Гігантські вогняні вихори хочуть запустити в океан: яка мета цього

Виливи нафтопродуктів залишаються однією з найсерйозніших загроз для морських екосистем, а їхнє усунення досі пов’язане з численними труднощами. Нове дослідження виявило, що в майбутньому для очищення водних басейнів можуть застосовуватися гігантські вогняні смерчі. Згідно з результатами експериментів, подібний метод дозволяє спалювати нафту швидше, більш ефективно та з меншим виділенням сажі, хоча технологія ще потребує подальшого вивчення.

Про це повідомило видання Science Alert.

Науковці наголошують, що розливи нафти несуть значну небезпеку для океанічних просторів. Під час ліквідації подібних інцидентів один із методів полягає у спалюванні нафтопродуктів безпосередньо на водній поверхні. Це допомагає стримати їхнє поширення, але має й суттєві недоліки: у процесі утворюється густий темний дим, токсична сажа та залишки незгорілої нафти.

Саме тому дослідники вирішили протестувати інший підхід — використання вогняних вихорів. На відміну від традиційного спалювання, де полум’я поширюється переважно горизонтально, вогняний смерч спрямовує його вертикально. Вихор функціонує як природний прискорювач повітря: він активно затягує кисень, підтримуючи більш інтенсивне та гаряче горіння. Завдяки цьому нафта може випаровуватися швидше, ще до того, як потрапить у донні відкладення або завдасть значної шкоди морському середовищу.

За словами співзасновниці дослідження, інженерки з аерокосмічної галузі Техаського університету A&M Елейн Оран, це перше дослідження, у якому запропоновано використовувати вогняні вихори саме для усунення нафтових розливів.

«Це вперше, коли хтось задумався про використання вогняних вихорів для ліквідації наслідків розливів нафти, і це насправді лише початковий етап», — зазначила дослідниця.

Вона додала, що команда прагне перетворити хаотичну природу вогняних вихорів на точний інструмент для захисту узбережжя, морських екосистем та довкілля.

Дослідники припускають, що така технологія з часом може допомогти під час ліквідації масштабних екологічних катастроф, подібних до аварії на нафтовій платформі Deepwater Horizon у 2010 році. Тоді вибух призвів до найбільшого розливу нафти в історії США, загинули 11 осіб, а морські екосистеми зазнали значних руйнувань.

Раніше вчені вже демонстрували потенціал вогняних вихорів у лабораторних умовах. Однак поточна робота стала першою масштабною оцінкою можливості застосування цієї технології для ліквідації реального розливу нафти.

Для проведення 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 було встановлено три стіни заввишки 5 метрів. Це дозволило порівняти ефективність вогняних вихорів зі звичайним методом спалювання за різних вітрових умов.

Результати показали, що за певних обставин вогняні вихори горіли чистіше та повніше. Висота полум’я була майже вдвічі більшою, а тепло ефективніше розподілялося 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 палива до 95%.

Втім, дослідники наголошують, що ці показники залежать від умов проведення робіт. Більш товстий шар нафти або сильний вітер можуть спричинити передчасне згасання полум’я. Найкращі результати вогняні вихори наразі демонструють лише за спокійної погоди.

«Вогняні вихори є неймовірно потужними і можуть бути надзвичайно корисними. Однак вони також чутливі й досягають високої ефективності лише за сприятливих умов», — пояснила Елейн Оран.

Автори роботи також зазначають, що масштабування цієї технології наразі залишається невирішеним 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.

Незважаючи на це, дослідники вважають, що отримані результати демонструють перспективність нетрадиційного підходу до ліквідації нафтових розливів. У майбутньому навколо забруднених ділянок можуть використовувати мобільні конструкції, які допоможуть формувати вогняні вихори та робити очищення вод ефективнішим.

Читають зараз: Найсильніший Ель-Ніньо за всю історію наближається: що збираються зробити науковці.