Nanotechnologia

Kiedy olej miesza się z wodą lub dotyka wody, konwencjonalne metody jej czyszczenia  i usuwania oleistej cieczy mogą być trudne, jak również drogie i ryzykowne dla środowiska. Jednakże naukowcy z Uniwersytetu w Austin, Texas uważają, że mogą rozwinąć lepszą metodę.

W badaniu opublikowanym  w „Journal of Nanoparticle Research” naukowcy stosowali nanocząstki magnetyczne w celu oddzielenia oleju od wody przez prosty proces, który polega na oddziaływaniu siłami elektrostatycznymi i magnetycznymi. Inżynierowie uważają, że ich nowa technika może poprawić uzdatnianie wody w produkcji ropy i gazu, skuteczniej oczyścić wycieki ropy oraz potencjalnie usunąć ołów z wody pitnej.

Dzisiaj nanocząstki, które mogą być pokryte różnymi chemikaliami, takimi jak polimery, są stosowane w szerokim zakresie dziedzin i branż, w tym w medycynie, energetyce i elektronice. Wszechstronność nanocząstek zainspirowała zespół UT Austin do zbadania, w jaki sposób cząstki mogłyby być stosowane do produkcji oleju w celu zmniejszenia śladu środowiskowego i zwiększenia wydajności w wierceniach na lądzie i na morzu. Uważają, że ich technika może być również stosowana w ulepszaniu milionów galonów świeżej wody wykorzystywanej w szczelinowaniu hydraulicznym i oczyszczaniu wody pitnej.

Nowoczesne metody produkcji oleju oddzielają 95 % oleju od produkowanej wody, ale pozostawiają małe kropelki, które są trudne do wyodrębnienia, co sprawia, że ​​uzdatnianie wody staje się bardziej wymagające i ryzykowne dla środowiska.

„Ta nowa technika ma na celu usunięcie tej niewielkiej ilości oleju z wody, która pozostała” – powiedział Saebom Ko, pracownik naukowy w Departamencie Inżynierii Ropy Naftowej i Geosystemów oraz główny autor badania. „Zaletą stosowania nanocząstek magnetycznych jest to, że małe krople oleju, które przymocowują się do nanocząstek, są znacznie szybciej oddzielone od wody niż w tradycyjnych procesach oddzielania fizycznego, ponieważ siła magnetyczna może być wielkością większą niż grawitacja”.

Ko pracował z zespołem, w tym z profesorem inżynierii naftowej i geosystemu Hugh Daigle, inżynierem biomedycznym profesorem Thomasem Milnerem i badaczem Chunem Huhem w celu zaprojektowania powłok powierzchniowych nanocząstek magnetycznych, które mogłyby być użyte do usuwania oleju. Wykorzystali oni technikę, nazywaną wysoką gradientową separacją magnetyczną, która wykorzystana jest w górnictwie do usuwania metali oraz w przemyśle spożywczym w celu usunięcia cząstek toksycznych.

Głównym osiągnięciem zespołu jest opracowanie powłok nanocząstek, które mogą przylegać do kropli oleju przy użyciu siły elektrostatycznej. Zespół powlekał nanocząstki magnetyczne polimerami o dodatnich ładunkach powierzchniowych. Pozytywnie naładowane nanocząstki magnetyczne „zatrzaskują” się na ujemnie naładowanych kropelkach oleju poprzez elektrostatyczną siłę przyciągania, podobnie jak tkanina wychwytująca kurz. Jeśli substancje docelowe mają dodatnie ładunki powierzchniowe, nanocząstki magnetyczne mogą być pokryte ujemnie naładowanymi polimerami, aby przyciągnąć ustalony cel.

Łatwość techniki i elastyczność nanocząstek magnetycznych zmotywowały badaczy do rozważenia różnych zastosowań.

Dla produkcji naftowej i gazowej zespół planuje stworzyć system oczyszczania, który mógłby szybko obsłużyć dużą ilość oleju i wody. Owy system miałby kluczowe znaczenie dla stanowisk wiertniczych na lądzie i zarówno na morzu.

„Obecnie opracowujemy proces regeneracji bez użycia chemikaliów w celu ponownego wykorzystania nanocząstek. Uważamy, że poprzez recykling i ponowne użycie nanocząstek może nie tylko zmniejszyć koszty operacyjne, ale może to być proces przyjazny dla środowiska, który redukuje niebezpieczne odpady”- powiedział Ko.

Źródło tekstu : www.sciencedaily.com