ومن المفارقات أن الكنز الدفين من المعادن الحيوية هو في الواقع مياه كانت تعتبر في السابق ملوثة للغاية ومكلفة للغاية لتنظيفها. وقال الدكتور حميد رضا ساموي، الباحث في جامعة تكساس إيه آند إم والذي يدرس تركيبة هذه المياه المستخرجة، إن هذه النفايات الثانوية الناتجة عن استخراج النفط والغاز تحتوي تقريبا على كل عنصر في الجدول الدوري، بما في ذلك عناصر ذات أهمية صناعية واقتصادية كبيرة.
هدفه هو معالجة المياه على مراحل باستخدام ثاني أكسيد الكربون غير المرغوب فيه لاستعادة هذه العناصر القيمة وإنتاج مياه عذبة للاستخدام الزراعي في نهاية المطاف بمجرد اكتمال عملية المعالجة.
وقال صامويل، وهو أستاذ مساعد باحث في قسم هندسة البترول بجامعة هارولد فانس: "إن إدراك القيمة المحتملة لإنتاج المياه يمكن أن يوفر حلولاً عملية لبعض التحديات البيئية الأكثر إلحاحًا في العالم، بما في ذلك انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، والندرة المتزايدة لبعض المعادن والمياه نفسها".
في يناير 2024، نشرت مجلة تكنولوجيا البترول التابعة لجمعية مهندسي البترول مقالًا بعنوان "مناجم الذهب السائل: استخدام ثاني أكسيد الكربون لإطلاق العنان للإمكانيات المعدنية الرئيسية للمياه المنتجة"، والذي قدم بحث صامويل "استخراج المياه المنتجة". وقد قدم عرضًا حول هذا الموضوع في مؤتمر ومعرض أسبوع المياه في الشرق الأوسط في المملكة العربية السعودية في ديسمبر 2023، وقدم أحدث النتائج التي توصل إليها في الاجتماع السنوي لجمعية المياه المنتجة في هيوستن، تكساس، في فبراير 2024.
لماذا يتم التخلص من المياه المنتجة؟
يتراكم الماء في المناطق الجوفية التي تحدث فيها العمليات الجيولوجية، مثل الخزانات الهيدروكربونية، حيث يذوب ويخزن كميات كبيرة من المعادن والعناصر الأخرى. في عملية استخراج النفط والغاز، في المتوسط، مقابل كل برميل من النفط المستخرج، يتم استرداد ستة براميل سعة 42 جالونًا من "المياه المنتجة". وفي حالات نادرة، يمكن أن تصل النسبة إلى نسبة مذهلة تبلغ 500:1.
وفي عام 2020، تم استرداد أكثر من 240 مليار برميل من المياه المنتجة من عمليات النفط والغاز على مستوى العالم كل عام، حيث تقوم تكساس وحدها بإعادة تدوير 33 مليون برميل يوميًا. تنتج حقول النفط في حوض بيرميان في تكساس كميات من المياه المنتجة أكثر من جميع حقول النفط الصخري الأمريكية الأخرى مجتمعة. إن معالجة مثل هذه الكميات الكبيرة من المياه المنتجة أمر مكلف، لذلك تتم معالجة المياه المنتجة في المقام الأول كمياه صرف صحي ويتم حقنها في مواقع المعالجة تحت الأرض لاحتوائها بشكل آمن.
الكشف عن القيمة الخفية في المياه المنتجة
وبما أن جميع مكونات المياه المنتجة لم يتم فهرستها مطلقًا، فقد بدأ بحث سامويل بالأساسيات. قام بجمع عينات المياه المنتجة من جميع أنحاء الولايات المتحدة وابتكر طريقة موحدة لتحليل تكوين المياه. عند هذه النقطة، علم أن الماء يحتوي تقريبًا على كل عنصر مدرج في الجدول الدوري.
تشمل اكتشافات صموئيل معادن رئيسية مثل معادن مجموعة الليثيوم والروبيديوم والسيزيوم والغاليوم والبلاتين - وهي تقنيات أساسية ستدعم صناعات الحوسبة والطاقة والنقل الآن وفي المستقبل. علاوة على ذلك، مثل المياه المنتجة الأخرى، تحتوي المياه المنتجة أيضًا على كميات أقل تكلفة ولكنها وفيرة من الصوديوم والبوتاسيوم والمغنيسيوم والكالسيوم - وهي مواد يمكن استخدامها في عمليات التصنيع وإنتاج الأسمدة وغيرها من الصناعات.
كل هذه المعادن يمكن أن تكون أكثر ربحية من النفط الموجود في المياه المنتجة، لذلك يمكن تعويض تكاليف استصلاح المياه بسهولة عن طريق بيع المعادن المستردة.
وأوضح صموئيل أنه على الرغم من دراسة تحلية المياه المنتجة، إلا أنه لم يتم استكشاف طرق استخراج جميع الأملاح والمعادن قبل معالجة المياه. ويركز بحثه الحالي على تطوير العمليات المثلى لاستخراج المعادن الثمينة من المياه المالحة على مراحل باستخدام تكنولوجيا تحلية ثاني أكسيد الكربون، والتي يقول إنها "نهج رائد للاستخلاص الاتجاهي للمعادن من المياه المنتجة. وتشمل العملية تقنيات ترشيح مختلفة، مثل الترشيح الفائق والترشيح النانوي، وحتى تستخدم تكنولوجيا التناضح العكسي."
إمكانات التسويق
وتضع الدراسة خط أساس لاستخراج المياه المنتجة، سواء باستخدام المياه المنتجة أو غيرها من موارد المياه المالحة، لكن سامويل قال إن المزيد من التطوير سيتطلب التمويل. يركز الرعاة الحكوميون على استخراج المعادن المهمة في أماكن مثل قاع البحر وحتى الكويكبات، وليس على مقربة مثل مياه الإنتاج.
وهو يأمل في تغيير الطريقة التي تنظر بها صناعة النفط والغاز إلى المياه المنتجة، أولاً كوسيلة مربحة لتحصيل المدفوعات، وبعد ذلك، ربما بعد 10 سنوات من الآن، كمصدر للمياه لعمليات التعدين الخاصة بها: "إذا نظرنا إلى المياه المنتجة على أنها نفايات، فقد لا تكون جميلة، ولكن إذا نظرنا إليها كمورد، فسيكون لها تأثير على العالم للجيل القادم".
تم التجميع من: سايتك ديلي