Forskare från Texas A&M Energy Institute och Artie McFerrin Department of Chemical Engineering leder ett stort initiativ för att minska mängden vatten som behövs i naturgasutvinningsprocessen, och att behandla avloppsvatten så att det är säkert för återanvändning. Sedan början av 2000-talet, hydraulisk sprickning har varit den huvudsakliga naturgasutvinningsprocessen i USA. Processens effektivitet och tillgången till stora reserver har lett till betydande ekonomisk tillväxt genom användning av skiffergas för att generera elektricitet och vid produktion av en mängd olika förädlade kemikalier. Medan hydraulisk sprickbildning är extremt effektiv, processen kräver stora mängder vatten, som vanligtvis sträcker sig från två till sju miljoner gallon per brunn. Efter att detta vatten har använts i extraktionsprocessen, det återgår till ytan som avloppsvatten, som innehåller naturligt förekommande föroreningar som radium, salter, metaller och olika kemikalier som används i processen. Detta avloppsvatten transporteras vanligtvis utanför anläggningen för behandling eller injiceras i en djup brunn för bortskaffande.

Den potentiella påverkan på industrin och vardagen är enorm. "Projektet kommer att förbättra livskvaliteten för samhällen i anslutning till skiffergasproduktion, kommer att tillhandahålla en strategisk färdplan för kostnadseffektiv hantering av skiffergasavloppsvatten, och kommer att hjälpa gasproducenter att arbeta på ett mer hållbart sätt, sa Dr Mahmoud El-Halwagi.

El-Halwagi är professor, Innehavare av Bryan Research and Engineering Chair in Chemical Engineering och verkställande direktör för Texas A&M Engineering Experiment Station's Gas and Fuels Research Center (GFRC) är huvudutredaren (PI) för ett forskningsprojekt vid Department of Energy (DOE) med titeln, "Distribuera Intensified, Automatiserad, Mobil, Användbara och nya konstruktioner (DIAMOND) för behandling av skiffergasavloppsvatten, " fokuserat på att utveckla integrerade design- och driftsmetoder för modulära system som kan användas vid rening av hydraulisk sprickbildning av avloppsvatten.

Teamet av Texas A&M-forskare samarbetar i detta projekt på 5,3 miljoner dollar med partners från University of Pittsburgh, University of Texas i Austin, och U.S. Clean Water Technology. "Projektet syftar till att utveckla nya teknologier och integrerade system som kommer att leda till ett paradigmskifte i hanteringen av skiffergasavloppsvatten, minska kostnaderna, att bevara naturresurser, och öka miljöpåverkan, sa El-Halwagi.

Medan rening av avloppsvatten används för närvarande, det är ofta oöverkomligt dyrt och används sällan. Dessutom, egenskaperna hos avloppsvattnet varierar enormt från en naturgaskälla till en annan. Dock, enligt Dr Joseph Sang-II Kwon, biträdande professor på kemitekniska avdelningen och co-PI på projektet, varje brunns varierande karaktär ger en unik möjlighet att använda modulära system. "Den modulära karaktären hos de föreslagna systemen kommer att ta hand om variabilitet från brunn till brunn såsom geologiska förhållanden, regionala bestämmelser, närhet och kapacitet hos behandlingsanläggningar, etc., " sa Kwon.

Först, teamet kommer att undersöka och modellera de dynamiska egenskaperna hos avloppsvattnet, och utveckla datorstödda verktyg för att effektivisera modelleringsprocessen. När avloppsvattnet väl har karakteriserats, teamet kommer att utvärdera alla de konventionella avloppsvattenreningsalternativen – förbehandling av vattnet, omvänd osmos, flotation, bland annat – och utföra experimentell testning och prototypframställning med nya modulära teknologier – membrandestillation, motflödes-RO-system, nya joniska vätskor med en polymer membrankontaktor, och elektromagnetiska fält. Detta experiment och testning kommer att avgöra det mest effektiva sättet att behandla avloppsvattnets olika egenskaper från brunn till brunn. Miljöpåverkan av olika tillvägagångssätt kommer att beaktas.

Enligt Dr Debalina Sengupta, associerad direktör för GFRC, alternativens livscykel är avgörande för hållbarheten hos de valda alternativen. "När teknik övervägs, vi kan sällan ta hänsyn till alla hållbarhetsaspekter som gör det verkligt genomförbart. DIAMOND-projektet kommer att överväga den verkliga hållbarheten hos de tekniska alternativen, och kommer att tillhandahålla plattformen för att förutsäga och testa framtida alternativ."