagliata in un articolo sulla rivista della Royal Society of Chemistry Scienze ambientali:ricerca e tecnologia sull'acqua .

L'acqua prodotta proviene dai pozzi di produzione insieme al petrolio. Spesso include sostanze chimiche e tensioattivi pompati in un serbatoio per spingere l'olio in superficie da minuscoli pori o crepe, naturale o fratturato, profondo sottosuolo. Sotto pressione e in presenza di tensioattivi saponosi, parte dell'olio e dell'acqua formano emulsioni stabili che aderiscono insieme fino alla superficie.

Sebbene esistano metodi per separare la maggior parte dell'olio dal flusso di produzione, ingegneri di Shell Global Solutions, che ha patrocinato il progetto, ha detto a Biswal e al suo team che l'ultimo 5% del petrolio tende a rimanere ostinatamente emulsionato con poche possibilità di essere recuperato.

"Le sostanze chimiche iniettate e i tensioattivi naturali nel petrolio greggio possono spesso stabilizzare chimicamente l'interfaccia olio-acqua, portando a piccole goccioline di olio nell'acqua che sono difficili da rompere, " disse Bisval, professore associato di ingegneria chimica e biomolecolare e di scienza dei materiali e nanoingegneria.

L'esperienza del laboratorio Rice con le particelle magnetiche e la competenza nelle ammine, per gentile concessione dell'ex ricercatore post-dottorato e autore principale Qing Wang, ha portato a combinare le tecniche. I ricercatori hanno aggiunto ammine alle nanoparticelle di ferro magnetico. Le ammine trasportano una carica positiva che aiuta le nanoparticelle a trovare goccioline di olio cariche negativamente. Una volta che lo fanno, le nanoparticelle legano l'olio. I magneti sono quindi in grado di estrarre le goccioline e le nanoparticelle dalla soluzione.

"Spesso è difficile progettare nanoparticelle che non si aggregano semplicemente nelle alte salinità che si trovano tipicamente nei fluidi di giacimento, ma questi sono abbastanza stabili nell'acqua prodotta, " ha detto Bisval.

Le nanoparticelle potenziate sono state testate su emulsioni prodotte in laboratorio con olio modello e petrolio greggio.

In entrambi i casi, ricercatori hanno inserito nanoparticelle nelle emulsioni, che hanno semplicemente agitato a mano e a macchina per rompere i legami olio-acqua e creare legami olio-nanoparticelle in pochi minuti. Parte dell'olio galleggiava verso l'alto, mentre posizionando la provetta su un magnete tirava i nanotubi infusi verso il basso, lasciando in mezzo acqua limpida.

Meglio di tutto, Bisval ha detto, le nanoparticelle possono essere lavate con un solvente e riutilizzate mentre l'olio può essere recuperato. I ricercatori hanno dettagliato sei cicli di carica-scarica riusciti del loro composto e sospettano che rimarrà efficace per molti altri.

Ha detto che il suo laboratorio sta progettando un reattore a flusso continuo per elaborare l'acqua prodotta alla rinfusa e riciclare automaticamente le nanoparticelle. Sarebbe prezioso per l'industria e per siti come le piattaforme petrolifere offshore, dove l'acqua trattata potrebbe essere restituita all'oceano.