Uppskattningsvis 168 miljarder liter avloppsvatten - eller producerat vatten - genereras årligen av Permian Basin-frackingindustrin, enligt en rapport från 2022 från Texas Produced Water Consortium. Den stora avfallsströmmen har visat sig både svår och kostsam att behandla på grund av vattnets kemiska komplexitet.

I en ny studie publicerad i tidskriften Water , har forskare vid University of Texas i El Paso identifierat ett nytt sätt att behandla avloppsvattnet som genereras av olje- och gasproduktion:bakteriofager.

Ramón Antonio Sánchez, doktorand inom UTEP:s kemiprogram, är första författare till publikationen, som beskriver hur bakteriofager, virus som ofta är mycket specifika och dödliga för en enskild bakterieart, kan användas som en snabb och kostnadseffektiv metod att behandla producerat vatten i industriell skala.

Sánchez sa att om arbetet blir framgångsrikt skulle det ge olje- och gasindustrin ett sätt att behandla, återanvända och återvinna producerat vatten, snarare än den nuvarande branschpraxisen att kassera majoriteten av det producerade vattnet genom att injicera det i marken efter oljeprospektering.

Forskningen fokuserar på två av de mest framträdande bakterierna som finns i producerat vatten i olje- och gasindustrin - Pseudomonas aeruginosa och Bacillus megaterium. P. aeruginosa har förmågan att korrodera rostfritt stål och utgör en utmaning för livslängden för rörledningar och annan metallbaserad infrastruktur, medan B. megaterium kan bryta ner kolväten – grunden för olja.

Sánchez, tillsammans med en av hans medarbetare, Zacariah Hildenbrand, Ph.D., en UTEP-alun, inspirerades att använda bakteriofager baserat på deras tillämpningar inom den medicinska industrin, där de används för att bekämpa infektioner orsakade av multi-läkemedelsresistenta bakterier.

"Eftersom bakterierna är levande organismer utvecklade de med tiden en resistens, i form av ett mindre genomträngligt membran, mot traditionella desinfektionsmedel", förklarade Sánchez.

"Men bakteriofagerna, som själva är virus, fäster vid specifika receptorer på värdcellens yta och utvecklas tillsammans med bakterierna de försöker infektera, vilket betyder att varje resistens som bakterierna förvärvar utlöser modifiering av bakteriofager för att hålla infektionen igång. ."

Teamets experiment med bakteriofager har varit effektiva och uppnått inaktivering av både P. aeruginosa och B. megaterium i laboratoriemiljöer. För Sánchez kommer arbetet att fortsätta i branschen där hans fokus kommer att ligga på att replikera sina laboratorieresultat ute på fältet. Han kommer också att försöka utöka antalet mikroorganismer som kan behandlas i producerat vatten genom att säkra en större katalog av bakteriofager.

Teamet medger att tillvägagångssättet har sina utmaningar. Det finns för närvarande en begränsad mängd kommersiellt tillgängliga bakteriofager, vilket är avgörande eftersom bakteriofager ofta är mycket specifika för en enda bakterieart. Det finns också andra arter av bakterier i producerat vatten som återstår att testa.

"Eftersom UTEP:s status och forskningsförmåga över hela landet fortsätter att växa, ökar också dess förmåga att attrahera begåvade studenter som Ramón och ge dem möjligheter att utföra meningsfullt arbete som har påtaglig och enorm inverkan", säger Ricardo Bernal, Ph.D., en docent vid UTEP:s institution för kemi och biokemi och Sánchez doktorandrådgivare.

"Jag känner en stor känsla av stolthet över det arbete Ramón har åstadkommit under sin tid här och ser fram emot att se nästa steg i hans forskning och i slutändan hur den kunskap han skapar kommer att förbättra liv."

Mer information: Ramon Sanchez-Rosario et al, Använda bakteriofager för att behandla motståndskraftiga bakterier som finns i producerat vatten, vatten (2024). DOI:10.3390/w16060797

Tillhandahålls av University of Texas i El Paso