Ny teknologi til oprydning af olieudslip er testet med succes

Tests udført i sidste uge af en ny teknologi, der i høj grad kan accelerere forbrændingen af ​​råolie, der flyder på vandet, demonstrerede dens potentiale til at blive et effektivt værktøj til at minimere miljøpåvirkningen af ​​fremtidige olieudslip. Kaldet Flame Refluxer, teknologien, udviklet af brandbeskyttelsesingeniørforskere ved Worcester Polytechnic Institute (WPI) med finansiering fra Bureau of Safety and Environmental Enforcement (BSEE), kunne gøre det muligt hurtigt at afbrænde spildt olie og samtidig producere relativt lave niveauer af luftforurenende stoffer.

Testene af Flame Refluxer blev udført mellem 13. marts og 17. marts af WPI og BSEE ved United States Coast Guards Joint Maritime Test Facility på Little Sand Island, beliggende i Mobile Bay. WPI er det første universitet, der har arbejdet med forskning på anlægget, siden det genåbnede i 2015. Testene involverede kontrollerede forbrændinger af olie i en specialdesignet testtank på øen.

"In-situ brænding er blevet brugt med stor succes, og det er vores mål at støtte forskning, der gør en god metode endnu bedre, " sagde Karen Stone, olieudslipsingeniør hos BSEE. "Denne forskning, og resultaterne af disse tests, er særligt spændende. Vi så varmere brande øge mængden af ​​olie, der blev forbrugt, hvad der ser ud til at være renere emissioner, og en betydelig reduktion af forbrændingsrester efter forbrændingen. I starten håbede vi på, at teknologien kunne fange eventuelle resterende rester efter forbrændingen, men bålene brændte så effektivt, at der var meget lidt at indsamle."

Når olie spildes i åbent vand, at brænde det på plads (kaldet in-situ brænding) kan være en effektiv metode til at fjerne olien, før den kan lægge sig i vandsøjlen og forårsage økologisk skade. Faktisk, det aktuelle forskningsprojekt er baseret, delvis, om oplevelsen af ​​Deepwater Horizon-katastrofen i 2010, hvor mere end 400 kontrollerede forbrændinger blev fjernet mellem 220, 000 og 310, 000 tønder olie fra havets overflade.

Selvom denne erfaring viste potentialet for forbrændinger til at blive et effektivt oprydningsværktøj, de gjorde også klart begrænsningerne af nuværende teknikker. For eksempel, oliebrande i åbent vand kan være vanskelige at opretholde, de producerer røg, og de efterlader en tjærelignende rest, der kan skade livet i havet. Flame Refluxer er designet til at overvinde hvert af disse problemer.

Ifølge Scott Fields fra USCG Research and Development Center "er in-situ brænding allerede en meget vellykket proces, men vi ønsker at forbedre luftkvaliteten for vores førstehjælpere, der er engageret i oprydning af olieudslip."

Flame Refluxer består af metalspoler, der er fastgjort til et tæppe lavet af kobberuld, der er klemt mellem to lag kobbernet. Tæppet er designet til at blive placeret oven på flydende olie, der er blevet opsamlet med en bom trukket af både. Efter at olien er antændt, spolerne og tæppet overfører varme fra flammerne for at overophede olien, hvilket øger dens forbrændingshastighed og effektivitet. Som resultat, olien brænder mere fuldstændigt. Den mere fuldstændige forbrænding giver færre luftbårne emissioner, og eventuelle faste rester fanges af kobberulden og holdes ude af vandsøjlen.

Teknologien blev udviklet på WPI af et team ledet af Ali Rangwala, professor i brandsikringsteknik, som en udløber af forskning finansieret af det amerikanske indenrigsministerium med det formål at vurdere gennemførligheden af ​​at bruge in-situ forbrændinger til at rydde op i olieudslip på fjerntliggende steder i Arktis, hvor hårdt vejr kan gøre det svært hurtigt at mobilisere oprydningsudstyr og mandskab. Da laboratorietests identificerede udfordringerne ved at antænde og opretholde oliebrande på is og i koldt vand, Rangwala og hans team begyndte at udforske metoder til at gøre olien lettere at brænde ved at overføre varme fra flammerne til olien. Flame Refluxer er produktet af denne udforskning.

"Teknologien er så enkel, den har ingen bevægelige dele, det er billigt, og det øger oliens forbrændingshastighed markant. De test, vi udførte på denne unikke facilitet, vil give os mulighed for at fremme teknologien tættere på den faktiske implementering," sagde Rangwala.

Prototyper af teknologien blev testet i det avancerede Fire Protection Engineering Laboratory på WPI. Testene på Joint Maritime Test Facility brugte en større prototype, et cirkulært tæppe næsten 1,5 meter (fire fod, otte tommer) på tværs med op til 48 metalspoler påsat. Tæppet blev nedsænket i et lag af råolie flydende på vand. Olie blev pumpet til testapparatet for at holde olielaget på ca. en centimeter (0,4 tommer) gennem hver 10-20 minutters testforbrænding. (Tidligere forskning har vist, at råolie brænder mest effektivt, når olielaget holdes mellem en og fire centimeter.)

Under testforbrændinger udført med og uden Flame Refluxer, forskerne målte en række parametre, herunder temperaturer over oliefyret og strømningshastigheden af ​​olie leveret til testapparatet, for at bestemme, hvor effektivt Flame Refluxer transporterede varme fra flammerne til olien (en proces kendt som varmeflux), og hvordan den ændrede olieforbrændingshastigheden. En luftprøvetagningsstation opsamlede emissioner fra branden og målte løbende adskillige forbrændingsbiprodukter:kuldioxid, carbonmonoxid, nitrogendioxid, Svovldioxid, og partikler (PM2,5 og PM10). Kobbertæppet blev vejet før og efter hver test for at se, hvor effektivt det fangede rester fra oliebrandene.

Selvom det vil tage tid at analysere den store mængde data indsamlet under testforbrændingerne og rapportere officielle resultater, Rangwala sagde, at forskerholdet lavede flere observationer, der tydede på, at Flame Refluxer-teknologien fungerede som forventet. "Hvor vi observerede tyk sort røg under en baseline-test, hvor vi brændte råolie uden tæppe og spoler, når reflukseren var i brug, røgen var tyndere og grå, selvom der blev forbrændt mere olie. Faktisk, vores målinger viser, at der blev brændt mellem fire og fem gange så meget olie i minuttet med Flame Refluxer på plads. Endelig, vi observerede, at der stort set ikke var nogen rester tilbage efter vores forbrændinger med reflukseren, en indikation af, at det fremmer en mere fuldstændig forbrænding af olien."