Les eaux usées des opérations pétrolières et gazières pourraient devenir une source précieuse de minéraux critiques et d’eau potable grâce à une nouvelle méthode de traitement innovante.
Dans une tournure ironique, une mine d’or de minéraux critiques est rejetée avec de l’eau considérée comme trop polluée et coûteuse à nettoyer.
Le chercheur de l’Université Texas A&M, le Dr Hamidreza Samouei, étudie les composants de l’eau produite et affirme que ce sous-produit des opérations pétrolières et gazières contient presque tous les éléments du tableau périodique, y compris ceux d’intérêt significatif pour les économies nationales.
Son objectif est de traiter l’eau en utilisant du dioxyde de carbone indésirable (CO2) en plusieurs étapes pour récupérer ces éléments précieux et, en fin de compte, produire de l’eau potable pour une utilisation agricole une fois les processus terminés.
« Reconnaître la valeur latente contenue dans l’eau produite peut offrir des solutions concrètes à certains des défis environnementaux les plus pressants du monde, des émissions de CO2 à la rareté croissante de certains minéraux et de l’eau elle-même », a déclaré Hamidreza Samouei, professeur adjoint de recherche au Département de génie pétrolier Harold Vance.
Pourquoi l’eau produite est-elle gaspillée ?
L’eau s’accumule dans des zones souterraines où se produisent des fonctions géologiques, telles que des réservoirs d’hydrocarbures, et elle dissout et stocke de grandes quantités de minéraux et d’autres éléments. Lors des opérations pétrolières et gazières, une moyenne de six barils de 42 gallons de cette « eau produite » sont récupérés pour chaque baril de pétrole, et dans de rares cas, jusqu’à un rapport étonnant de 500 à 1. Elle est jusqu’à 10 fois plus salée que l’eau de mer et contient environ 6 000 fois plus de minéraux.
En 2020, le volume annuel mondial d’eau produite récupérée des opérations pétrolières et gazières a dépassé 240 milliards de barils, le Texas seul récupérant 33 millions de barils par jour. Les champs pétrolifères du Bassin permien au Texas génèrent plus d’eau produite que toutes les autres formations de roche compacte des États-Unis.
Le traitement de ce volume considérable est coûteux, de sorte que l’eau produite est principalement considérée comme un déchet et injectée dans des champs de stockage souterrains pour un confinement sûr.
Les valeurs cachées dans le saumure
Comme tout dans l’eau produite n’a jamais été répertorié, les recherches de Hamidreza Samouei ont commencé par les bases. Il a collecté des échantillons d’eau produite dans tout le pays et créé une méthode standardisée d’analyse du contenu de l’eau. C’est alors qu’il a découvert qu’elle contenait presque tous les éléments répertoriés dans le tableau périodique des éléments.
Les découvertes de Hamidreza Samouei ont inclus des minéraux critiques tels que le lithium, le rubidium, le césium, le gallium et les métaux du groupe du platine – des substances fondamentales pour les technologies actuelles et futures faisant progresser les industries informatiques, énergétiques et de transport. Plus important encore, comme d’autres saumures, l’eau produite présentait des quantités abondantes mais moins chères de sodium, de potassium, de magnésium et de calcium – utilisés dans les procédés de fabrication, la production d’engrais et d’autres industries.
L’ensemble de ces minéraux peut être beaucoup plus lucratif que le pétrole qui remonte avec l’eau produite, de sorte que les coûts de récupération de l’eau peuvent être facilement compensés en vendant les minéraux récupérés.
Un meilleur traitement
Hamidreza Samouei a expliqué que bien que la désalinisation de l’eau produite ait été envisagée, l’approche consistant à extraire d’abord tout le sel et les minéraux avant de traiter l’eau n’avait pas été explorée.
De nombreuses recherches actuelles de Hamidreza Samouei consistent à développer la meilleure séquence de méthodes d’extraction de minéraux précieux de la saumure en plusieurs étapes de raffinage à l’aide de la désalinisation au CO2, qu’il décrit comme « une approche révolutionnaire de la récupération ciblée de minéraux à partir de l’eau produite. »
Le processus comprend une variété de techniques de filtration, telles que la ultrafiltration et la nanofiltration, et utilise même l’osmose inverse.
Potentiel de commercialisation
La recherche établit une ligne de base pour l’exploitation minière de la saumure, que ce soit à partir de l’eau produite ou d’autres sources saumâtres, mais le chercheur a déclaré que le développement ultérieur aurait besoin d’une source de financement.
Les commanditaires gouvernementaux se concentrent sur l’exploitation minière de minéraux critiques dans des endroits tels que le plancher océanique ou même des astéroïdes, pas quelque chose d’aussi proche de chez soi que l’eau produite.
Le Professeur Samouei a déclaré qu’il espérait changer la vision de l’industrie pétrolière et gazière sur l’eau produite, tout d’abord pour la voir comme une source de revenus lucrative et, éventuellement dans 10 ans, comme une source de leurs propres opérations minières.
« L’eau produite peut ne pas être belle si nous la considérons comme un déchet », a-t-il conclu, « mais elle sera impactante pour les générations futures si nous la considérons comme une ressource. »
Légende illustration : L’eau récupérée dans les réservoirs d’hydrocarbures contient des minéraux essentiels à de nombreuses opérations techniques et industrielles. Crédit : Texas A&M Engineering
Article : « Liquid Goldmine: Unlocking the Critical Mineral Potential of Produced Water Using Carbon Dioxide » – src
Newsletter Enerzine
Recevez les meilleurs articles
Énergie, environnement, innovation, science : l’essentiel directement dans votre boîte mail.
