Учёные предложили сжигать разливы нефти с помощью огненных торнадо

При крупном разливе нефти в море спасатели оказываются перед выбором: позволить пятну расползаться, угрожая побережью и морской жизни, или поджечь его. Выжигание нефти на месте (метод in-situ burn) предотвращает расширение пятна, но даёт густые чёрные облака дыма и оставляет на поверхности воды слой несгоревшего остатка.

Исследователи Техасского университета A&M и Калифорнийского университета в Беркли предложили альтернативу. Они создали в лабораторных условиях огненные вихри — вращающиеся столбы пламени, напоминающие торнадо. Вращающийся вихрь затягивает в себя большие объёмы кислорода, создавая более горячее и эффективное пламя. В результате нефть сгорает быстрее, а загрязнение воздуха снижается.

Эксперимент проводился на полигоне пожарной подготовки ТЕЕХ. Исследователи построили 5-метровую треугольную конструкцию с тремя стенками для контроля воздушных потоков. В центре разместили бассейн диаметром 1,5 метра с сырой нефтью, плавающей на воде. После поджога образовался огненный вихрь высотой около 5,2 метра.

Результаты, опубликованные в журнале Fuel, показали: огненные вихри сожгли сырую нефть почти вдвое быстрее по сравнению с обычными поджигаемыми лужами. Эффективность сжигания достигла 95 процентов, а выброс сажи сократился на 40 процентов. Вихрь разрушает частицы, ответственные за густой дым, и испаряет большую часть нефти, не оставляя токсичного смолистого остатка на поверхности воды.

Однако огненные вихри чувствительны к условиям. Сильный ветер может дестабилизировать вращающийся столб или полностью его разрушить. Недостаточный контроль воздушных потоков не даёт вихрю сформироваться. Кроме того, выяснилось, что слишком толстый слой нефти тушит вихрь до полного выгорания топлива.

Исследователи envisage future, в котором портативные системы смогут намеренно создавать огненные вихри над разливами нефти по запросу. Работа поддержана Бюро по безопасности и охране окружающей среды (BSEE). Ведущие авторы — доктор Элейн Оран и доктор Циншэн Ван из Техасского университета A&M, а также доктор Майкл Голлнер из Калифорнийского университета в Беркли. Оран назвала исследование первым в мире, рассматривающим использование огненных вихрей для ликвидации разливов нефти. По её словам, цель — превратить хаотичную природу огненных вихрей в мощный и точный инструмент восстановления, способный защищать береговые линии, морские экосистемы и окружающую среду в целом.

Разрушительный разлив на платформе Deepwater Horizon в 2010 году остаётся напоминанием о том, какой ущерб могут наносить океанские утечки нефти. Катастрофа унесла жизни 11 рабочих, тысячи морских животных и нанесла масштабный урон экосистемам. Более быстрое удаление нефти с помощью огненных вихрей могло бы дать спасательным командам решающее преимущество, позволяя уничтожать разливы до того, как они достигнут уязвимых местообитаний и охраняемых прибрежных зон.

Понимание физических законов, управляющих огненными вихрями, может найти применение и за пределами ликвидации разливов. Исследователи указывают на возможность создания более эффективных систем сжигания и улучшения методов прогнозирования и борьбы с лесными пожарами. Оран считает, что исследование выходит за рамки эксперимента и даёт представление о будущем, где огонь становится не силой разрушения, а инструментом защиты океанов и планеты.