Óleo e água tendem a se separar, mas eles se misturam bem o suficiente para formar emulsões estáveis ​​de óleo em água na água produzida em reservatórios de óleo para se tornarem um problema. Os cientistas da Rice University desenvolveram uma solução baseada em nanopartículas que remove de forma confiável mais de 99% do óleo emulsionado que permanece após a conclusão de outro processamento.

O laboratório de arroz da engenheira química Sibani Lisa Biswal fez um composto de nanopartículas magnéticas que separa com eficiência as gotas de óleo cru da água produzida, que se mostraram difíceis de remover com os métodos atuais.

A pesquisa é detalhada em um artigo publicado na revista Royal Society of Chemistry Ciência Ambiental:Pesquisa e Tecnologia da Água .

A água produzida vem de poços de produção junto com o petróleo. Muitas vezes inclui produtos químicos e surfactantes bombeados em um reservatório para empurrar o óleo para a superfície a partir de minúsculos poros ou rachaduras, natural ou fraturado, profundamente no subsolo. Sob pressão e a presença de surfactantes com sabão, parte do óleo e da água formam emulsões estáveis ​​que se aderem de volta à superfície.

Embora existam métodos para separar a maior parte do petróleo do fluxo de produção, engenheiros da Shell Global Solutions, que patrocinou o projeto, disse a Biswal e sua equipe que os últimos 5% do óleo tendem a permanecer teimosamente emulsificados com pouca chance de ser recuperado.

"Produtos químicos injetados e surfactantes naturais no petróleo bruto podem muitas vezes estabilizar quimicamente a interface óleo-água, levando a pequenas gotas de óleo na água que são difíceis de quebrar, "disse Biswal, professor associado de engenharia química e biomolecular e de ciência dos materiais e nanoengenharia.

A experiência do laboratório Rice com partículas magnéticas e especialização em aminas, cortesia do ex-pesquisador de pós-doutorado e autor principal Qing Wang, levou-o a combinar técnicas. Os pesquisadores adicionaram aminas às nanopartículas de ferro magnético. As aminas carregam uma carga positiva que ajuda as nanopartículas a encontrar gotículas de óleo carregadas negativamente. Assim que o fizerem, as nanopartículas ligam o óleo. Os ímãs são então capazes de puxar as gotículas e nanopartículas para fora da solução.

"Muitas vezes é difícil projetar nanopartículas que não se agregam simplesmente nas altas salinidades que são normalmente encontradas nos fluidos do reservatório, mas estes são bastante estáveis ​​na água produzida, "Biswal disse.

As nanopartículas aprimoradas foram testadas em emulsões feitas em laboratório com óleo modelo e também com óleo cru.

Em ambos os casos, pesquisadores inseriram nanopartículas nas emulsões, que eles simplesmente apertaram à mão e à máquina para quebrar as ligações óleo-água e criar ligações óleo-nanopartículas em minutos. Parte do óleo flutuou para o topo, ao colocar o tubo de ensaio em um ímã puxou os nanotubos infundidos para o fundo, deixando água limpa no meio.

Melhor de todos, Biswal disse, as nanopartículas podem ser lavadas com um solvente e reutilizadas enquanto o óleo pode ser recuperado. Os pesquisadores detalharam seis ciclos de carga-descarga bem-sucedidos de seu composto e suspeitam que permanecerá eficaz por muitos mais.

Ela disse que seu laboratório está projetando um reator de fluxo para processar água produzida a granel e reciclar automaticamente as nanopartículas. Isso seria valioso para a indústria e para sites como plataformas de petróleo offshore, onde a água tratada pode ser devolvida ao oceano.