De horizontale boormethode, hydraulisch breken genoemd, helpt de Verenigde Staten om bijna 4 miljard vaten olie en aardgas per jaar te produceren, de VS naar de top van de olieproducerende landen in de wereld brengen.

De zeer winstgevende praktijk komt met een hoge prijs:voor elk vat olie, olie- en gaswinning levert ook ongeveer zeven vaten afvalwater op, die voornamelijk bestaat uit natuurlijk voorkomend grondwater dat samen met de fossiele brandstoffen wordt gewonnen. Dat is ongeveer 2 miljard gallons afvalwater per dag. Bedrijven, beleidsmakers en wetenschappers zijn op zoek naar nieuwe strategieën om met dat afvalwater om te gaan. Een van de meest prikkelende ideeën is het recyclen om voedselgewassen te irrigeren, gezien de problemen met waterschaarste in het Westen.

Een nieuwe studie van de Colorado State University geeft dat idee een halt toe. Het team onder leiding van professor Thomas Borch van de afdeling Bodem- en Gewaswetenschappen voerde een broeikasonderzoek uit met behulp van geproduceerd water uit olie- en gaswinning om zachte tarwegewassen te irrigeren. hun studie, gepubliceerd in Brieven over milieuwetenschap en technologie , toonde aan dat deze gewassen het immuunsysteem hadden verzwakt, wat leidde tot de vraag of het gebruik van dergelijk afvalwater voor irrigatie gewassystemen kwetsbaarder zou maken voor bacteriële en schimmelpathogenen.

"De grote vraag is is het veilig?" zei Borch, een biogeochemicus die gezamenlijke academische benoemingen heeft bij de afdeling Scheikunde en de afdeling Civiele en Milieutechniek. "Hebben we alles overwogen wat we moeten overwegen voordat we dit doen?"

Typisch, olie- en gasafvalwater, ook bekend als geproduceerd water, wordt weggevoerd van boorlocaties en opnieuw in de aarde geïnjecteerd via diepe bergingsputten. Er is gedocumenteerd dat dergelijke praktijken aardbevingen veroorzaken en kunnen leiden tot verontreiniging van oppervlaktewater en grondwaterlagen.

Het idee om dergelijk water te gebruiken voor irrigatie heeft geleid tot studies die zaken als gewasopbrengst, bodemgezondheid, en opname van verontreinigingen door planten, vooral omdat geproduceerd water vaak veel zouten bevat, en de chemie ervan varieert sterk van regio tot regio. Borch, die talrijke olie- en gasgerelateerde onderzoeken heeft uitgevoerd, inclusief hoe de bodem vergaat tijdens accidentele lozingen, vroeg zich af of iemand had geprobeerd vast te stellen of de kwaliteit van het irrigatiewater van invloed is op het inherente vermogen van gewassen om zichzelf tegen ziekten te beschermen.

De experimenten zijn uitgevoerd in samenwerking met plantenmicrobioomexpert Pankaj Trivedi, een CSU-assistent-professor bij de afdeling Bioagricultural Sciences and Pest Management, en onderzoekers van de Colorado School of Mines. Het team bevloeide tarweplanten met kraanwater, twee verdunningen van geproduceerd water, en een zoutwatercontrole. Ze stelden de planten bloot aan veelvoorkomende bacteriële en schimmelpathogenen en bemonsterden de bladeren nadat was vastgesteld dat de pathogenen zich hadden verspreid.

Met behulp van state-of-the-art kwantitatieve genetische sequencing, de wetenschappers stelden vast dat de planten die werden bewaterd met de hoogste concentratie geproduceerd water significante veranderingen vertoonden in de expressie van genen die planten normaal gesproken gebruiken om infecties te bestrijden. Hun studie bepaalde niet precies welke stoffen in het geproduceerde water correleerden met onderdrukte immuniteit. Maar ze veronderstelden dat een combinatie van verontreinigingen zoals boor, petroleumkoolwaterstoffen en zout zorgden ervoor dat de planten metabolische hulpbronnen opnieuw toekenden om stress te bestrijden, waardoor het voor hen een grotere uitdaging wordt om ziektebestrijdende genen te produceren.

"Bevindingen uit dit werk suggereren dat de effecten van de immuunrespons van planten moeten worden beoordeeld voordat behandeld olie- en gasafvalwater opnieuw wordt gebruikt voor landbouwirrigatie, " schreven de auteurs van de studie.