Onderzoekers van het Texas A&M Energy Institute en het Artie McFerrin Department of Chemical Engineering leiden een groot initiatief om de hoeveelheid water die nodig is in het aardgaswinningsproces te verminderen, en afvalwater te behandelen zodat het veilig is voor hergebruik. Sinds het begin van de jaren 2000, hydrofracturering is het belangrijkste aardgaswinningsproces in de Verenigde Staten. De effectiviteit van het proces en de toegang tot grote reserves hebben geleid tot substantiële economische groei door het gebruik van schaliegas bij de opwekking van elektriciteit en bij de productie van een breed scala aan chemicaliën met toegevoegde waarde. Hoewel hydraulisch breken uiterst effectief is, het proces vereist grote hoeveelheden water, die typisch varieert van twee tot zeven miljoen gallons per putje. Nadat dit water is gebruikt in het extractieproces, het keert terug naar de oppervlakte als afvalwater, met natuurlijk voorkomende verontreinigingen zoals radium, zouten, metalen en verschillende chemicaliën die in het proces worden gebruikt. Dit afvalwater wordt meestal naar een andere locatie vervoerd voor behandeling of geïnjecteerd in een diepe put voor verwijdering.

De potentiële impact op de industrie en het dagelijks leven is enorm. "Het project zal de levenskwaliteit verbeteren van gemeenschappen die grenzen aan de productie van schaliegas, zal een strategische routekaart opleveren voor het kosteneffectief beheer van afvalwater van schaliegas, en zal gasproducenten helpen om duurzamer te werken, " zei dr. Mahmoud El-Halwagi.

El-Halwagi is hoogleraar, houder van de Bryan Research and Engineering Chair in Chemical Engineering en directeur van het Gas and Fuels Research Center (GFRC) van het Texas A&M Engineering Experiment Station is de hoofdonderzoeker (PI) van een onderzoeksproject van het Department of Energy (DOE), getiteld:"Het inzetten van geïntensiveerde, Geautomatiseerd, mobiel, Opereerbare en nieuwe ontwerpen (DIAMOND) voor de behandeling van afvalwater van schaliegas, " gericht op het ontwikkelen van geïntegreerde ontwerp- en bedieningsbenaderingen voor modulaire systemen die kunnen worden ingezet bij de behandeling van hydraulisch brekend afvalwater.

Het team van Texas A&M-onderzoekers werkt aan dit $ 5,3 miljoen project samen met partners van de Universiteit van Pittsburgh, De Universiteit van Texas in Austin, en de Amerikaanse Clean Water Technology. "Het project is gericht op de ontwikkeling van nieuwe technologieën en geïntegreerde systemen die zullen leiden tot een paradigmaverschuiving in het beheer van afvalwater van schaliegas, kosten verlagen, behoud van natuurlijke hulpbronnen, en het vergroten van de impact op het milieu, ' zei El Halwagi.

Terwijl de behandeling van afvalwater momenteel wordt gebruikt, het is vaak onbetaalbaar en wordt zelden gebruikt. In aanvulling, de eigenschappen van het afvalwater verschillen enorm van de ene aardgasbron tot de andere. Echter, volgens Dr. Joseph Sang-II Kwon, assistent-professor in de afdeling chemische technologie en co-PI op het project, de variabele aard van elke put biedt een unieke kans om modulaire systemen te gebruiken. "Het modulaire karakter van de voorgestelde systemen zal zorgen voor variabiliteit van bron tot bron, zoals geologische omstandigheden, regionale regelgeving, nabijheid en capaciteit van behandelingsfaciliteiten, enzovoort., ' zei Kwon.

Eerst, het team zal de dynamische eigenschappen van het afvalwater onderzoeken en modelleren, en computerondersteunde tools te ontwikkelen om het modelleringsproces te stroomlijnen. Zodra het afvalwater is gekarakteriseerd, het team zal alle conventionele opties voor afvalwaterbehandeling beoordelen:het water voorbehandelen, omgekeerde osmose, flotatie, onder andere - en experimenteel testen en prototyping uitvoeren met nieuwe modulaire technologieën - membraandestillatie, tegenstroom RO-systemen, nieuwe ionische vloeistoffen met een polymere membraancontactor, en elektromagnetische velden. Deze experimenten en tests zullen de meest effectieve aanpak bepalen om de verschillende kenmerken van afvalwater van bron tot bron te behandelen. De milieu-impact van verschillende benaderingen zal worden overwogen.

Volgens Dr. Debalina Sengupta, adjunct-directeur van de GFRC, de levenscyclus van de opties is cruciaal voor de duurzaamheid van de gekozen opties. "Als technologieën worden overwogen, we kunnen zelden rekening houden met alle duurzaamheidsaspecten die het echt haalbaar maken. Het DIAMOND-project zal rekening houden met de werkelijke duurzaamheid van de technologische opties, en zal het platform bieden voor het voorspellen en testen van toekomstige opties."