Разливы нефти остаются одной из самых серьезных угроз для морских экосистем, а их ликвидация по-прежнему сопряжена с рядом трудностей. Новое исследование показало, что в будущем для очистки водоемов могут использоваться гигантские огненные торнадо. По результатам испытаний, такой подход способен сжигать нефть быстрее, эффективнее и с меньшими выбросами сажи, хотя технология еще требует дополнительных исследований.

Об этом сообщило издание Science Alert.

Ученые отмечают, что разливы нефти представляют серьезную опасность для океанов. При ликвидации таких аварий одним из методов является сжигание нефти непосредственно на поверхности воды. Это позволяет сдержать ее распространение, однако имеет и существенные недостатки: в процессе образуются густой черный дым, токсичная сажа и остатки несгоревшей нефти.

Именно поэтому исследователи решили проверить альтернативный подход — использование огненных вихрей. В отличие от обычного сжигания, при котором пламя распространяется преимущественно по горизонтали, огненный торнадо направляет его вертикально. Вихрь работает как природный нагнетатель воздуха: он активно затягивает кислород, поддерживая более интенсивное и горячее горение. Благодаря этому нефть может испаряться быстрее, еще до того, как проникнет в донные отложения или нанесет больший ущерб морским экосистемам.

По словам соавтора работы, инженера-аэрокосмиста Техасского университета A&M Элейн Оран, это первое исследование, в котором предложено использовать огненные вихри именно для ликвидации нефтяных разливов.

«Это первый случай, когда кто-то решил использовать огненные вихри для ликвидации последствий разлива нефти, и это, по сути, только начало», — отметила исследователь.

Она добавила, что команда стремится превратить хаотичную природу огненных вихрей в точный инструмент для защиты побережья, морских экосистем и окружающей среды.

Исследователи предполагают, что такая технология в будущем может помочь при ликвидации масштабных экологических катастроф, подобных аварии на нефтяной платформе Deepwater Horizon в 2010 году. Тогда взрыв привел к крупнейшему разливу нефти в истории США, погибли 11 человек, а морские экосистемы подверглись масштабным разрушениям.

Ранее ученые уже демонстрировали возможности огненных вихрей в лабораторных условиях. Однако нынешняя работа стала первой масштабной оценкой того, можно ли применить эту технологию для ликвидации реальных разливов нефти.

Для проведения экспериментов при поддержке Бюро по безопасности и экологическому контролю США (BSEE), созданного после аварии на платформе «Deepwater Horizon», исследователи использовали резервуар шириной 1,5 метра, покрытый сырой нефтью. Вокруг него установили три стены высотой 5 метров. Это позволило сравнить эффективность огненных вихрей с обычным способом сжигания при различных ветровых условиях.

Результаты показали, что при определенных условиях огненные вихри горели чище и полнее. Высота пламени была почти вдвое больше, а тепло более эффективно передавалось по всей поверхности нефтяного пятна.

Кроме того, температура пламени в огненных вихрях достигала примерно 1000 °C, тогда как при традиционном сжигании она составляла около 700 °C.

По подсчетам авторов исследования, использование огненных вихрей потенциально позволяет:

увеличить скорость сгорания нефти до 40%;

сократить выбросы сажи до 40%;

достичь эффективности использования топлива до 95%.

Впрочем, исследователи отмечают, что эти результаты зависят от условий проведения работ. Более толстый слой нефти или сильный ветер могут привести к преждевременному погасанию пламени. Наилучшие показатели огненные вихри пока демонстрируют только при спокойной погоде.

«Огненные вихри невероятно мощные и могут быть невероятно полезными. Но они также чувствительны и достигают высокой эффективности только при благоприятных условиях», — пояснила Элейн Оран.

Авторы работы также отмечают, что вопрос о масштабировании этой технологии пока остается открытым. В частности, стены, которые использовались в ходе экспериментов для формирования вихря, могли одновременно ограничивать доступ кислорода, усиливать воздействие ветра или даже подавлять пламя.

Отдельной проблемой является то, что реальные условия в открытом море значительно сложнее, чем во время полевых испытаний. Из-за постоянной смены волн и турбулентности воды полностью воссоздать морскую среду в эксперименте практически невозможно.

Несмотря на это, исследователи считают, что полученные результаты свидетельствуют о перспективности нетрадиционного подхода к ликвидации нефтяных разливов. В будущем вокруг загрязненных участков могут использоваться мобильные конструкции, которые будут способствовать образованию огненных вихрей и повышению эффективности очистки водоемов.

Читайте также в рубрике Мир