När oljeproducenterna kämpar för att anpassa sig till lägre priser, att få ut så mycket olja som möjligt ur varje brunn har blivit ännu viktigare, trots oro från närboende att vissa kemikalier som används för att öka produktionen kan förorena underjordiska vattenresurser.

Forskare från University of Houston har rapporterat upptäckten av en nanoteknologibaserad lösning som kan lösa båda frågorna - uppnå 15 procent tertiär oljeutvinning till låg kostnad, utan den stora mängden kemikalier som används i de flesta kommersiella vätskor.

Lösningen - grafenbaserade Janus amfifila nanoskikt - är effektiv vid en koncentration på bara 0,01 procent, möta eller överträffa prestanda för både konventionella och andra nanoteknologibaserade vätskor, sa Zhifeng Ren, MD Anderson Ordförande i fysik. Janus nanopartiklar har minst två fysiska egenskaper, möjliggör olika kemiska reaktioner på samma partikel.

Den låga koncentrationen och den höga effektiviteten för att öka tertiär oljeåtervinning gör nanofluiden både mer miljövänlig och billigare än alternativ som nu finns på marknaden, sa Ren, som också är huvudutredare vid Texas Center for Superconductivity vid UH. Han är huvudförfattare på ett papper som beskriver verket, publicerad 27 juni i Förfaranden från National Academy of Sciences .

"Våra resultat ger en ny nanofluid översvämningsmetod för tertiär oljeutvinning som är jämförbar med de sofistikerade kemiska metoderna, "skrev de." Vi räknar med att detta arbete kommer att föra enkla nanofluid översvämningar vid låg koncentration till stadiet av oljefältspraxis, vilket kan leda till att olja återvinns på ett mer miljövänligt och kostnadseffektivt sätt. "

Förutom Ren, forskare som är involverade i projektet inkluderar Ching-Wu "Paul" Chu, chefsvetare vid Texas Center for Superconductivity vid UH; doktorander Dan Luo och Yuan Liu; forskare Feng Wang och Feng Cao; Richard C. Willson, professor i kemisk och biomolekylär teknik; och Jingyi Zhu, Xiaogang Li och Zhaozhong Yang, hela Southwest Petroleum University i Chengdu, Kina.

Det amerikanska energidepartementet uppskattar att så mycket som 75 procent av återvinningsbara reserver kan vara kvar efter att producenter fångat kolväten som naturligt stiger upp till ytan eller pumpas ut mekaniskt, följt av en sekundär återvinningsprocess med vatten- eller gasinjektion.

Traditionell "tertiär" återvinning innebär att en kemisk blandning injiceras i brunnen och kan återvinnas mellan 10 och 20 procent, enligt författarna.

Men den stora mängden kemikalier som används vid tertiär oljeutvinning har väckt oro över potentiella miljöskador.

"Självklart visar enkel översvämning av nanofluider (som endast innehåller nanopartiklar) vid låg koncentration (0,01 viktprocent eller mindre) den största potentialen ur miljö- och ekonomiskt perspektiv, "skrev forskarna.

Tidigare utvecklade enkla nanofluider återvinner mindre än 5 procent av oljan när den används vid en koncentration på 0,01 procent, rapporterade de. Det gör att oljeproducenterna tvingas välja mellan en högre nanopartikelkoncentration - öka kostnaden - eller blandning med polymerer eller ytaktiva ämnen.

I kontrast, de beskriver återvinning av 15,2 procent av oljan med sin nya och enkla nanofluid vid den koncentrationen - jämförbar med kemiska metoder och ungefär tre gånger mer effektiv än andra nanofluider.

Dan Luo, en UH -doktorand och första författare på tidningen, sade när den grafenbaserade vätskan möter saltlösning/oljeblandningen i behållaren, nanoskikten i vätskan går spontant till gränssnittet, minska gränssnittsspänningen och hjälpa oljan att flöda mot produktionsbrunnen.

Ren sa att lösningen fungerar på ett helt nytt sätt.

"När det injiceras, lösningen hjälper till att lossa oljan från bergytan, "sa han. Under vissa hydrodynamiska förhållanden, den grafenbaserade vätskan bildar en stark elastisk och återvinningsbar film vid olje- och vattengränssnittet, istället för att bilda en emulsion, han sa.

Forskare sa att skillnaden beror på den asymmetriska egenskapen hos det 2-dimensionella materialet. Nanopartiklar är vanligtvis antingen hydrofoba - vattenavvisande, som olja - eller hydrofil, vattenliknande, sa Feng Wang, en postdoktoral forskare som delade de första författaruppgifterna med Luo.

"Vårt är båda, "sa han." Vår är Janus och också strikt amfifil. "