Nano-Based Drilling Fluids: A Review

Nanomaterials are engineered materials with at least one dimension in the range of 1–100 nm. Nanofluids—nanoscale colloidal suspensions containing various nanomaterials—have distinctive properties and offer unprecedented potential for various sectors such as the energy, cosmetic, aerospace and biomedical industries. Due to their unique physico-chemical properties, nanoparticles are considered as very good candidates for smart drilling fluid formulation, i.e., fluids with tailor-made rheological and filtration properties. However, due to the great risk of adapting new technologies, their application in oil and gas industry is not, to date, fully implemented. Over the last few years, several researchers have examined the use of various nanoparticles, from commercial to custom made particles, to formulate drilling fluids with enhanced properties that can withstand extreme downhole environments, particularly at high pressure and high temperature (HP/HT) conditions. This article summarizes the recent progress made on the use of nanoparticles as additives in drilling fluids in order to give such fluids optimal rheological and filtration characteristics, increase shale stability and achieve wellbore strengthening. Type, size and shape of nanoparticles, volumetric concentration, addition of different surfactants and application of an external magnetic field are factors that are critically evaluated and are discussed in this article. The results obtained from various studies show that nanoparticles have a great potential to be used as drilling fluid additives in order to overcome stern drilling problems. However, there are still challenges that should be addressed in order to take full advantage of the capabilities of such particles. Finally the paper identifies and discusses opportunities for future research

Opportunities and challenges in sustainable treatment and resource reuse of sewage sludge: A review

Sludge or waste activated sludge (WAS) generated from wastewater treatment plants may be considered a nuisance. It is a key source for secondary environmental contamination on account of the presence of diverse pollutants (polycyclic aromatic hydrocarbons, dioxins, furans, heavy metals, etc.). Innovative and cost-effective sludge treatment pathways are a prerequisite for the safe and environment-friendly disposal of WAS. This article delivers an assessment of the leading disposal (volume reduction) and energy recovery routes such as anaerobic digestion, incineration, pyrolysis, gasification and enhanced digestion using microbial fuel cell along with their comparative evaluation, to measure their suitability for different sludge compositions and resources availability. Furthermore, the authors shed light on the bio-refinery and resource recovery approaches to extract value added products and nutrients from WAS, and control options for metal elements and micro-pollutants in sewage sludge. Recovery of enzymes, bio-plastics, bio-pesticides, proteins and phosphorus are discussed as a means to visualize sludge as a potential opportunity instead of a nuisance

Potencial energético e alternativas para o aproveitamento do biogás e lodo de reatores UASB: estudo de caso Estação de tratamento de efluentes Laboreaux (Itabira)

RESUMO: Este trabalho estuda o potencial de aproveitamento energético dos subprodutos biogás e lodo gerados na estação de tratamento de efluentes (ETE) Laboreaux em Itabira (MG), composta de reatores UASB, filtros biológicos percoladores e unidade de desaguamento do lodo por filtro prensa. Os subprodutos biogás e lodo foram caracterizados em termos quantitativos (produção) e qualitativos (composição e poder calorífico) durante 12 meses de monitoramento. Foram estudados dois cenários de aproveitamento energético dos subprodutos: (i) uso prioritário do biogás para a secagem térmica do lodo e o excedente de biogás para geração de eletricidade em motor de combustão interna; e (ii) uso prioritário do biogás visando à geração de eletricidade e ao aproveitamento do calor dos gases de exaustão para a secagem térmica de lodo. Para a análise desses cenários, utilizou-se o software CHEMCAD(r) a fim de determinar as condições de queima do biogás em câmara de combustão e em motor de combustão interna, assim como na determinação dos balanços de massa e energia. O estudo analisou o potencial de aproveitamento dos subprodutos do tratamento como fonte de energia renovável para uso na própria ETE e para fornecimento a terceiros. No cenário 1, a geração de eletricidade é menor (atendendo 22,2% da demanda de energia da ETE), mas a secagem térmica possibilita maior redução no volume final de lodo a ser disposto ou a eliminação completa de disposição final se o lodo seco final (com 10% de umidade) for utilizado como combustível por terceiros. No cenário 2, a geração de eletricidade é capaz de suprir 57,6% da demanda de energia da ETE, todavia o calor contido nos gases de exaustão não é suficiente para a secagem de todo o lodo desaguado, configurando uma menor redução na quantidade de lodo a ser disposto (13,5 ou 24,9% de redução em massa, conforme a alternativa de remoção de umidade selecionada)