L’eau récupérée des réservoirs d’hydrocarbures contient des minéraux critiques qui sont essentiels à de nombreuses opérations techniques et industrielles. Crédit : Texas A&M Engineering
Ironiquement, un trésor de minéraux essentiels est déversé dans une eau considérée comme trop polluée et coûteuse à nettoyer.
Le Dr Hamidreza Samouei, chercheur à l’Université A&M du Texas, 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 qui présentent un intérêt significatif pour les économies nationales.
Son objectif est de traiter l’eau en utilisant du dioxyde de carbone indésirable (CO2) par étapes pour récupérer ces éléments précieux et finalement produire de l’eau douce à usage agricole une fois les processus terminés.
« Reconnaître la valeur latente de l’eau produite peut offrir des solutions tangibles à certains des défis environnementaux les plus urgents au monde, du CO2 émissions à la rareté croissante de certains minéraux et de l’eau elle-même », a déclaré Samouei, professeur adjoint de recherche au département Harold Vance de génie pétrolier.
Les recherches de Samouei sur « l’exploitation de la saumure » ont été présentées dans un article de janvier 2024 dans le Journal de technologie pétrolière de la Society of Petroleum Engineers intitulé « Liquid Goldmine : libérer le potentiel minéral critique de l’eau produite à l’aide de dioxyde de carbone ». Il a présenté le sujet lors de la conférence et de l’exposition de la Middle East Water Week qui s’est tenue en décembre 2023 en Arabie Saoudite et a rendu compte de ses découvertes les plus récentes lors de la conférence annuelle de la Produced Water Society en février 2024 à Houston, au Texas.
Pourquoi l’eau produite est-elle jetée ?
L’eau s’accumule dans les zones souterraines où se déroulent des fonctions géologiques, comme les 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 stupéfiant de 500 pour 1. C’est jusqu’à 10 fois plus salée que l’eau de mer et contient environ 6 000 fois plus de minéraux.
Une fois l’eau produite séparée du pétrole, le processus prévu implique un processus d’extraction de saumure pour récupérer les minéraux critiques et d’autres éléments avant que l’eau ne soit nettoyée pour des opérations agricoles spécifiques ou pour être utilisée dans des opérations de fracturation afin de récupérer davantage de pétrole. Crédit : Texas A&M Engineering
En 2020, la quantité annuelle mondiale d’eau produite récupérée des opérations pétrolières et gazières a dépassé 240 milliards de barils, le Texas récupérant à lui seul 33 millions de barils par jour. Les champs pétrolifères du bassin permien au Texas génèrent plus d’eau produite que tous les autres gisements de schiste américains réunis. Le traitement de ce vaste volume étant d’un coût prohibitif, l’eau produite est principalement considérée comme un déchet et injectée dans des champs d’élimination souterrains pour un confinement sûr.
Les valeurs cachées de la saumure
Comme tout ce qui se trouve dans l’eau produite n’a jamais été catalogué, les recherches de Samouei ont commencé par les bases. Il a collecté des échantillons d’eau produite aux États-Unis et a créé une méthode standardisée d’analyse du contenu de l’eau. C’est alors qu’il a appris qu’il contenait presque tout ce qui est répertorié dans le tableau périodique des éléments.
Les découvertes de Samouei comprenaient des minéraux critiques comme 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 secteurs de l’informatique, de l’énergie et des transports. Plus important encore, comme les autres saumures, l’eau produite contenait des quantités moins coûteuses mais abondantes de sodium, de potassium, de magnésium et de calcium – utilisées dans les processus de fabrication, la production d’engrais et d’autres industries.
Tous ces minéraux peuvent être bien plus lucratifs que le pétrole contenu dans l’eau produite, de sorte que les coûts de récupération de l’eau pourraient être facilement compensés par la vente des minéraux récupérés.
Un meilleur traitement
Samouei a expliqué que même si le dessalement de l’eau produite avait été envisagé, l’approche consistant à extraire d’abord tout le sel et les minéraux avant de traiter l’eau n’avait pas été explorée.
Une grande partie de ses recherches actuelles se concentrent sur le développement des meilleures méthodes pour extraire les minéraux précieux de la saumure lors des étapes de raffinage utilisant du CO.2 le dessalement, qui, selon lui, est « une approche révolutionnaire pour la récupération ciblée des minéraux de l’eau produite ». Le processus comprend diverses techniques de filtration, telles que l’ultrafiltration et la nanofiltration, et utilise même l’osmose inverse.
Potentiel de commercialisation
La recherche crée une base de référence pour l’extraction de saumure, que ce soit en utilisant de l’eau produite ou d’autres sources saumâtres, mais Samouei a déclaré que la poursuite du développement nécessiterait une source de financement. Les sponsors gouvernementaux se concentrent sur l’exploitation minière critique dans des endroits tels que les fonds marins ou même sur les astéroïdes, et non sur quelque chose d’aussi proche que l’eau produite.
Samouei a déclaré qu’il espère changer la vision de l’industrie pétrolière et gazière sur l’eau produite, d’abord pour la considérer comme un moyen lucratif de recevoir de l’argent et plus tard, peut-être dans 10 ans, comme une source pour leurs propres opérations minières.
« L’eau produite n’est peut-être pas belle si nous la considérons comme un gaspillage », a-t-il déclaré, « mais elle aura un impact sur les prochaines générations du monde si nous la considérons comme une ressource. »
