Trattamento e riciclo dei fanghi da perforazione a base di olio nei giacimenti di gas

Trasformare fanghi problematici in materiali utili

I pozzi del gas moderni si basano su fanghi da perforazione densi e oleosi per mantenere la stabilità del foro e il buon funzionamento delle attrezzature. Ma una volta utilizzati questi fanghi diventano rifiuti pericolosi, carichi di olio, sostanze chimiche e talvolta metalli pesanti. Questo studio mostra come tali rifiuti problematici possano essere trasformati in acqua pulita, olio riutilizzabile e materiale solido da costruzione, convertendo una passività ambientale in una risorsa preziosa.

Perché i fanghi di perforazione sono un problema

Lo sviluppo di petrolio e gas genera grandi volumi di fanghi da perforazione a base di olio, un composto appiccicoso di olio minerale, diesel, argille e additivi. Se questo materiale viene smaltito senza un trattamento accurato, può contaminare suolo e acque per anni. Allo stesso tempo, bruciarlo o interrarlo significa sprecare l’olio e l’acqua ancora presenti. Gli autori si sono concentrati sui rifiuti di un giacimento di gas in Cina e si sono posti una domanda semplice: è possibile progettare un processo pratico, attuabile in campo, che al tempo stesso protegga l’ambiente e recuperi risorse utili da questi fanghi?

Una catena di pulizia e riciclo in tre fasi

Il gruppo ha costruito una catena integrata di trattamento con tre fasi principali: separazione del fango, depurazione dell’acqua e immobilizzazione sicura dei solidi residui. Per prima cosa hanno usato un demulsificante chimico, un riscaldamento moderato e una centrifuga per rompere l’emulsione del fango denso. Questa fase ha permesso alla miscela di separarsi in tre parti: in superficie l’olio recuperato, uno strato intermedio di acqua torbida e sul fondo un fango spesso e disidratato. Il metodo ha recuperato circa il 96% dell’olio e ha ridotto il volume dei rifiuti di oltre il 93%, lasciando solo una piccola quantità di materiale solido da gestire. L’olio recuperato conteneva pochissima acqua e poteva essere riutilizzato come combustibile.

Purificare l’acqua torbida per il riutilizzo

L’acqua separata iniziava giallo-verdastra, salata e ricca di inquinanti organici e particelle fini, quindi non era utilizzabile per nuove operazioni di perforazione. Per purificarla, i ricercatori hanno innanzitutto regolato il suo grado di acidità, poi hanno aggiunto un agente ossidante (ipoclorito di sodio, affine alla candeggina domestica) per degradare i contaminanti più ostinati. Successivamente hanno aumentato il pH e aggiunto due comuni coadiuvanti per il trattamento delle acque che aggregano le particelle più fini in modo che possano sedimentare. Tramite prove mirate hanno trovato una ricetta che ha prodotto un’acqua molto limpida, con trasmittanza luminosa di circa il 99%, bassi solidi sospesi e inquinamento chimico notevolmente ridotto. Quest’«acqua pulita» manteneva però un contenuto salino elevato, ma aggiungendo un inibitore di incrostazioni è stato possibile riutilizzarla con successo per miscelare nuovo fluido di fratturazione, riducendo la necessità di prelevare acqua dolce.

Immobilizzare i solidi in blocchi resistenti

Il fango disidratato residuo conteneva ancora piccole quantità di olio e tracce di metalli, quindi accumularlo semplicemente comporterebbe il rischio di perdite lente nell’ambiente. Invece il team lo ha miscelato con cenere volante, cemento e calce viva in diverse proporzioni per individuare quali blend producessero blocchi più resistenti e sicuri. La miscela migliore — 10% cenere volante, 30% cemento e 20% calce viva in massa — ha prodotto blocchi con resistenza alla compressione di circa 16 megapascals, simile al calcestruzzo di bassa qualità. Quando questi blocchi sono stati imbevuti e il percolato analizzato, i metalli pesanti risultavano sotto i limiti di rilevazione e gli indicatori chiave di inquinamento rispettavano gli standard cinesi per gli scarichi delle acque. Ciò significa che i blocchi sono sufficientemente resistenti per realizzare piazzole di trivellazione o strade di accesso e abbastanza sicuri da non rilasciare sostanze pericolose durante un uso normale.

Implicazioni per l’energia e l’ambiente

Considerato nel suo insieme, questo sistema si avvicina a un approccio di «scarico quasi-zero» per i fanghi da perforazione nei giacimenti di gas. La maggior parte dell’olio viene recuperata come combustibile utilizzabile, l’acqua trattata sostituisce l’acqua dolce scarsa nelle operazioni di campo e i residui solidi diventano materiale da costruzione anziché rifiuto da discarica. Lo studio mostra inoltre che ciò può essere realizzato a costi competitivi rispetto a metodi ad alta temperatura come la pirolisi o la distillazione termica, senza produrre inquinamento atmosferico aggiuntivo. Pur notando che sono necessari trial su scala maggiore e test a lungo termine, gli autori delineano una via realistica per gestire in modo più pulito e circolare uno dei flussi di rifiuto più problematici dei giacimenti di gas.

Citazione: Cao, H., Hu, B. Recycling treatment of waste oil-based drilling mud in gas fields. Sci Rep 16, 5778 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-36131-y

Parole chiave: fanghi di perforazione, riciclo dei rifiuti, petrolio e gas, trattamento delle acque, solidificazione