Розливання нафти залишаються однією з найбільших загроз для морських екосистем, а їхня ліквідація досі супроводжується низкою труднощів. Нове дослідження показало, що в майбутньому для очищення водойм можуть використовувати гігантські вогняні торнадо. За результатами випробувань, такий підхід здатний спалювати нафту швидше, ефективніше та з меншими викидами сажі, хоча технологія ще потребує додаткових досліджень.
Про це повідомило видання Science Alert.
Науковці зазначають, що розливання нафти становлять серйозну небезпеку для океанів. Під час ліквідації таких аварій одним із методів є спалювання нафти безпосередньо на поверхні води. Це дозволяє стримати її поширення, однак має й суттєві недоліки: у процесі утворюються густий чорний дим, токсична сажа та залишки незгорілої нафти.
Саме тому дослідники вирішили перевірити альтернативний підхід — використання вогняних вихорів. На відміну від звичайного спалювання, де полум’я поширюється переважно горизонтально, вогняний торнадо спрямовує його вертикально. Вихор працює як природний нагнітач повітря: він активно затягує кисень, підтримуючи інтенсивніше та гарячіше горіння. Завдяки цьому нафта може випаровуватися швидше, ще до того, як проникне в донні відкладення або завдасть більшої шкоди морським екосистемам.
За словами співавторки роботи, аерокосмічної інженерки Техаського університету A&M Елейн Оран, це перше дослідження, у якому запропоновано використовувати вогняні вихори саме для ліквідації нафтових розливів.
«Це перший випадок, коли хтось задумав використовувати вогняні вихори для ліквідації наслідків розливання нафти, і це насправді лише початок», — зазначила дослідниця.
Вона додала, що команда прагне перетворити хаотичну природу вогняних вихорів на точний інструмент для захисту узбережжя, морських екосистем і довкілля.
Дослідники припускають, що така технологія згодом може допомогти під час ліквідації масштабних екологічних катастроф на кшталт аварії на нафтовій платформі Deepwater Horizon 2010 року. Тоді вибух призвів до найбільшого розливання нафти в історії США, загинули 11 людей, а морські екосистеми зазнали масштабних руйнувань.
Раніше вчені вже демонстрували можливості вогняних вихорів у лабораторних умовах. Однак нинішня робота стала першою масштабною оцінкою того, чи можна застосувати цю технологію для ліквідації реального розливання нафти.
Для експериментів за підтримки Бюро безпеки та екологічного контролю США (BSEE), створеного після аварії Deepwater Horizon, дослідники використали резервуар шириною 1,5 метра, вкритий сирою нафтою. Навколо нього встановили три стіни заввишки 5 метрів. Це дозволило порівняти ефективність вогняних вихорів зі звичайним способом спалювання за різних вітрових умов.
Результати показали, що за певних умов вогняні вихори горіли чистіше та повніше. Висота полум’я була майже вдвічі більшою, а тепло ефективніше передавалося по всій поверхні нафтової плями.
Крім того, температура полум’я у вогняних вихорах досягала приблизно 1000 °C, тоді як під час традиційного спалювання вона становила близько 700 °C.
За підрахунками авторів дослідження, використання вогняних вихорів потенційно дозволяє:
-
збільшити швидкість згоряння нафти до 40%;
-
скоротити викиди сажі до 40%;
-
досягти ефективності використання пального до 95%.
Втім, дослідники наголошують, що ці результати залежать від умов проведення робіт. Товстіший шар нафти або сильний вітер можуть призвести до передчасного згасання полум’я. Найкращі показники вогняні вихори наразі демонструють лише за спокійної погоди.
«Вогняні вихори неймовірно потужні та можуть бути неймовірно корисними. Але вони також чутливі та досягають високої ефективності лише за сприятливих умов», — пояснила Елейн Оран.
Автори роботи також зазначають, що масштабування цієї технології поки залишається відкритим питанням. Зокрема, стіни, які використовувалися під час експериментів для формування вихору, могли одночасно обмежувати доступ кисню, посилювати вплив вітру або навіть пригнічувати полум’я.
Окремою проблемою є те, що реальні умови у відкритому морі значно складніші, ніж під час польових випробувань. Через постійну зміну хвиль і турбулентність води повністю відтворити морське середовище в експерименті практично неможливо.
Попри це дослідники вважають, що отримані результати демонструють перспективність нетрадиційного підходу до ліквідації нафтових розливань. У майбутньому навколо забруднених ділянок можуть використовувати мобільні конструкції, які допомагатимуть формувати вогняні вихори та робити очищення водойм ефективнішим.
Читають зараз: Найпотужніший Ель-Ніньо в історії наближається: що збираються зробити вчені.
