Новые технологии могут упростить и удешевить очистку нефтегазовых сточных вод

Инженеры из Университета Колорадо в Боулдере изобрели более простой процесс, который может одновременно удалять как соли, так и органические загрязнители из сточных вод, при этом производя дополнительную энергию. Новый метод, основанный на питании от микробов, был недавно опубликован в журнале Environmental Science Water Research.

Технологии как прикрытие.«Прелесть технологии в том, что она решает две разные проблемы в одной единой системе», — сказал Чжийонг Джейсон Рен, доцент кафедры экологической и экологической инженерии CU-Boulder и старший автор статьи. «Проблемы в нашей системе становятся взаимовыгодными — они дополняют друг друга — и процесс производит энергию, а не просто потребляет ее».

«Новая технология очистки, называемая микробным емкостным опреснением, похожа на батарею в своей основной форме», — сказал Кейси Форрестол, постдокторант CU-Boulder, ведущий автор статьи и работающий над коммерциализацией технологии. «Вместо традиционной батареи, в которой для генерации электрического тока используются химические вещества, мы используем микробы для генерации электрического тока, который затем можно использовать для опреснения».Этот микробиологический электрохимический подход основан на том факте, что загрязнители, обнаруженные в сточных водах, содержат богатые энергией углеводороды, те же соединения, которые составляют нефть и природный газ. Микробы, используемые в процессе лечения, поедают углеводороды и высвобождают заложенную в них энергию.

Затем энергия используется для создания положительно заряженного электрода на одной стороне элемента и отрицательно заряженного электрода на другой, по сути, устанавливая батарею.Поскольку соль растворяется в воде на положительно и отрицательно заряженные ионы, ячейка может удалять соль из сточных вод, притягивая заряженные ионы к электродам с большой площадью поверхности, где они и прилипают.По словам исследователей, система не только позволяет удалять соль из сточных вод, но также создает дополнительную энергию, которую можно использовать на месте для работы оборудования.

«Сейчас нефтегазовым компаниям приходится тратить энергию на очистку сточных вод», — сказал Рен. «Мы можем лечить его, не потребляя энергии; скорее, мы извлекаем из него энергию».Некоторая часть сточных вод нефти и газа в настоящее время обрабатывается и повторно используется на месторождении, но этот процесс очистки обычно требует нескольких этапов — иногда до десятка — и ввода энергии, которая может поступать от дизельных генераторов.

Из-за сложности и дороговизны сточные воды часто сбрасывают, закачивая глубоко под землю. Потребность в удалении сточных вод возросла в последние годы по мере роста практики гидроразрыва пласта или «гидроразрыва пласта». Фрекинг — это процесс закачки воды, песка и химикатов в скважины для увеличения количества нефти и природного газа, добываемых скважиной.

Согласно предыдущим исследованиям ученых CU-Boulder и других, нагнетательные скважины, которые перекачивают сточные воды от операций по гидроразрыву, могут вызывать землетрясения в регионе.Спрос на воду для гидроразрыва также вызвал беспокойство среди людей, обеспокоенных нехваткой водных ресурсов, особенно в засушливых регионах страны.

Например, поиск воды для покупки воды для гидроразрыва пласта на Западе становится все более сложной и дорогой для нефтегазовых компаний.Емкостная опреснительная ячейка Ren and Forrestal дает возможность более экономично очищать воду на месте и повторно использовать ее для гидроразрыва пласта.

Чтобы попытаться превратить технологию в коммерческую реальность, Рен и Форрестол основали стартап-компанию под названием BioElectric Inc. Чтобы определить, предлагает ли технология жизнеспособное решение для нефтегазовых компаний, пара сначала должна показать, что они могут масштабировать работу, которую они выполняли в лаборатории, до размера, который был бы полезен в полевых условиях.

Стоимость масштабирования технологии также должна быть конкурентоспособной с тем, что нефтегазовые компании платят сейчас за воду для использования для гидроразрыва пласта, сказал Форрестол. По словам исследователей, в законодательных собраниях штатов также наблюдается некоторое движение, требующее от нефтегазовых компаний повторного использования сточных вод, что может сделать продукт BioElectric более привлекательным даже по более высокой цене.Рен и Форрестол получили средства от Национального научного фонда на работу по расширению установки для очистки воды.

Грант был получен после того, как пара участвовала в программе NSF Innovation Corps Program, направленной на продвижение финансируемых NSF исследований за пределы лаборатории, и заняла первое место в своем классе.Рен и Форрестол также работали с исследователями Захари Столлом и Пей Сюй из Университета штата Нью-Мексико.

Столл и Сюй также являются соавторами статьи.


Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *