Kanadas Ölsande sind eine wichtige Energiequelle und Quelle wirtschaftlicher Aktivitäten; allerdings muss das aus den Ölsanden gewonnene Bitumen aufwendig verarbeitet und gereinigt werden, bevor es zu Raffinerien transportiert und in nutzbares Erdöl umgewandelt werden kann.

Der erste Schritt dieses Verarbeitungsverfahrens ist das „Aufschäumen“. Dabei wird der Rohasphalt mit Wasser vermischt und Luftblasen werden durch den Asphalt gepresst, wodurch eine schaumige, relativ saubere Asphaltschicht entsteht, während der größte Teil des Sandes zurückbleibt. Die schaumige Schicht enthält jedoch noch etwas Sand und Wasser.

Professorin Liuyin Xia, Professorin für Mineralaufbereitung an der Universität von Alberta, und ihre Kollegen arbeiten an der Entwicklung von Verfahren zur Herstellung von saubererem Schaum mit geringerem Sandanteil. Ihre Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Clean Engineering & Technology“ veröffentlicht. Xia erklärte: „Wir streben einen hochwertigen Schaum mit weniger Wasser und Feststoffen an, da diese Feststoffe im weiteren Prozess mit Lösungsmitteln ausgewaschen werden müssen.“

Um dieses Ziel zu erreichen, muss zunächst verstanden werden, wie Feststoffe in den Schaum gelangen. Trotz 40 Jahren Erfahrung in der Asphaltverarbeitung ist dieses Problem weitgehend ungelöst. Professor Xia betont, dass die Lösung dieses Rätsels entscheidend für die Entwicklung neuer Technologien zur Herstellung von hochwertigem Asphalt ist.

Zu diesem Zweck nutzten Xia Liuyin und ihr Team den leistungsstarken Röntgenstrahl der Canadian Light Source (CLS) an der University of Saskatchewan, um zu beobachten, wie Sand mit dem Schaum nach oben transportiert wird. Professorin Xia erklärte: „Der Schaum ist dynamisch und verändert sich innerhalb von Sekunden. Die CLS-Strahlführung kann Echtzeitbilder des Schaums mit mikrometergenauer Auflösung aufnehmen.“

Durch Beobachtung und Forschung stellten sie fest, dass etwa 40 % der Feststoffe im Schaum an den Luftblasen hafteten und dass schwerere Mineralien wie Rutil, die besser an Öl haften, leichter an den Blasen hafteten als Sand. Sie fanden außerdem heraus, dass der größte Teil der Feststoffe im flüssigen Anteil des Schaums eher vom Wasser als vom Öl transportiert wurde.

Xia Liuyin erklärte: „Wenn wir die Ursachen für feste Rückstände verstehen, können wir effizientere und umweltfreundlichere Technologien zur Ölsandverarbeitung entwickeln.“ Sie merkte außerdem an, dass Forschungsergebnisse darauf hindeuten, dass die Reduzierung des im Bitumen enthaltenen Wasseranteils ein direkter Weg ist, unerwünschte Feststoffe zu verringern und dadurch einen hochwertigeren Schaum zu erhalten.

Weitere Informationen: Hanyu Zhang et al., Synchrotron-Röntgenbildgebungsstudie zum Mechanismus des Feststofftransfers in Bitumenschaum bei der Ölsandflotation: Mitgerissenes Wasser, Clean Engineering & Technology (2025)