La historia energética de Pensilvania es rica en las cantidades de combustibles fósiles que ha producido, pero también está plagada de los legados ambientales de la minería del carbón y, más recientemente, de la hidrofractura. El agua que se abre paso en las minas de carbón abandonadas repartidas por toda la Comunidad resurgecomo drenaje ácido de mina AMD, mientras que el agua dulce utilizada para fracturar o "fracturar" los depósitos de petróleo y gas natural resurge como agua "producida" contaminada con sales, metales y material radiactivo.
Remediar AMD y el agua producida es un proceso costoso y la ley federal prohíbe la eliminación del agua producida en las plantas de tratamiento de agua municipales. Sin embargo, la investigación de la Universidad de Pittsburgh Swanson School of Engineering, publicada recientemente en Ciencia y tecnología ambiental descubrió que el tratamiento conjunto de los dos fluidos no solo puede resolver dos problemas ambientales a la vez, sino que también reduce el impacto ambiental de ambos desechos heredados.
Leanne Gilbertson, profesora asistente de ingeniería civil y ambiental, es investigadora principal de la investigación, "Impacto del ciclo de vida y compensaciones de beneficios de un proceso de co-tratamiento de drenaje de agua producida y abandono de minas". El artículo, escrito por el estudiante graduado Yan Wang, incorpora investigaciones relacionadas de sus colegas de la Escuela Swanson, Radisav Vidic, el Profesor William Kepler Whiteford y el Presidente del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental, y el Profesor Asociado Vikas Khanna.
"Este estudio es el resultado fortuito de tres investigadores diferentes que encuentran un tema común para unir la colaboración. El grupo de Radisav desarrolló el método para tratar conjuntamente la DMAE y el agua producida y él es un investigador líder en el campo del tratamiento del agua producida a través de la membranadestilación, mientras que el grupo de Vikas se centra en el análisis de sistemas complejos ", explicó el Dr. Gilbertson." Mi experiencia en la evaluación del ciclo de vida aporta una nueva perspectiva a estas industrias y una forma de cuantificar las compensaciones de impacto ambiental y de salud humana de los enfoques alternativos para utilizar estos dosaguas residuales "
La Dra. Gilbertson y su grupo se enfocaron en una región de cinco condados del suroeste de Pensilvania impactada por AMD e hidrofracturamiento: condados de Allegheny, Fayette, Greene, Washington y Westmoreland. La investigación se centró en tres aspectos críticos y mutuos de la remediación: el tratamiento conjuntodel agua producida y AMD, el transporte de agua hacia y desde la mina y los sitios de perforación, y evitar la descarga de AMD al medio ambiente. El Dr. Gilbertson descubrió que el tratamiento conjunto de AMD y agua producida es beneficioso porque, mientras que la composición química de cada fluido varíade un sitio a otro, los dos subproductos comparten cantidades opuestas de bario y sulfatos que, cuando se combinan, se pueden eliminar mediante precipitación.El fluido resultante se puede utilizar para reemplazar el agua dulce en futuras operaciones de fracking, mientras que la barita producida por este proceso se puede utilizaren operaciones de perforación.
El Dr. Gilbertson señaló que este resultado es importante porque crea valor de dos productos de desecho importantes y evita los impactos ambientales de la DMAE ". Si bien el volumen combinado de agua producida por fracking es de 4.450 metros cúbicos por día, hay la asombrosa cifra de 281,000 cúbicosmetros de AMD huérfanos producidos diariamente en la región. Mitigar los dos mediante el tratamiento conjunto daría como resultado un menor uso de agua dulce y se convertiría en un beneficio ambiental neto ".
Pero incluso con el posible impacto positivo del tratamiento conjunto, transportar los fluidos entre los sitios de minería y perforación podría crear una compensación significativa y negativa. Será un equilibrio entre el manejo propuesto y actual del agua producida, que a menudo transportabadistancias para tratamiento, o fuera del estado para eliminación mediante camiones grandes que registran varios cientos de miles de millas por año.
Para minimizar estos impactos significativos, que incluyen no solo el uso de combustible sino también el desgaste de la carretera y el escape de camiones, el Dr. Khanna y su estudiante de doctorado, Sakineh Tavakoli, desarrollaron un modelo para identificar las ubicaciones óptimas para los sitios de co-tratamiento entre AMD y gaspozos en la región de cinco condados. Aunque los costos asociados con el tratamiento conjunto optimizado pueden ser más altos que el uso de agua dulce, los beneficios ambientales podrían ser significativos. Otra opción potencial que los doctores Vidic y Khanna están probando actualmente es un sistema de destilación de membrana móvil queser alimentado por el calor residual generado durante la perforación para tratar el agua producida en el sitio.
Y aunque el modelo de optimización se desarrolló utilizando sitios de minería y pozos de gas en la región de cinco condados, los investigadores señalan que este enfoque se puede aplicar a otras áreas en Pensilvania y en todo Estados Unidos utilizando datos similares. La Sra. Wang agregó queLo novedoso de esta investigación es que el grupo intentó cuantificar los beneficios de no liberar AMD en los ecosistemas y el medio ambiente.
"Estos son" créditos "para el sistema en los que no pensaría necesariamente. Por ejemplo, al utilizar AMD como fluido de fracking, estamos reduciendo en gran medida la cantidad de agua dulce que se desperdiciaría. Del mismo modo, al optimizar el transporterutas y el desarrollo de sitios de tratamiento móviles, estamos reduciendo significativamente el impacto ambiental del transporte de larga distancia ", dijo Wang." Lo más importante, al usar AMD como recurso, estamos ayudando a mitigar un desperdicio heredado del ambiente que luegomejora los esfuerzos de remediación. En resumen, el efecto en cascada de tratar conjuntamente estos dos productos de desecho puede ser un beneficio neto para Pennsylvania ".
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Materiales proporcionado por Universidad de Pittsburgh . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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