Cuando el aceite se mezcla o ingresa al agua, los métodos convencionales de limpieza y eliminación del aceite pueden ser desafiantes, costosos y riesgosos para el medio ambiente. Pero los investigadores de la Escuela de Ingeniería Cockrell de la Universidad de Texas en Austin creen que pueden haberse desarrolladoun mejor método
En un estudio publicado esta primavera en el Revista de investigación de nanopartículas , los investigadores utilizaron nanopartículas magnéticas para separar el petróleo del agua a través de un proceso simple que se basa en la fuerza electrostática y un imán. Los ingenieros creen que su nueva técnica podría mejorar el tratamiento del agua para la producción de petróleo y gas, limpiar más eficientemente los derrames de petróleo y potencialmenteeliminar el plomo del agua potable
Hoy en día, las nanopartículas, que son partículas diminutas que pueden recubrirse con diferentes productos químicos como los polímeros, se usan en una amplia variedad de áreas e industrias, incluida la medicina, la energía y la electrónica. La versatilidad de las nanopartículas inspiró al equipo de UT Austin a explorar cómoLas partículas podrían aplicarse a la producción de petróleo para disminuir su huella ambiental y aumentar la eficiencia en la perforación tanto en tierra como en alta mar. Creen que su técnica también podría usarse para tratar los millones de galones de agua dulce utilizados en fracturas hidráulicas y para ayudar a limpiar el agua potable..
Los métodos modernos de producción de petróleo separan el 95 por ciento del petróleo del agua producida, pero dejan pequeñas gotas de aceite que son difíciles de extraer, lo que hace que el tratamiento y eliminación del agua sea más desafiante y riesgoso para el medio ambiente.
"Esta nueva técnica realmente tiene como objetivo eliminar esa pequeña cantidad de aceite en esa agua que debe eliminarse antes de que pueda considerarse tratada", dijo Saebom Ko, investigador asociado del Departamento de Ingeniería de Petróleo y Geosistemas y autor principalen el estudio: "La ventaja de emplear nanopartículas magnéticas es que las pequeñas gotas de aceite que se unen a las nanopartículas se separan mucho más rápidamente del agua que los procesos de separación física tradicionales porque la fuerza magnética puede ser de un orden de magnitud mayor que la gravitación".
Ko trabajó con un equipo que incluía al profesor de ingeniería de petróleo y geosistemas Hugh Daigle, el profesor de ingeniería biomédica Thomas Milner y el investigador Chun Huh para diseñar recubrimientos de superficie para nanopartículas magnéticas que podrían usarse para la extracción de petróleo. Emplearon una técnica, llamada gradiente altoseparación magnética, que se ha utilizado en la minería para eliminar metales y en la industria alimentaria para eliminar partículas tóxicas.
El avance principal del equipo es diseñar recubrimientos de superficie para nanopartículas que pueden adherirse a las gotas de aceite utilizando la fuerza electrostática. El equipo recubrió las nanopartículas magnéticas con polímeros cuya carga superficial es positiva. Las nanopartículas magnéticas cargadas positivamente se adhieren a la carga negativalas gotas de aceite a través de una fuerza electrostática atractiva, similar a la forma en que una tela atrapa polvo recoge el polvo. El proceso, que lleva segundos en pruebas de laboratorio, también podría ocurrir a la inversa. Si las sustancias objetivo tienen cargas superficiales positivas, las nanopartículas magnéticas podríanestar recubierto con polímeros cargados negativamente para atraer al objetivo.
"Es una idea simple", dijo Daigle. "Estamos aprovechando las propiedades magnéticas de estas nanopartículas para que se adhieran a las gotas de aceite y esencialmente magneticen las gotas de aceite para que puedan extraerse con un imán".
La facilidad de la técnica y la flexibilidad de las nanopartículas magnéticas han motivado a los investigadores a considerar diferentes aplicaciones.
"Las aplicaciones pueden extenderse mucho más allá del campo petrolífero porque, con un diseño de recubrimiento de superficie apropiado, puede tomar su núcleo magnético y recubrirlo con cualquier químico que elija en el exterior para adherirlo al objetivo y sacarlo con un imán", Dijo Daigle.
Los investigadores han previsto diseñar un método para usar estas nanopartículas para limpiar los derrames de petróleo en el océano. También están explorando cómo se pueden usar nanopartículas magnéticas para eliminar el plomo y otros contaminantes del agua potable, con planes de poner a prueba sus ideas este verano.
Para la producción de petróleo y gas, el equipo planea desarrollar un sistema de tratamiento que tenga la capacidad de manejar rápidamente un alto volumen de petróleo y agua, lo que sería crucial para los sitios de perforación de petróleo en tierra y en alta mar.
"Actualmente estamos desarrollando un proceso de regeneración libre de químicos para reutilizar nanopartículas. Otros métodos de regeneración usan químicos para extraer el aceite, lo que resulta en la producción de otros desechos peligrosos", dijo Ko. "Creemos que al reciclar y reutilizar nanopartículas,no solo podría reducir los costos operativos, sino que podría ser un proceso ecológico que reduzca los desechos peligrosos "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Texas en Austin . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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