Nanopartikler kan hjælpe olieudvinding, frack væske sporing

To forskere fra Colorado State University undersøger, hvordan nanopartikler bevæger sig under jorden, viden, der i sidste ende kan hjælpe med at forbedre indvindingen i oliefelter og opdage, hvor hydrauliske fracking-kemikalier rejser.

Vivian Li, adjunkt ved Institut for Design og Merchandising, og William Sanford, lektor ved Institut for Geovidenskab, forsøger at finde mønstre i, hvordan visse nanopartikler bevæger sig under jorden. Hvis det lykkes, de kunne træne nanopartiklerne til at indikere, hvornår specifikke kemikalier er til stede i undergrunden, herunder dem, der findes i underjordiske vandaflejringer. Disse modificerede "smarte" nanopartikler, kendt som sporstoffer, kunne mærke høje pH-niveauer eller tilstedeværelsen af ​​hydrauliske fracking-kemikalier.

I den indledende fase af deres forskning, finansieret gennem et tilskud fra CSU Water Center, Li og Sanford tester deres specielt konstruerede kulstofnanopartikel for at se, hvordan den bevæger sig gennem jorden. Når de først forstår, hvordan partiklen bevæger sig gennem en række underjordiske miljøer, det kunne i sidste ende bruges til at søge efter kemikalier i nogle af jordens mest fjendtlige underjordiske miljøer.

"Vi vil også se, hvordan nanopartikler påvirker sammensætningen af ​​det naturlige miljø, og hvordan visse grundstoffer, der findes i jorden, ændrer sammensætningen af ​​nanopartiklerne, " forklarede Li.

Temperatur, vandmætning, og jordens fysiske og kemiske sammensætning er de primære faktorer, der kan ændre bevægelsen af ​​nanopartikler.

Kontroversiel praksis

Hydraulisk frakturering af brønde har forårsaget en politisk ildstorm i de seneste år, som beboere i Colorado har sat spørgsmålstegn ved sundheds- og sikkerhedsrisiciene ved at sprøjte kemikalier ned i jorden for at frigøre olie og naturgas. Der er stadig debat om, hvorvidt disse kemikalier skader miljøet, og nogle spørgsmål, hvor kemikalierne bliver af efter injektion, frygter, at de kan forurene grundvandsforsyningerne.

Brug af sporstoffer, Li og Sanford teoretiserer, at de kunne injicere partiklerne i jorden nær fracking-steder og tillade dem at følge underjordiske vandstrømningsveje til en afstand væk fra injektionsstedet. Hvis de genfundne sporstoffer er fluorescerende, de reagerer på det fracking-kemikalie, de er konstrueret til at opdage, demonstrerer den vej, disse kemikalier rejste.

I forlængelse af Lis post-doc arbejde, disse sporstoffer kan også bruges til at forbedre indvindingen af ​​olie fra reserver dybt inde i jorden, hvilket ville gøre det muligt for forskere at øge mængden af ​​olie, der kan pumpes, sparer tid og penge på at bore nye brønde.

"Kun omkring 50 procent af jordens oliereservoirer bliver tappet, " sagde Li. "Med potentialet til hurtigt at dræne de nuværende oliereserver, behovet for at forbedre olieudvindingen og finde de andre skjulte 50 procent bliver ekstremt vigtigt."

Barske forhold

Imidlertid, disse reservoirer er ofte meget dybt i jorden og kan være hjemsted for ekstreme forhold, der gør det svært for nanopartikler at overleve. Mange nanopartikler, der er blevet udviklet, kan ikke modstå oliereservens høje saltholdighed og forringes i processen med at finde olien. Imidlertid, Li og Sanford mener, at de har konstrueret en nanopartikel, der både kan overleve i det barske miljø og bevare sine smarte evner i lang tid.

"Anvendelserne af disse nanopartikler er potentielt ret omfattende, " forklarede Sanford. "Ved at skabe smarte partikler kan vi se, hvordan forurenende stoffer er fordelt i undergrunden, genvinding af økonomiske mineraler i vand kan ske, og anvendelserne i olieindustrien er mange gange."

Stadig i de tidlige stadier af forskningen, Li og Sanford patenterer deres nye nanopartikel og fortsætter med at teste den som forberedelse til undersøgelser på området.