طور علماء معهد وايزمان للعلوم طريقة فعالة لاستخراج النفط عالي اللزوجة المنقوع في رواسب ضخمة في الرمال الشمالية لمقاطعة ألبرتا بكندا. وبالتالي يمكن استخراج كميات كبيرة من النفط من الرمال
معهد وايزمان
الأفكار، مثل القصص الجيدة، تعيش إلى الأبد. وهي لا تقتصر على مدة حياة الإنسان، وأحياناً، تتحقق الفكرة التي تنشأ في جيل ما في جيل آخر. وهذا بالضبط ما حدث للفكرة التي طرأت على ذهن البروفيسور نوربرت بيركوفيتش، والد البروفيسور بريان بيركوفيتش من قسم علوم البيئة وأبحاث الطاقة في معهد وايزمان للعلوم.
الذي يستخرج الزيت من الرمال
كان بيركوفيتش الأب كيميائيًا معروفًا للفحم في جامعة ألبرتا في إدمونتون، كندا. توجد في الجزء الشمالي من ألبرتا رواسب ضخمة من النفط شديد اللزوجة المنقوع في الرمال. اللزوجة العالية للزيت، والتي تشبه إلى حد كبير القطران، لا تسمح بضخها وضخها. ولتحويله إلى سائل يجب فصل الزيت عن الرمل وتخفيفه باستخدام المذيبات، أو إضافة كميات كبيرة من الزيت المخفف إليه. وفي هذه المرحلة فقط يمكن أن يتدفق النفط عبر خطوط الأنابيب، على بعد مئات وآلاف الكيلومترات إلى المصافي. وهذه عمليات مكلفة، مما يثير التساؤل حول جدوى الاستفادة من مصدر الطاقة هذا بأكمله.
فكر بيركوفيتش الأب في طريقة تسمح بتحويل قطران الزيت إلى نفط متدفق بكفاءة وبسعر منخفض نسبيًا. وتقدم مع شريكه ستيفن دان بطلب للحصول على براءة اختراع لهذه العملية في كندا. ولكن قبل أن يتمكن من تجربة الفكرة في المختبر، قُتل في حادث سيارة مميت قُتلت فيه زوجته شيلا أيضًا. بعد الحادث، قرر بيركوفيتش الابن الاستمرار في تطوير فكرة والده، حتى أتت بثمارها. قاده هذا القرار إلى رحلة شاقة وسريعة لاكتساب المعرفة في كيمياء النفط. وفي هذا السياق قرأ ثلاثة كتب كتبها والده. ويتذكر قائلا: "كانت تجربة سحرية ومؤلمة في نفس الوقت".
بعد الحصول على المعرفة النظرية، حان الوقت لبناء نظام لاختبار الطريقة في المختبر. استغرق تصميم المنشأة التجريبية وبنائها عامين ونصف، وهو العمل الذي تعاون فيه بيركوفيتش مع الدكتور يشاي درور، الذي كان آنذاك باحثًا ما بعد الدكتوراه في مختبره. يقول: "هذه هي الخياطة الراقية، كان علينا تصميم كل عنصر في النظام بأنفسنا. بعد ذلك، كان علينا تعديل النظام: "طهي" القطران لفترة طويلة جدًا يؤدي إلى تكوين "فحم الكوك" - وهو نوع من الفحم الرديء، بدلاً من تدفق النفط." وفي أكثر من مرة، وجد العلماء أنفسهم مغطى بالزيت، نتيجة انفجارات في النظام، مما استلزم، من بين أمور أخرى، إعادة تبييض جدران المختبر. وبعد ليال طويلة من الأرق، جاءت ذات ليلة اللحظة التي، كما وصفها العلماء، "بدأ الزيت يتدفق مثل الحليب".
تعتمد العملية على استخدام الماء الساخن تحت الضغط. كان معروفاً قديماً أنه يمكن استخدام السائل الساخن "فوق الحرج" (الموجود في مرحلة التحول من حالة التراكم السائل إلى الحالة الغازية) في التحلل الجزئي للنفط أو الزيت السميك. وقد وجد البروفيسور بريان بيركوفيتش، الذي واصل المسار العلمي لوالده البروفيسور نوربرت بيركوفيتش، طريقة لتنفيذ هذه الظاهرة.
عندما يتم تسخين الماء تحت الضغط، ترتفع درجة غليانه، بحيث يبقى الماء في حالة سائلة حتى عندما ترتفع درجة حرارته فوق مائة درجة مئوية. وعندما يتم تسخينها أكثر وتصل إلى حالة السائل فوق الحرج، فإنها تتميز ببعض الخصائص غير العادية. على سبيل المثال، النفط والبترول غير قابلين للذوبان في الماء والبخار، لكنهما يذوبان جيدًا في الماء فوق الحرج. في حالة النفط اللزج من الرمال النفطية، يتفاعل الماء فوق الحرج كيميائيًا مع السلاسل الهيدروكربونية الطويلة التي تسبب اللزوجة، مما يؤدي إلى تقسيمها إلى سلاسل أقصر تتدفق بسهولة.
تم الآن استكمال براءة الاختراع الأصلية لبيركوفيتش الأب ببراءة اختراع أخرى لبيركوفيتش جونيور وشركائه في البحث. وقد قدمت شركة "المعرفة" التابعة لمعهد وايزمان للعلوم، والتي تعمل في مجال ترويج التطبيقات الصناعية التجارية المبنية على اختراعات علماء المعهد، مؤخرا طلبا لتسجيل براءة الاختراع هذه في عدة دول. وتوجد الرمال المنقوعة بالنفط وأنواع الوقود الأحفوري الأخرى، التي يمكن إعادة تأهيلها بهذه الطريقة، في كندا وبلدان أخرى.
