Forskere ser på olie og vand interaktion for at forhindre vandforurening

Olieudslip i havet har en ødelæggende indvirkning på miljøet. Mere end 400, 000 liter olie spildes i havene hvert år, påvirker hundredvis af kvadratkilometer og dræber mere end 50, 000 vanddyr. Alene i 2019 fem olieudslip - tre klassificeret som store til mellemstore - ødelagte økosystemer.

Tidligere forskning har undersøgt, hvordan oliepletter spredes, men videnskabsmænd og ingeniører forstår mindre af, hvad der sker, når en stråle olie spyr ud ved meget højt tryk og kolliderer med vandet. At vide, hvad en oliedråbe gør, når den først rammer vandet, vil være nøglen til at gøre oprydning af olieudslip mere effektiv, og dette er emnet for ny forskning, der udføres af adjunkt Anand Sushant og Varun Kulkarni, en post-doc forsker.

Deres arbejde viser, at oliedråber fra en højtryksstråle - såsom sprøjten, der strømmede fra en beskadiget båd - rejste store afstande og udviste forskellig adfærd fra en oliesplet. Afhængig af visse egenskaber, Anand og Kulkarni fandt, en dråbe fra en stråle vil oscillere i en periode og derefter spredes ud.

"Vi ønsker at forstå, hvad der sker under den første kontakt, når en oliedråbe rører havoverfladen, " sagde Anand. "Efter nogen tid, det danner en film. Hvordan skete denne overgang? Hvad styrer væksten af ​​denne spredning? Det er det, vi prøver at forstå."

Forskerne testede 11 forskellige råolier og observerede, hvordan hver enkelt spredes. Deres resultater viser, at oliens egenskaber såsom viskositet og overfladespænding påvirker, hvordan forureningen spredes på overfladen.

"Når olien er mindre tyktflydende - som vand - springer den over vandet og efterlader oliepletter på hvert sted, den rammer, " sagde Kulkarni. "Jo tykkere, eller mere tyktflydende, olien, jo langsommere vil det spredes."

Det næste skridt i deres forskning er at teste en blanding af olier for at se, hvad der sker. De vil også eksperimentere med tilsætning af partikler i nanostørrelse til olie, som kunne ændre adfærden fuldstændigt, sagde Kulkarni.

Ved at forbedre forståelsen af ​​de indledende trin i, hvordan olie spredes fra en højtryksstråle, forskningen har potentiale til at forbedre oprydningsstrategier, reducere skader forårsaget af olieudslip, og forhindre olieforurening.

"Den forskning, vi laver i laboratoriet, i mine tanker, skal være en tjeneste for menneskeheden, " sagde Anand. "Der burde være et formål bag forskningen, og formålet her påvirker mennesker og vores samfund over hele verden."

Yderligere efterforskere, der arbejder på forskningen, inkluderer Yashasvi Venkata Lolla, nu ved Virginia Polytechnic Institute og State University; Suhas Tamvada, nu ved University of Florida; og Nikhil Shirdade ved UIC. Finansieringen af ​​forskningen blev muliggjort af en National Science Foundation EAGER-pris til at studere affugtningsdynamik ved væske/luft-grænseflader.

Et papir om forskningen er tilgængeligt i Journal of Colloid and Interface Science under titlen "Koalescens og spredning af dråber på væskepuljer."