Forbedring af bæredygtigheden af ​​fracking via innovationer inden for spildevandshåndtering

Forskere fra Texas A&M Energy Institute og Artie McFerrin Department of Chemical Engineering leder et stort initiativ for at reducere mængden af ​​vand, der er nødvendig i naturgasudvindingsprocessen, og at rense spildevand, så det er sikkert til genbrug. Siden begyndelsen af ​​2000'erne har hydraulisk frakturering har været den vigtigste naturgasudvindingsproces i USA. Effektiviteten af ​​processen og adgangen til store reserver har ført til betydelig økonomisk vækst gennem brugen af ​​skifergas til at generere elektricitet og til at producere en bred vifte af værdiskabende kemikalier. Mens hydraulisk brud er ekstremt effektiv, processen kræver store mængder vand, som typisk spænder fra to til syv millioner gallon pr. brønd. Efter at dette vand er blevet brugt i ekstraktionsprocessen, det vender tilbage til overfladen som spildevand, indeholdende naturligt forekommende forurenende stoffer som radium, salte, metaller og forskellige kemikalier, der anvendes i processen. Dette spildevand sendes normalt offsite til behandling eller injiceres i en dyb brønd til bortskaffelse.

Den potentielle indvirkning på industrien og hverdagen er enorm. "Projektet vil forbedre livskvaliteten for lokalsamfund ved siden af ​​skifergasproduktion, vil give en strategisk køreplan for en omkostningseffektiv håndtering af skifergas spildevand, og vil hjælpe gasproducenter med at operere på en mere bæredygtig måde, " sagde Dr. Mahmoud El-Halwagi.

El-Halwagi er professor, indehaver af Bryan Research and Engineering Chair in Chemical Engineering og administrerende direktør for Texas A&M Engineering Experiment Station's Gas and Fuels Research Center (GFRC) er hovedforsker (PI) i et forskningsprojekt i Department of Energy (DOE) med titlen, "Deployering af Intensified, Automatiseret, Mobil, Driftsdygtige og nye designs (DIAMOND) til behandling af skifergasspildevand, " fokuseret på at udvikle integrerede design- og driftstilgange til modulære systemer, der kan anvendes til behandling af hydraulisk frakturering af spildevand.

Teamet af Texas A&M-forskere samarbejder om dette $5,3 millioner projekt med partnere fra University of Pittsburgh, University of Texas i Austin, og U.S. Clean Water Technology. "Projektet har til formål at udvikle nye teknologier og integrerede systemer, der vil føre til et paradigmeskift i håndteringen af ​​skifergas spildevand, reducere omkostninger, bevarelse af naturressourcer, og øger miljøpåvirkningen, " sagde El-Halwagi.

Mens rensning af spildevand i øjeblikket anvendes, det er ofte uoverkommeligt dyrt og sjældent brugt. Ud over, spildevandets egenskaber varierer enormt fra en naturgasbrønd til en anden. Imidlertid, ifølge Dr. Joseph Sang-II Kwon, adjunkt i kemiingeniørafdelingen og co-PI på projektet, den variable karakter af hver brønd giver en unik mulighed for at bruge modulære systemer. "De foreslåede systemers modulære karakter vil tage sig af variabilitet fra godt til godt, såsom geologiske forhold, regionale regler, behandlingsfaciliteters nærhed og kapacitet, etc., " sagde Kwon.

Først, teamet vil undersøge og modellere de dynamiske egenskaber ved spildevandet, og udvikle computerstøttede værktøjer til at strømline modelleringsprocessen. Når spildevandet er karakteriseret, holdet vil vurdere alle de konventionelle spildevandsbehandlingsmuligheder – forbehandling af vandet, omvendt osmose, flotation, blandt andre - og udføre eksperimentel testning og prototyping med nye modulære teknologier - membrandestillation, modstrøms RO-systemer, nye ioniske væsker med en polymer membrankontaktor, og elektromagnetiske felter. Denne eksperimentering og test vil bestemme den mest effektive tilgang til behandling af spildevands forskellige karakteristika fra brønd til brønd. Miljøpåvirkningen af ​​forskellige tilgange vil blive overvejet.

Ifølge Dr. Debalina Sengupta, associeret direktør for GFRC, optionernes livscyklus er afgørende for bæredygtigheden af ​​de valgte optioner. "Når teknologier overvejes, vi er sjældent i stand til at tage højde for alle de bæredygtighedsaspekter, der gør det virkelig muligt. DIAMOND-projektet vil overveje den sande bæredygtighed af de teknologiske muligheder, og vil give platformen til at forudsige og teste fremtidige muligheder."