Αξιοποίηση στο έπακρο από τα παραγόμενα απόβλητα πετρελαιοπηγών
Το εξαιρετικά πολωτικό θέμα της υδραυλικής ρωγμής, το οποίο χρησιμοποιείται για τη διέγερση απομονωμένων υδρογονανθράκων από αδιαπέραστους σχηματισμούς πετρωμάτων κατά τη διάρκεια μη συμβατικής ανάπτυξης πετρελαίου και φυσικού αερίου, είναι μια εγγενώς διψασμένη διαδικασία που μπορεί να απαιτήσει εκατομμύρια γαλόνια γλυκού νερού, ενώ παράλληλα παράγει εκατομμύρια γαλόνια χημικά πλούσιου απόβλητα.
Ως εκ τούτου, η πρόσφατη επέκταση της μη συμβατικής ανάπτυξης πετρελαίου και φυσικού αερίου (UD) στις δυτικές Ηνωμένες Πολιτείες έχει προκαλέσει μεγάλες ανησυχίες σχετικά με την ευρεία χρήση των πόρων γλυκού νερού και την πρόκληση ανθρωπογενών σεισμών που μπορεί να προκύψουν κατά την υπόγεια απόρριψη αποβλήτων πετρελαιοπηγών. /P>
Τι θα γινόταν αν μπορούσαμε να «σκοτώσουμε δύο πουλιά με μια πέτρα» και να επεξεργαστούμε τα παραγόμενα απόβλητα σε σημείο που θα μπορούσαν να επαναχρησιμοποιηθούν για τη διέγερση των επόμενων γεωτρήσεων παραγωγής; Αυτό όχι μόνο θα μείωνε την εξάρτηση από τους πόρους γλυκού νερού, αλλά θα μείωνε επίσης την εμφάνιση επαγόμενης σεισμικότητας.
Δυστυχώς, τα ρεύματα αποβλήτων από το UD, που συνήθως αναφέρονται ως παραγόμενο νερό και νερό επιστροφής ροής, μπορεί να είναι απίστευτα πολύπλοκες μήτρες που αποτελούνται από μυριάδες οργανικά, ανόργανα και βιολογικά συστατικά, τα οποία μπορούν να αποκλείσουν την επαναχρησιμοποίησή τους από πρακτικά οποιαδήποτε εφαρμογή. Για παράδειγμα, η παρουσία ορισμένων πτητικών οργανικών ενώσεων και ιόντων μετάλλων μπορεί να επηρεάσει τη χημεία των πολυμερών κάτω από την οπή, ενώ διάφορα είδη βακτηρίων που μειώνουν τα θειικά και οξειδωτικά του σιδήρου μπορούν να προκαλέσουν ξήρανση των παραγόμενων υδρογονανθράκων, καθώς και να θέσουν σε κίνδυνο την υποδομή παραγωγής. Συλλογικά, αυτοί οι μολυσματικοί παράγοντες καθιστούν παραδοσιακά την επαναχρησιμοποίηση αυτών των υγρών αποβλήτων μια σημαντική πρόκληση, η οποία με τη σειρά της έχει καταστήσει την υπόγεια απόρριψη αποβλήτων πετρελαιοειδών μια πιο λειτουργική και βολική επιλογή.
Υπό το πρίσμα αυτού του αυξανόμενου περιβαλλοντικού ζητήματος, η ερευνητική μας ομάδα πρόσφατα συνεργάστηκε με συναδέλφους του κλάδου για να αξιολογήσει ένα ευρύ φάσμα τεχνολογιών επεξεργασίας νερού (π.χ. οζονισμό, φιλτράρισμα σωματιδίων, έκθεση στην υπεριώδη ακτινοβολία και χρήση μεταβλητών μέσων άνθρακα), για να αξιολογήσει τελικά την σκοπιμότητα της ανακύκλωσης απορριμμάτων πετρελαιοειδών υπό συνθήκες πεδίου. Εξετάζοντας εκατοντάδες δείγματα για περισσότερες από 2.500 μεταβλητές, παρατηρήσαμε δείγματα ακατέργαστων αποβλήτων που εμφάνιζαν συνολικά επίπεδα οργανικού άνθρακα έως και 1.500 mg/L, να υποβάλλονται σε επεξεργασία σε καθαρή κατάσταση (<10 mg/L) που μοιάζει με αδιατάρακτα υφάλμυρο υπόγειο νερό. Συλλογικά, τα πειράματά μας αποκάλυψαν ότι απαιτούνταν πολλαπλές τεχνολογίες επεξεργασίας προκειμένου να αφαιρεθούν οι σχετικοί οργανικοί, ανόργανοι και βιολογικοί ρύποι κάτω από τα αντίστοιχα όρια επαναχρησιμοποίησης.
Ενώ αυτή η μελέτη εντόπισε ότι απαιτούνται ορισμένες τεχνολογίες για τη μετατροπή των παραγόμενων αποβλήτων πετρελαιοειδών σε πηγή για την τόνωση των παραγωγικών φρεατίων, η επόμενη πρόκληση θα είναι να βρεθούν πρόσθετες τεχνολογίες αφαλάτωσης που μπορούν να μετατρέψουν αυτό το υγρό σε βιώσιμη πηγή για γεωργική απόρριψη και άλλες ωφέλιμες χρήσεις . Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για την περιοχή του Permian Basin στα νοτιοδυτικά της Αμερικής, όπου παράγονται έξι βαρέλια λυμάτων για κάθε βαρέλι πετρελαίου. Ο αυξημένος αριθμός γεωτρήσεων παραγωγής, που παράγουν εκατομμύρια βαρέλια απορριμμάτων, σε συνδυασμό με τον αυξημένο έλεγχο γύρω από το πηγάδι έγχυσης που το επιτρέπει (επειδή έχουν συνδεθεί με σεισμούς), έχει δημιουργήσει μια κάπως τέλεια καταιγίδα όπου πρέπει να υποστούν επεξεργασία κβαντικές ποσότητες αποβλήτων. αφαλατώνεται και στη συνέχεια απορρίπτεται υπεύθυνα.
Γενικά, οι μέθοδοι διήθησης όπως η αντίστροφη όσμωση είναι ιδανικές για την αφαίρεση ιχνοστοιχείων και αλάτων. Ωστόσο, τα απόβλητα των κοιτασμάτων πετρελαίου μπορεί να παρουσιάζουν συγκεντρώσεις αλατιού περισσότερο από τέσσερις φορές από το θαλασσινό νερό, καθιστώντας τις παραδοσιακές μεθόδους αναποτελεσματικές και απαγορευτικές από πλευράς κόστους. Ως εκ τούτου, οι επακόλουθες συνεργασίες με μηχανικούς του κλάδου μας παρέχουν τη μεγαλύτερη ευκαιρία να αντιμετωπίσουμε αυτήν την πρόκληση υψηλού στοιχήματος.
Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο Χαρακτηρίζοντας μεταβλητές βιογεωχημικές αλλαγές κατά την επεξεργασία των παραγόμενων αποβλήτων πετρελαιοπηγών, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Science of the Total Environment. Αυτή η εργασία διεξήχθη από τους Zacariah L. Hildenbrand, Inês C. Santos, Tiffany Linden, Doug D. Carlton Jr., Emmanuel Varona-Torres, Misty S. Martin, Michelle L. Reyes, Safwan R. Mulla και Kevin A. Schug από τα συνεργατικά εργαστήρια για την περιβαλλοντική ανάλυση και αποκατάσταση (CLEAR) στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Άρλινγκτον, σε συνεργασία με την Challenger Water Solutions, LLC.
