Innan vatten som produceras under hydraulisk sprickning slängs i vattendrag eller återanvänds i jordbruk och andra industrier, kemister vid University of Toledo tar hänsyn till vattenkvaliteten och miljöproblemen vid frackning av avloppsvatten för att avgöra om det är säkert för återanvändning.

Forskarna vid det nya Dr. Nina McClelland Laboratory for Water Chemistry and Environmental Analysis vid UToledo skapade en ny metod som samtidigt identifierade 201 kemiska föreningar i fracking av avloppsvatten, kallas producerat vatten.

Forskningen, som publiceras i Journal of Separation Science och genomfördes i samarbete med forskare vid University of Texas i Arlington, visar att många av de kemikalier som finns i producerat vatten är cancerframkallande, lösningsmedel och petroleumdestillat som direkt kan förorena dricksvattenkällor.

"Problemet med producerat vatten är att det här är en mycket ny och förbisedd föroreningskälla, och metoder för bortskaffande och rening är ännu inte helt optimerade för att garantera totalt avlägsnande av miljöföroreningar, " sa Dr Emanuela Gionfriddo, biträdande professor i analytisk kemi vid UToledo Institutionen för kemi och biokemi och School of Green Chemistry and Engineering. "Vårt arbete syftade till att tillhandahålla en ny, enkel och kostnadseffektiv metod för omfattande karakterisering av kemikalier och fylla den kunskapslucka som för närvarande finns om den kemiska sammansättningen av denna restprodukt från olje- och naturgasindustrin."

Forskare och naturgasföretag söker kreativa sätt att använda producerat vatten eftersom nuvarande behandlingsprocesser för att avlägsna salter och radioaktiva ämnen – processer som inkluderar omvänd osmos och destillation – är dyra.

"Nuvarande metoder för kemisk karakterisering av producerat vatten kan ge en uppskattning av den totala mängden förorening men ger inte information om vilken typ av förorening som finns, " sa Gionfriddo. "Det kan vara så att en molekyl fortfarande kan vara mycket giftig även om den finns i mycket låg koncentration, eller det har potential att ackumuleras i kroppen med tiden, så poängen är att veta exakt vad som finns i producerat vatten, inte bara hur mycket."

Gionfriddos forskning beskriver hur kemisterna utvecklade och optimerade en tunnfilm, fastfasmikroextraktionsmetod för att karakterisera de organiska föreningarna i det producerade vattnet.

Teamet identifierade många kemikalier, inklusive ett bekämpningsmedel som kallas atrazin; 1, 4-dioxan, en organisk förening som är irriterande för ögonen och andningsvägarna; toluen, som vid låg exponering har hälsoeffekter som förvirring, svaghet, och förlust av syn och hörsel; och polycykliska aromatiska kolväten, som har kopplats till hud, lunga, blåsa, lever- och magcancer.

"Det finns många kemikalier som fortfarande måste identifieras just nu, sa Ronald Emmons, UToledo Ph.D. kandidat. "Det behövs också mer forskning för att testa upptaget av dessa kemikalier i grödor när producerat vatten återvinns för jordbruket. Vi måste studera om och hur dessa kemikalier från det producerade vattnet kan ackumuleras i jorden som vattnas med producerat vatten och om dessa kemikalier kan överföras från jorden till grödorna."

Samarbetet mellan UToledo och UT Arlington kommer att fortsätta använda den nya metoden för att screena förekomsten av giftiga molekyler i producerade vattenprover från olika provtagningsplatser i Texas.

UToledo-forskare utvecklar också nya metoder för utvinning av tungmetaller och sällsynta jordartsmetaller som kommer att hjälpa den fullständiga karakteriseringen av producerade vattenprover.