El aceite y el agua tienden a separarse, pero se mezclan lo suficientemente bien como para formar emulsiones estables de aceite en agua en el agua producida de los depósitos de petróleo para convertirse en un problema. Los científicos de la Universidad de Rice han desarrollado una solución basada en nanopartículas que elimina de manera confiable más de 99por ciento del aceite emulsionado que queda después de que se realiza otro procesamiento.
El laboratorio de arroz de la ingeniera química Sibani Lisa Biswal hizo un compuesto de nanopartículas magnéticas que separa eficientemente las gotas de petróleo crudo del agua producida que han demostrado ser difíciles de eliminar con los métodos actuales.
La investigación se detalla en un artículo en la revista Royal Society of Chemistry Ciencia ambiental: Investigación y tecnología del agua .
El agua producida proviene de los pozos de producción junto con el petróleo. A menudo incluye productos químicos y tensioactivos bombeados en un depósito para expulsar el petróleo a la superficie desde pequeños poros o grietas, ya sea naturales o fracturados, bajo tierra. Bajo presión y la presencia de tensioactivos jabonosos, parte del aceite y el agua forman emulsiones estables que se unen todo el camino de regreso a la superficie.
Si bien existen métodos para separar la mayor parte del petróleo del flujo de producción, los ingenieros de Shell Global Solutions, que patrocinaron el proyecto, le dijeron a Biswal y a su equipo que el último 5 por ciento del petróleo tiende a permanecer tercamente emulsionado con pocas posibilidades de ser recuperado.
"Las sustancias químicas inyectadas y los tensioactivos naturales en el petróleo crudo a menudo pueden estabilizar químicamente la interfaz aceite-agua, lo que lleva a pequeñas gotas de aceite en el agua que son difíciles de romper", dijo Biswal, profesor asociado de ingeniería química y biomolecular y deciencia de materiales y nanoingeniería.
La experiencia del laboratorio Rice con partículas magnéticas y experiencia en aminas, cortesía del ex investigador postdoctoral y autor principal Qing Wang, lo llevó a combinar técnicas. Los investigadores agregaron aminas a las nanopartículas de hierro magnético. Las aminas tienen una carga positiva que ayuda a las nanopartículas a encontrargotitas de aceite con carga negativa. Una vez que lo hacen, las nanopartículas se unen al aceite. Los imanes pueden extraer las gotitas y las nanopartículas de la solución.
"A menudo es difícil diseñar nanopartículas que no se agreguen simplemente en las altas salinidades que normalmente se encuentran en los fluidos de los depósitos, sino que son bastante estables en el agua producida", dijo Biswal.
Las nanopartículas mejoradas se probaron en emulsiones hechas en el laboratorio con aceite modelo y petróleo crudo.
En ambos casos, los investigadores insertaron nanopartículas en las emulsiones, que simplemente sacudieron con la mano y con la máquina para romper los enlaces de agua y aceite y crear enlaces de aceite y nanopartículas en cuestión de minutos. Parte del aceite flotó hacia la parte superior, mientras colocaba la pruebaun tubo en un imán empujó los nanotubos infundidos hacia el fondo, dejando agua limpia en el medio
Lo mejor de todo, dijo Biswal, es que las nanopartículas pueden lavarse con un solvente y reutilizarse mientras el aceite puede recuperarse. Los investigadores detallaron seis ciclos exitosos de carga y descarga de su compuesto y sospechan que seguirá siendo efectivo para muchos más.
Dijo que su laboratorio está diseñando un reactor de flujo continuo para procesar el agua producida a granel y reciclar automáticamente las nanopartículas. Eso sería valioso para la industria y para sitios como plataformas petrolíferas en alta mar, donde el agua tratada podría devolverse al océano.
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Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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