המים המוחזרים ממאגרי פחמימנים מכילים מינרלים קריטיים שהם המפתח לפעולות טכניות ותעשייתיות רבות. קרדיט: Texas A&M Engineering
בטוויסט אירוני, אוצר של מינרלים קריטיים נשפך החוצה עם מים הנחשבים מזוהמים מדי ויקרים לניקוי.
חוקר אוניברסיטת טקסס A&M, ד"ר חמידרזה סמואי, חוקר את מרכיבי המים המופקים ואומר כי תוצר לוואי זה של פעולות נפט וגז מכיל כמעט כל מרכיב בטבלה המחזורית, כולל אלה המעניינים כלכלות לאומיות.
המטרה שלו היא לטפל במים באמצעות פחמן דו חמצני לא רצוי (CO2) בשלבים כדי לשחזר אלמנטים יקרי ערך אלה ובסופו של דבר לייצר מים מתוקים לשימוש חקלאי לאחר השלמת התהליכים.
"הכרה בערך הסמוי בתוך המים המופקים יכולה להציע פתרונות מוחשיים לכמה מהאתגרים הסביבתיים הדוחקים ביותר בעולם, מ-CO2 פליטות למחסור הגובר של מינרלים מסוימים ומים עצמם", אמר Samouei, עוזר מחקר במחלקה להנדסת נפט של הרולד ואנס.
מחקר "כריית מי מלח" של Samouei הוצג במאמר בינואר 2024 ב- Journal of Petroleum Technology של החברה למהנדסי נפט שכותרתו "מכרה זהב נוזלי: פתיחת הפוטנציאל המינרלי הקריטי של מים מופקים באמצעות פחמן דו חמצני." הוא הציג את הנושא בכנס ובתערוכה של שבוע המים במזרח התיכון שהתקיימה בדצמבר 2023 בערב הסעודית ודיווח על תגליותיו האחרונות בכנס השנתי של חברת המים המופקים בפברואר 2024 ביוסטון, טקסס.
מדוע זורקים מים מופקים?
מים מצטברים באזורים תת-קרקעיים שבהם מתרחשות פונקציות גיאולוגיות, כמו מאגרי פחמימנים, והם ממיסים ואוגרים כמויות אדירות של מינרלים ויסודות אחרים. במהלך פעולות נפט וגז, ממוצע של שש חביות של 42 ליטר של מים "מיוצרים" אלו מוחזרות לכל חבית נפט אחת, ובמקרים נדירים, עד ליחס מדהים של 500 ל-1. זה עד פי 10 מלוח יותר ממי ים ומכיל בערך פי 6,000 מינרלים.
ברגע שהמים המופקים מופרדים מנפט, התהליך המיועד כרוך בתהליך כריית מי מלח כדי לשחזר מינרלים קריטיים ואלמנטים אחרים לפני ניקוי המים עבור פעולות חקלאות ספציפיות או לשימוש בפעולות שבירה להשבת נפט נוסף. קרדיט: Texas A&M Engineering
בשנת 2020, הכמות הגלובלית השנתית של מים מופקים שהוחזרו מפעילות נפט וגז עלתה על 240 מיליארד חביות, כאשר טקסס לבדה משחזרת 33 מיליון חביות מדי יום. שדות הנפט של אגן הפרמיאן בטקסס מייצרים יותר מים מופקים מכל מחזות הפצלים האחרים בארה"ב גם יחד. הטיפול בנפח עצום זה אינו כרוך בעלויות, ולכן מים מופקים נחשבים בעיקר למוצר פסולת ומוזרקים בשדות סילוק תת-קרקעיים לצורך בלימה בטוחה.
הערכים הנסתרים במלח
מכיוון שכל דבר במים המופקים מעולם לא קוטלג, המחקר של סמואי התחיל עם היסודות. הוא אסף דגימות מים מיוצרות ברחבי ארה"ב ויצר שיטה סטנדרטית לניתוח תכולת המים. אז הוא למד שהוא מכיל כמעט את כל מה שרשום בטבלה המחזורית של היסודות.
הממצאים של Samouei כללו מינרלים קריטיים כמו ליתיום, רובידיום, צסיום, גליום ומתכות מקבוצת פלטינה – חומרים בסיסיים לטכנולוגיות הנוכחיות והעתידיות לקידום תעשיות המחשב, האנרגיה והתחבורה. חשוב מכך, כמו תמלחות אחרות, מים שהופקו כללו כמויות פחות יקרות אך בשפע של נתרן, אשלגן, מגנזיום וסידן – המשמשים בתהליכי ייצור, ייצור דשנים ותעשיות אחרות.
כל המינרלים הללו יכולים להיות הרבה יותר משתלמים מהשמן שמגיע עם המים המופקים, כך שניתן יהיה לקזז בקלות את עלויות השבת המים על ידי מכירת המינרלים המוחזרים.
טיפול טוב יותר
Samouei הסביר כי בעוד התפלת מים מופקים נשקלה, הגישה של כרייה תחילה של כל המלח והמינרלים לפני הטיפול במים לא נחקרה.
חלק גדול מהמחקר הנוכחי שלו מתרכז בפיתוח הזרימה הטובה ביותר של שיטות להפקת מינרלים יקרי ערך ממלח בשלבי זיקוק באמצעות CO2 התפלה, שלדבריו היא "גישה פורצת דרך להשבת מינרלים ממוקדת ממים מופקים". התהליך כולל מגוון טכניקות סינון, כגון אולטרה סינון וננו סינון, ואף עושה שימוש באוסמוזה הפוכה.
פוטנציאל מסחור
המחקר יוצר קו בסיס לכריית תמלחות, בין אם באמצעות מים מופקים או מקורות מליחים אחרים, אך Samouei אמר כי פיתוח נוסף יצטרך מקור מימון. נותני החסות הממשלתיים מתרכזים בכריית מינרלים קריטיים במקומות כמו קרקעית הים או אפילו אסטרואידים, ולא במשהו קרוב לבית כמו מים מופקים.
סמואי אמר שהוא מקווה לשנות את השקפתה של תעשיית הנפט והגז על מים מופקים, תחילה כדי לראות בהם אמצעי רווחי לקבלת כסף ומאוחר יותר, אולי בעוד 10 שנים, כמקור לפעולות הכרייה שלהם.
"מים המופקים אולי לא יהיו יפים אם נסתכל עליהם כפסולת", אמר, "אבל זה ישפיע על הדורות הבאים של העולם אם נסתכל עליהם כאל משאב".
