Quando ocorre um grande derramamento de óleo no mar, o pessoal de emergência muitas vezes se depara com escolhas difíceis. Eles podem espalhar petróleo pelas águas, ameaçando as costas e a vida marinha, e também podem pegar fogo.
A queima do óleo, técnica chamada queima in-situ, evita que a mancha de óleo se expanda. No entanto, também produz densas nuvens de fumaça preta, liberando fuligem na atmosfera e deixando uma camada de resíduos não queimados na superfície do oceano.
Agora, os pesquisadores demonstraram um novo método surpreendente que poderia tornar esse processo ainda mais eficiente. Num estudo sem precedentes e em grande escala, os cientistas criaram tornados de fogo gigantes, girando pilares de chamas que se assemelhavam a tornados de fogo, e descobriram que queimavam petróleo de forma mais rápida e limpa do que os métodos tradicionais.
O vórtice giratório atrai grandes quantidades de oxigênio, criando uma chama mais quente e eficiente. Como resultado, os ciclones de incêndio consumiram o petróleo mais rapidamente e produziram significativamente menos poluição.
A pesquisa foi apoiada pelo Bureau of Safety and Environmental Enforcement (BSEE) e foi liderada pela Dra. Elaine Oran e Dr. Qingsheng Wang da Texas A&M University e Dr.
“Esta é a primeira vez que alguém imagina usar ciclones de incêndio para reparar um derramamento de óleo, e é apenas o começo”, disse Oran, professor de engenharia aeroespacial na Escola de Engenharia. “Nosso objetivo é usar a natureza caótica dos ciclones de fogo como uma ferramenta de restauração poderosa e precisa para proteger as costas, os ecossistemas marinhos e o meio ambiente em geral”.
Uma maneira mais rápida e limpa de responder a derramamentos de óleo
O estudo propõe 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 poderoso lembrete do impacto que um derrame de petróleo no mar pode ter. O acidente foi o maior derramamento de petróleo offshore na história dos EUA, matando 11 trabalhadores, ceifando a vida de milhares de animais marinhos e causando danos generalizados aos ecossistemas marinhos.
“Estamos analisando desastres ambientais, como derramamentos de petróleo, e procurando maneiras de remediá-los de uma forma mais rápida, mais ecológica e mais sustentável”, disse Oran.
Um dos pontos fortes mais promissores do Fire Tornado é a velocidade.
Os ciclones de incêndio queimam petróleo bruto quase duas vezes mais rápido que os focos de incêndio tradicionais no local, dizem os pesquisadores. A remoção mais rápida do petróleo pode proporcionar às equipas de resposta uma vantagem crítica, permitindo-lhes neutralizar um derrame antes que este se espalhe para habitats sensíveis e áreas costeiras protegidas.
“Os tornados de fogo podem queimar um derramamento de petróleo quase duas vezes mais rápido que um incêndio no local, potencialmente permitindo que as equipes de limpeza atuem e respondam mais rapidamente para eliminar a propagação do petróleo”, disse Oran.
A tecnologia também reduz uma das maiores desvantagens da queima de óleo: a fumaça.
“Um dos maiores desafios na queima de derramamentos de petróleo é a grande quantidade de fumaça emitida”, disse Oran. “Nossos resultados mostram que a rotação da chama pode reduzir significativamente as emissões gerais em comparação com incêndios reais.”
As chamas rodopiantes agem como um incinerador gigante, destruindo muitas das partículas produtoras de fumaça. O processo também evapora a maior parte do óleo, deixando-o na água como um resíduo tóxico semelhante ao alcatrão.
As descobertas podem ter aplicações além da resposta a derramamentos de óleo. Uma melhor compreensão da formação e do comportamento dos ciclones de incêndio poderia ajudar os engenheiros a desenvolver sistemas de combustão mais eficientes e a melhorar os esforços para prever e gerir incêndios florestais.
“Nossa pesquisa tem aplicabilidade geral”, disse Oran. “Ao compreender as leis físicas que regem os ciclones de incêndio, podemos aproveitar o seu poder para além da reparação de derrames de petróleo.”
Construa um Tornado de Fogo de 5,7 metros de altura
A maioria dos estudos anteriores sobre ciclones de incêndio foram conduzidos em escala muito menor em laboratório.
Para explorar se este fenómeno poderia ser útil em limpezas de derrames de petróleo no mundo real, a equipa concebeu uma experiência suficientemente grande para simular condições mais realistas.
“A escala da nossa experiência é uma das razões pelas quais o nosso estudo é tão único e um dos primeiros do género”, disse Oran.
Os pesquisadores construíram uma estrutura triangular de 5 metros de altura com três paredes, permitindo-lhes controlar cuidadosamente o fluxo de ar. No centro, eles colocaram uma piscina de petróleo bruto com 1,5 metro de largura flutuando na água.
Uma vez acionado no Brayton Fire Training Field do Texas A&M Engineering Extension Service (TEEX), o dispositivo cria um poderoso ciclone de incêndio que atinge uma altura de quase 17 pés.
Os resultados foram publicados em combustívelmostrando melhorias significativas em relação à tecnologia tradicional de combustível.
“Comparado aos testes de incêndio em campo, o Fire Cyclone queima aproximadamente 40% mais rápido, reduz as emissões de fuligem em 40% e tem uma eficiência de consumo de combustível de até 95%”, disse Oran.
Encontre a zona “Cachinhos Dourados” do Fire Spin
Embora o desempenho do Fire Tornado seja impressionante, não é fácil de controlar.
“Os redemoinhos de fogo são muito poderosos e benéficos”, disse Oran. “Mas eles também são sensíveis e só podem alcançar alta eficiência se as condições forem adequadas”.
Ventos fortes podem desestabilizar uma coluna rotativa ou causar seu colapso total. O controle insuficiente do fluxo de ar evita a formação de vórtices, fazendo com que o fogo se assemelhe a uma combustão tradicional.
Os pesquisadores também descobriram que a espessura da camada de óleo também desempenha um papel importante. Quando uma mancha de óleo se torna muito profunda, o fogo se extingue antes que todo o combustível se esgote.
Esta estreita gama de condições ideais, descrita pelos investigadores como a zona “Cachinhos Dourados”, destaca a promessa e os desafios de colocar esta tecnologia em uso prático.
Tornados de fogo como ferramentas de limpeza do futuro
A equipe prevê um futuro onde sistemas portáteis poderiam ser implantados diretamente acima de derramamentos de óleo em chamas para criar intencionalmente ciclones de incêndio, conforme necessário.
Se forem bem-sucedidos, esses sistemas poderão transformar a resposta emergencial a derramamentos de óleo, transformando incêndios comuns em ferramentas de limpeza eficientes.
“Este estudo é mais do que apenas uma experiência, é um vislumbre de um futuro onde o fogo não é mais uma força destrutiva, mas uma ferramenta para proteger os nossos oceanos e o planeta”, disse Oran.
Agora, este estudo fornece uma demonstração impressionante do que acontece quando os cientistas repensam um fenómeno natural familiar.
Mostra que mesmo uma das forças mais formidáveis da natureza tem potencial para ser reaproveitada para resolver alguns dos desafios ambientais mais prementes do mundo.
