La fracturation hydraulique, également connue sous le nom de «fracturation», repose sur l’eau, le sable et d’autres produits chimiques pour permettre aux ingénieurs d’éliminer le pétrole ou le gaz du schiste -; roches poreuses sous le sol.
Les ingénieurs savent ce qu’ils pompent dans le sol, mais ils n’ont pas compris pourquoi ils ont trouvé certains composés très dangereux dans le reflux -; le mélange d’eau, de sel et d’autres produits chimiques qui retourne à la surface après avoir été pompé à travers le schiste.
Maintenant, les recherches du laboratoire de Kimberly Parker, professeur adjoint au Département de génie énergétique, environnemental et chimique de la McKelvey School of Engineering de l’Université de Washington à Saint-Louis, montrent que la présence souterraine de radicaux halogènes est une clé de la formation de ces composés organiques halogénés, dangereux pour la santé humaine et nocifs pour l’environnement.
La recherche a été publiée le 15 janvier 2021 dans la revue Environmental Science & Technology.
Pendant longtemps, nous ne savions pas vraiment d’où ils venaient. Nous savions qu’ils n’étaient pas mis exprès dans le système. Il semblait clair qu’ils étaient générés sous terre. «
Kimberly Parker, professeure adjointe, Département de génie énergétique, environnemental et chimique de la McKelvey School of Engineering de l’Université de Washington à Saint-Louis
En plus de savoir d’où ils venaient, les chercheurs avaient une assez bonne raison de soupçonner des radicaux halogènes -; molécules avec un électron non apparié -; conduisaient la génération de ces composés.
Les électrons radicaux non appariés les rendent extrêmement réactifs avec d’autres produits chimiques, y compris des composés organiques.
Moshan Chen, un étudiant au doctorat dans le laboratoire de Parker, s’est attaqué à ce problème parce qu’il soupçonnait que la fracturation était un terrain fertile pour la formation de radicaux halogènes.
Une des raisons pour lesquelles il soupçonnait que les radicaux halogènes jouaient un rôle, a-t-il dit, était liée au « disjoncteur » -; un additif qui diminue la viscosité du fluide de fracturation afin qu’il reflue plus facilement une fois que le schiste a été fracturé. Il contient du persulfate qui, dans les conditions extrêmes de fracturation, peut créer des radicaux sulfate.
Chen savait également que les fluides de fracturation contenaient de fortes concentrations d’halogénures, notamment de chlorure et de bromure. En fait, les halogénures dans les fluides de fracturation se produisent à des concentrations beaucoup plus élevées qu’ils ne le sont dans d’autres eaux saumâtres, comme l’eau de mer.
Chen soupçonnait que les halogénures et les radicaux sulfate avaient réagi pour former des radicaux halogènes. Des recherches antérieures sur l’eau de mer et d’autres saumures avaient montré que les radicaux halogénés pouvaient interagir avec des composés organiques pour produire des composés organiques halogénés.
Il semblait donc que toutes les conditions de formation de ces composés toxiques étaient présentes dans le processus de fracturation. Chen a examiné quelques recherches antérieures sur le sujet, puis a conçu une expérience et s’est dirigé vers le laboratoire.
À l’aide d’expériences à l’échelle du laboratoire, il a pu créer des composés organiques halogénés comme ceux trouvés dans le reflux. Mais pour être sûr que l’interaction entre les radicaux halogènes et les composés organiques était vraiment nécessaire pour former les composés organiques halogénés, il a utilisé un «désactivateur de radicaux», un produit chimique qui empêche le radical de réagir avec les composés.
Encore et encore, l’expérience a montré que si le radical ne pouvait pas interagir avec le composé organique, il n’y aurait pas de composés organiques halogénés.
Le laboratoire de Parker travaille déjà sur la prochaine pièce du puzzle -; celui qui devrait indiquer quelles mesures, le cas échéant, valent la peine de prendre pour réduire la création de ces composés dangereux.
Chen étudie actuellement la formation naturelle de ces composés organiques halogénés. «S’il s’avère qu’une grande partie de leur production se fait naturellement, et que nous ne pouvons rien y faire, ce n’est peut-être pas une bonne idée» de modifier les procédures de fracturation pour un petit retour.
« Mais si cette voie est la voie dominante », a déclaré Parker, « changer les produits chimiques utilisés dans la fracturation hydraulique peut valoir la peine d’être envisagé. »
Ce travail est soutenu par le Centre international pour l’énergie, l’environnement et la durabilité de l’Université de Washington à St. Louis.
La source:
Université de Washington à Saint-Louis
