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瓜尔豆： 左：瓜尔豆群集，R。Loganathan创建的公共领域图像。右：瓜尔豆，美国农业部Tracey Slotta，ARS系统植物学和真菌学实验室摄。
将水变成凝胶的豆
由印度和巴基斯坦种植的相对未知的植物的豆制成的粉末可以迅速将水变成非常稠的凝胶。豆类通常用于增稠酱汁和加工食品，例如冰淇淋和番茄酱。现在，需要高粘度水从致密岩层中提取石油和天然气的钻井公司正在购买瓜尔豆，因为它们的生长速度很快。
需求激增使价格成倍增长，并吸引了许多新农民从事瓜尔豆业务。从历史上看，印度和巴基斯坦生产的瓜尔豆占全球供应量的80％以上。但是，得克萨斯州，俄克拉荷马州和其他州的农民现在正在种植瓜尔豆，以利用这些高价。
为什么需要高粘度水
大量的石油和天然气被困在地下岩石单元中，这些岩石单元非常紧密，流体无法流过它们。为了释放石油和天然气，钻探公司在压力高到足以使地下岩石单元破裂的情况下将流体泵入井中。此过程称为水力压裂。
向此水中添加瓜尔豆粉（也称为瓜尔豆胶）会增加其粘度，并使高压泵送和压裂过程更有效。
第二个原因是需要高粘度的水。沙粒或其他细小颗粒与用于压裂过程的水混合。当发生压裂时，这些称为“支撑剂”的颗粒会随着裂缝的破裂而突然涌入水，从而被带入岩石单元的深处。
关闭泵后，裂缝内的水压下降，裂缝突然关闭。如果将足够的支撑剂带入裂缝中，它们将阻止裂缝完全闭合。这些部分闭合的裂缝随后成为通道，使石油和天然气可以从岩石中流出并进入井中。
高粘度水在悬浮沙粒并将其带入裂缝中更为有效。
水力压裂： 该图显示了通过水力压裂开发的天然气井。 Marcellus页岩是含气岩石单元。该井已钻至马塞勒斯号，然后转为水平方向以渗透很长一段距离。在Marcellus内进行压裂，以促进气体从岩石单元流出并进入井。
什么是瓜尔豆？
瓜尔豆，也称为簇生豆 （Cyamopsis tetragonoloba） 在印度西北部和巴基斯坦已经种植了至少几个世纪。瓜尔豆是一年生的豆类植物，在各种土壤类型和干旱至半干旱气候下均生长良好。
瓜尔豆的传统用途
瓜尔豆植物的叶子和豆类传统上被用作动物饲料和人类食用的蔬菜。农民通过将瓜尔豆植物用作绿肥作物来利用其固氮能力。
将瓜尔豆去壳并研磨以产生一种白色粉末，称为瓜尔豆胶或瓜兰。瓜尔胶是水溶性的，在配方中用作增稠剂。它与玉米淀粉非常相似-但其“增稠能力”大约是其八倍。
瓜尔豆胶的其他工业用途
瓜尔胶在烘烤中用作面团增稠剂。它用于使乳制品增稠，例如牛奶，酸奶，奶酪，冰淇淋和果汁牛奶冻。在加工食品中，瓜尔胶被用作色拉酱，调味酱，番茄酱，汤和许多其他产品中的增稠剂。瓜尔胶的药用用途包括：水溶性纤维，形成膨松性泻药并产生饱腹感。
瓜尔胶经济学
传统上，世界上大多数瓜尔豆的供应都用作动物和人的食品，而很少一部分人进入食品加工业。然而，在最近几年中，瓜尔胶在水力压裂中的使用开始迅速增加。需求的突然增加导致价格上涨了十倍。 2011年，印度向美国出口了价值9.15亿美元的瓜尔豆，其中大部分产品用于石油和天然气行业。这是印度对美国最大的农产品出口。
印度瓜尔瓜农民的种植面积增加了，印度最大的瓜尔豆胶加工商向希望测试该作物的农民分发了3000吨免费种子。随着更多印度农民种植瓜尔豆，预计高价将下降。但是，价格仍可能波动。在印度种植瓜尔瓜是一项冒险的业务，因为农作物必须获得适量的季风雨，并在生长周期的适当时间到达。
在美国，化学家正试图寻找一种瓜耳胶的替代品，得克萨斯州，俄克拉荷马州和其他州的农民正在种植瓜耳胶以提供国内供应来源。
作者：霍巴特·金（Hobart M. King）博士