石油和天然气开采过程中产生的废水中含有对工业至关重要的矿物质
具有讽刺意味的是，一个蕴藏着重要矿物质的宝库实际上是之前被认为污染太严重、清洁成本太高的水。德克萨斯农工大学研究员 Hamidreza Samouei 博士正在研究采出这种水的成分，他说，这种石油和天然气开采过程中产生的废弃副产品几乎含有元素周期表中的所有元素，其中包括对工业和经济具有重大意义的元素。
从碳氢化合物储层中回收的水含有对许多技术和工业操作至关重要的矿物质。资料来源：德克萨斯农机工程公司
他的目标是利用不需要的二氧化碳（CO2）分阶段处理水，以回收这些有价值的元素，并在处理过程完成后最终生产出供农业使用的淡水。
哈罗德-万斯石油工程系研究助理教授萨穆埃说："认识到生产用水的潜在价值，可以为一些世界上最紧迫的环境挑战提供切实的解决方案，这些挑战包括二氧化碳排放、某些矿物质和水本身的日益稀缺。"
2024 年 1 月，石油工程师学会的《石油技术期刊》发表了一篇题为"液体金矿：利用二氧化碳释放采出水的关键矿物潜力"的文章，介绍了萨穆埃的"采出水开采"研究。他在 2023 年 12 月于沙特阿拉伯举行的中东水周会议和展览上介绍了这一主题，并在 2024 年 2 月于德克萨斯州休斯顿举行的采出水协会年会上报告了他的最新发现。
为什么采出水会被倒掉？
水积聚在发生地质作用的地下区域，如碳氢化合物储层，它溶解并储存了大量的矿物质和其他元素。在石油和天然气开采过程中，平均每开采一桶石油，就会回收六桶 42 加仑的"采出水"，在极少数情况下，比例甚至达到惊人的 500:1。
从石油中分离出采出的水后，预定的工艺包括采出水开采工艺，以回收关键的矿物质和其他元素，然后将水净化，用于特定的农业作业或用于压裂作业，以回收更多的石油。资料来源：德克萨斯农机工程公司
2020 年，全球每年从石油和天然气作业中回收的采出水量超过 2400 亿桶，仅得克萨斯州每天就回收 3300 万桶。得克萨斯州二叠纪盆地油田产生的采出水比美国所有其他页岩油田的总和还要多。处理如此大量的采出水成本高昂，因此采出水主要被视为废水，注入地下处理场进行安全封存。
采出水中隐藏的价值
由于采出水中的所有成分从未编入目录，因此萨穆埃的研究从最基本的开始。他收集了美国各地的采出水样本，并创建了一种分析水成分的标准化方法。这时，他了解到水中几乎包含了元素周期表中列出的所有元素。
萨穆埃的发现包括锂、铷、铯、镓和铂族金属等关键矿物质--这些物质是当前和未来推动计算机、能源和运输行业发展的基础技术。更重要的是，与其他采出水一样，产水也含有价格较低但数量丰富的钠、钾、镁和钙--这些物质可用于制造工艺、化肥生产和其他行业。
所有这些矿物质的利润都可能远远高于采出水中的石油，因此通过出售回收的矿物质可以轻松抵消水再生成本。
萨穆埃解释说，虽然已经考虑过将生产出来的水淡化，但还没有探索过在处理水之前先开采所有盐和矿物质的方法。他目前的研究主要集中在开发最佳的方法流程，利用二氧化碳脱盐技术分阶段从盐水中提取有价值的矿物质，他说这是"从生产水中定向回收矿物质的开创性方法。该工艺包括各种过滤技术，如超滤和纳滤，甚至还利用了反渗透技术。"
商业化潜力
这项研究正在为采出水开采（无论是使用采出水还是其他咸水资源）建立一个基准，但萨穆埃说，进一步的开发需要资金来源。政府赞助商正集中精力在海底甚至小行星等地方进行关键矿物开采，而不是像生产用水这样的近距离开采。
他希望改变石油和天然气行业对采出水的看法，首先将其视为一种有利可图的收款方式，然后，也许在 10 年后，将其视为自己采矿业务的水源："如果我们把生产出来的水看作是一种浪费，那么它可能并不美丽，"但如果我们把它看作是一种资源，那么它将对世界的下一代产生影响"。
编译自:ScitechDaily
