Quando ocorre um grande derramamento de óleo no mar, as equipes de emergência muitas vezes enfrentam uma escolha difícil. Eles podem permitir que o petróleo se espalhe pela água, ameaçando o litoral e a vida marinha, ou podem incendiá-lo.
Queimar o óleo, um método conhecido como queimadura localizada, pode impedir que a mancha se espalhe. No entanto, também cria espessas nuvens de fumaça preta, emite fuligem na atmosfera e deixa para trás uma camada de resíduos não queimados flutuando na superfície do oceano.
Agora os investigadores demonstraram uma nova abordagem surpreendente que poderia tornar este processo muito mais eficiente. No primeiro estudo em grande escala deste tipo, os cientistas criaram vórtices de fogo gigantes, girando colunas de chamas que se assemelham a tornados de fogo, e descobriram que queimam petróleo de forma mais rápida e limpa do que os métodos convencionais.
O vórtice giratório atrai mais oxigênio, criando uma chama mais quente e eficiente. Como resultado, o vórtice de fogo consumiu petróleo mais rapidamente, criando muito menos poluição.
O estudo, apoiado pelo Bureau de Segurança e Proteção Ambiental (BSEE), foi liderado pela Dra. Elaine Oran e Dr. Qingsheng Wang da Texas A&M University e Dr.
“Esta é a primeira vez que alguém pensa em usar vórtices de fogo para limpar um derramamento de petróleo, e isto é apenas o começo”, disse Oran, professor de engenharia aeroespacial na Faculdade de Engenharia. “Nosso objetivo é aproveitar a natureza caótica dos redemoinhos de fogo como uma ferramenta de restauração poderosa e precisa para proteger as costas, os ecossistemas marinhos e o meio ambiente como um todo”.
Uma maneira mais rápida e limpa de lidar com derramamentos de óleo
O estudo apresenta uma estratégia não convencional para lidar com uma das emergências ambientais mais devastadoras.
O devastador desastre da Deepwater Horizon em 2010 continua a ser um lembrete claro das consequências que os derrames de petróleo offshore podem ter. O acidente, o maior derrame de petróleo marinho da história dos EUA, matou 11 trabalhadores, matou milhares de animais marinhos e causou danos generalizados aos ecossistemas oceânicos.
“Olhamos para os desastres ambientais, como os derrames de petróleo, e identificamos formas de os resolver de forma mais rápida, mais ecológica e mais sustentável”, disse Oran.
Uma das vantagens mais promissoras dos vórtices de fogo é a velocidade.
Os vórtices de fogo podem queimar petróleo bruto quase duas vezes mais rápido que os tradicionais poços de fogo in situ, segundo os pesquisadores. A remoção mais rápida do petróleo pode dar às equipas de resposta uma vantagem importante, permitindo-lhes conter os derrames antes que se espalhem para habitats sensíveis e regiões costeiras protegidas.
“Os vórtices de fogo queimam os derramamentos de petróleo quase duas vezes mais rápido que os poços de incêndio in situ, potencialmente dando às equipes de limpeza um trabalho mais rápido e tempos de resposta para conter os derramamentos de óleo”, disse Oran.
A técnica também pode reduzir um dos maiores inconvenientes da queima de óleo: a fumaça.
“Um dos maiores problemas com derramamentos de óleo em chamas é o grande volume de fumaça”, disse Oran. “Nossos resultados mostram que os redemoinhos de fogo reduzem drasticamente as emissões gerais em comparação com os incêndios pontuais.”
Agindo como um incinerador gigante, a chama rotativa destrói muitas das partículas responsáveis pelas espessas nuvens de fumaça. O processo também evapora a maior parte do óleo antes que ele permaneça na água como alcatrão tóxico.
As descobertas podem ter aplicações não apenas no caso de liquidação de derramamentos de petróleo. Uma melhor compreensão de como os vórtices de fogo se formam e se comportam poderia ajudar os engenheiros a projetar sistemas de combustão mais eficientes e a melhorar os esforços para prever e gerenciar incêndios florestais.
“Nossa pesquisa tem aplicação universal”, disse Oran. “Ao compreender as leis físicas que regem os vórtices de fogo, podemos aproveitar o seu poder para mais do que apenas resposta a derrames de petróleo.”
Construindo um vórtice de fogo de 17 pés
A maioria dos estudos anteriores sobre vórtices de fogo foram conduzidos em escala muito menor em laboratório.
Para ver se este fenómeno poderia ser útil para a resposta a derrames de petróleo no mundo real, a equipa de investigação concebeu uma experiência suficientemente grande para simular condições mais realistas.
“A escala da nossa experiência é uma das razões pelas quais a nossa investigação é tão única e o que a diferencia como a primeira do género”, disse Oran.
Os pesquisadores construíram uma estrutura triangular de 5 metros de altura com três paredes que lhes permitiu controlar cuidadosamente o fluxo de ar. No centro, eles colocaram uma piscina de petróleo bruto com 1,5 metro de largura flutuando na água.
Depois de pegar fogo no Brayton Fire Training Field do Texas A&M Engineering Extension Service (TEEX), a plataforma produziu uma poderosa tempestade de fogo que atingiu quase 17 pés de altura.
Resultados publicados em Combustívelmostrou grandes melhorias em relação às técnicas convencionais de queima de óleo.
“Os vórtices de fogo queimaram óleo cerca de 40% mais rápido, reduziram as emissões de fuligem em 40% e alcançaram até 95% de eficiência de combustível em comparação com os testes de fogo in-situ”, disse Oran.
Encontrando o Redemoinho de Fogo “Ouro”.
Apesar das suas características impressionantes, os vórtices de fogo não são fáceis de controlar.
“Os vórtices de fogo são incrivelmente poderosos e podem ser extremamente úteis”, disse Oran. “Mas eles também são sensíveis e só alcançam alta eficiência nas condições certas.”
Ventos fortes podem desestabilizar a coluna rotativa ou causar o seu colapso. O controle inadequado do fluxo de ar pode impedir a formação de vórtices, fazendo com que o fogo se comporte mais como uma queimadura normal.
Os pesquisadores também descobriram que a espessura da camada de óleo desempenha um papel importante. Quando a mancha ficou muito profunda, o fogo se apagou sem queimar todo o combustível.
Esta estreita faixa de condições ideais, descrita pelos pesquisadores como a zona “Cachinhos Dourados”, destaca tanto a promessa quanto o desafio de usar a tecnologia na prática.
Tornados de fogo como ferramentas de limpeza do futuro
A equipe prevê um futuro onde sistemas portáteis possam ser implantados diretamente sobre derramamentos de óleo em chamas para criar deliberadamente vórtices de fogo sob demanda.
Se forem bem sucedidos, tais sistemas poderão transformar a resposta a derrames de petróleo de emergência, transformando incêndios comuns em agentes de limpeza altamente eficazes.
“Esta investigação é mais do que apenas uma experiência, é um olhar para um futuro onde o fogo não é uma força destrutiva, mas uma ferramenta para proteger os nossos oceanos e o planeta”, disse Oran.
Por enquanto, a investigação é uma demonstração impressionante do que pode acontecer quando os cientistas reinterpretam um fenómeno natural familiar.
Mostra que mesmo uma das forças mais formidáveis da natureza pode ser potencialmente redireccionada para resolver alguns dos problemas ambientais mais prementes do mundo.
