Нанотехнологии, разработанные для медицинского применения, могут пригодиться при освоении запасов нефти, которых обычными методами не достичь.
Нефтяные поля, которые считаются исчерпанными, в действительности содержат примерно столько же углеводородов, сколько их было выкачано, считает Ирадж Эршаги, инженер-нефтяник из Университета Южной Калифорнии (США). По самым скромным его оценкам, в старых месторождениях Соединённых Штатов сохраняется, по меньшей мере, 360 млрд баррелей нефти. Это нефть, которая прилипла к поверхности вмещающих пород (как жирный осадок на сковороде нерадивой хозяйки) или же оказалась запертой в небольших пористых структурах по соседству с главным месторождением, поясняет Шон Мёрфи, руководитель Расширенного энергетического консорциума (AEC) при Университете штата Техас, в который входят десять нефтегазовых компаний. Выявление и извлечение подобных остатков — очень сложная задача.
Нефтяной закат (фото Fabrio Pinheiro) ( фото см. http://science.compulenta.ru/558996/)
Среди современных методов обнаружения нефти главными являются бурение керна и сейсморазведка. Аналогичный эффект в медицине дают биопсия и рентген соответственно. Но есть и новый способ выявления участков больной ткани, скажем, раковых опухолей — наночастицы, покрытые антителами. Подобные нанотехнологии могли бы обнаружить нефть в карманах месторождений и повысить эффективность её добычи. С 2008 года AEC инвестировала $30 млн в эти исследования.
Нефтяные компании пытаются промывать водой старые месторождения, чтобы добыть хотя бы часть остатков черного золота. Джеймс Тур из Университета Райса (США) разработал наночастицы, покрытые слоем водорастворимых полимеров, — дабы они не слипались и могли проникнуть через поры в породе. Кроме того, в числе «окутавших» их соединений — материалы, обладающие высокой реакционной способностью к углеводородам. «Если у вернувшихся наночастиц не будет этого покрытия, значит, внизу много нефти», — поясняет г-н Тур.
В свою очередь доктор Аюсман Сен из Университета штата Пенсильвания (США) пытается разработать наночастицы, которые не надо закачивать под давлением. Они проникают в пористую породу сами собой. Предыдущие исследования показали, что достаточно такого простого решения, как активированная кислотой капля нефти, плавающая в щелочном растворе. Природа капли заставляет ее двигаться в растворе в том направлении, где растет градиент щелочности. Наночастицы же Сена станут передвигаться за счёт «солёного градиента» в пресной воде. Они также будут покрыты химическим веществом, которое «стремится» к углеводородам.
Однако прикрепившиеся к опухоли медицинские наночастицы способны сигнализировать о своём местоположении посредством изменения длины световой волны, отраженной от поражённой ткани при ее взаимодействии со светом зондирующего ИК-лазера. А вот с нефтью этот номер не пройдёт. Как только наночастицы Сена уплыли от воды, с которой они проникли в глубину, их принципиально невозможно восстановить. И они не могут ничего сообщить о своих выводах.
Наночастицы Тура (с полимерным покрытием) остаются рядом с той областью, куда их закачали, и могут быть забраны обратно. Но всё, что они могут сказать нам, — натолкнулись ли они все-таки на нефть. Необходимо отследить, где именно они нашли нефть, но это сейчас не представляется возможным, подчёркивает Шон Мёрфи.
Ну а пока нефтяные компании добавляют в воду, которой обрабатывают старые месторождения, моющие средства. Они снимают нефть с поверхности пород и формируют эмульсию, из которой можно выделить нефть. Впрочем, процесс имеет ограниченную эффективность, если в запачканную нефтью полость попадает небольшое количество моющего средства.
И снова — решение может лежать в области медицинских нанотехнологий. Фармацевтическая промышленность экспериментирует с доставкой антираковых препаратов с помощью нанокапсул, которые высвобождают своё содержимое только при контакте с раковой клеткой. Это позволит избежать поражения здоровых тканей. Дженн-Тай Лян, инженер-нефтяник из Университета штата Канзас (США), работает над аналогичной идеей, используя нанокапсулы с моющим раствором. Он говорит, что капсулы имеют два преимущества: они достаточно малы, чтобы проникать в крошечные поры вмещающих пород, и выпускают моющее средство только при наличии нефти.
Несмотря на то, что описанные выше методы пока находятся в стадии разработки, можно полагать, что нанотехнологиям при добыче нефти уготовано большое будущее.
Издательско-выставочный центр ВСЕГЕИ
по материалам: NewScientist (англоязычный текст) и science.compulenta.ru
