Testes realizados na semana passada com uma nova tecnologia que pode acelerar bastante a combustão do petróleo bruto flutuando na água demonstraram seu potencial para se tornar uma ferramenta eficaz para minimizar o impacto ambiental de futuros derramamentos de óleo. Chamado de Flame Refluxer, a tecnologia, desenvolvido por pesquisadores de engenharia de proteção contra incêndio no Worcester Polytechnic Institute (WPI) com financiamento do Bureau of Safety and Environmental Enforcement (BSEE), poderia tornar possível queimar o óleo derramado rapidamente, ao mesmo tempo em que produz níveis relativamente baixos de poluentes atmosféricos.

Os testes do Flame Refluxer foram conduzidos entre 13 e 17 de março por WPI e BSEE na Instalação de Testes Marítimos Conjuntos da Guarda Costeira dos Estados Unidos em Little Sand Island, localizado em Mobile Bay. A WPI é a primeira universidade a trabalhar em pesquisa na instalação desde sua reabertura em 2015. Os testes envolveram queima controlada de óleo em um tanque de teste especialmente projetado na ilha.

"A queima in-situ tem sido usada com grande sucesso, e é nosso objetivo apoiar pesquisas que tornem um bom método ainda melhor, "disse Karen Stone, engenheiro de resposta a derramamento de óleo no BSEE. "Essa pesquisa, e os resultados desses testes, são particularmente emocionantes. Vimos incêndios mais quentes aumentarem a quantidade de óleo consumido, o que parece ser emissões mais limpas, e uma redução significativa nos resíduos de queima após a queima. Inicialmente, tínhamos esperança de que a tecnologia pudesse capturar qualquer resíduo remanescente após a queima, mas o fogo queimava com tanta eficiência que havia muito pouco para coletar. "

Quando o óleo é derramado em águas abertas, queimá-lo no local (chamado de queima in-situ) pode ser um método eficaz para remover o óleo antes que ele se acumule na coluna d'água e cause danos ecológicos. Na verdade, o projeto de pesquisa atual é baseado, em parte, sobre a experiência do desastre da Deepwater Horizon de 2010, durante o qual mais de 400 queimaduras controladas removidas entre 220, 000 e 310, 000 barris de petróleo da superfície do oceano.

Embora essa experiência tenha demonstrado o potencial de queimaduras para se tornar uma ferramenta de limpeza eficaz, eles também deixaram claras as limitações das técnicas atuais. Por exemplo, incêndios de petróleo em águas abertas podem ser difíceis de sustentar, eles produzem fumaça, e eles deixam para trás um resíduo semelhante ao alcatrão que pode prejudicar a vida marinha. O Flame Refluxer foi projetado para superar cada um desses problemas.

De acordo com Scott Fields do Centro de Pesquisa e Desenvolvimento da USCG, "a queima in-situ já é um processo de muito sucesso, mas queremos melhorar a qualidade do ar para nossos primeiros socorros que estão envolvidos na limpeza de derramamento de óleo. "

O Flame Refluxer consiste em bobinas de metal presas a um cobertor feito de lã de cobre imprensada entre duas camadas de malha de cobre. A manta é projetada para ser colocada em cima de óleo flutuante que foi coletado com uma barreira puxada por barcos. Depois que o óleo é aceso, as bobinas e a manta transmitem calor das chamas para superaquecer o óleo, o que aumenta sua taxa de queima e eficiência. Como resultado, o óleo queima mais completamente. A combustão mais completa produz menos emissões no ar, e qualquer resíduo sólido é capturado pela lã de cobre e mantido fora da coluna d'água.

A tecnologia foi desenvolvida no WPI por uma equipe liderada por Ali Rangwala, professor de engenharia de proteção contra incêndio, como resultado de uma pesquisa financiada pelo Departamento do Interior dos EUA com o objetivo de avaliar a viabilidade do uso de queima in-situ para limpar derramamentos de óleo em locais remotos do Ártico, onde o clima adverso pode dificultar a mobilização rápida de equipamentos e equipes de limpeza. Quando os testes de laboratório identificaram os desafios de acender e sustentar incêndios de óleo no gelo e na água fria, Rangwala e sua equipe começaram a explorar métodos para tornar o óleo mais fácil de queimar, transmitindo calor das chamas para o óleo. O Flame Refluxer é o produto dessa exploração.

"A tecnologia é tão simples, não tem partes móveis, é barato, e aumenta significativamente a taxa de queima do óleo. Os testes que conduzimos nesta instalação exclusiva nos permitirão avançar a tecnologia mais perto da implantação real ", disse Rangwala.

Protótipos da tecnologia foram testados no Laboratório de Engenharia de Proteção contra Incêndios de última geração no WPI. Os testes na Joint Maritime Test Facility usaram um protótipo maior, um cobertor circular de quase 1,5 metros (quatro pés, oito polegadas) de diâmetro com até 48 bobinas de metal conectadas. O cobertor estava imerso em uma camada de óleo cru flutuando na água. O óleo foi bombeado para o aparelho de teste para manter a camada de óleo em cerca de um centímetro (0,4 polegadas) ao longo de cada queima de teste de 10-20 minutos. (Pesquisas anteriores mostraram que o petróleo bruto queima de forma mais eficaz quando a camada de óleo é mantida entre um e quatro centímetros.)

Durante o teste de queima conduzido com e sem o Flame Refluxer, os pesquisadores mediram uma série de parâmetros, incluindo temperaturas acima do fogo de óleo e a taxa de fluxo de óleo entregue ao aparelho de teste, para determinar a eficácia com que o Flame Refluxer transportou o calor das chamas para o óleo (um processo conhecido como fluxo de calor) e como ele alterou a taxa de queima do óleo. Uma estação de amostragem de ar coletou as emissões produzidas pelo fogo e mediu continuamente vários subprodutos da combustão:dióxido de carbono, monóxido de carbono, dióxido de nitrogênio, dióxido de enxofre, e material particulado (PM2,5 e PM10). A manta de cobre foi pesada antes e depois de cada teste para ver com que eficácia prendia os resíduos das queimadas de óleo.

Embora leve algum tempo para analisar o grande volume de dados coletados durante as queimaduras de teste e relatar os resultados oficiais, Rangwala disse que a equipe de pesquisa fez várias observações que sugeriram que a tecnologia Flame Refluxer teve o desempenho esperado. "Onde observamos uma densa fumaça preta durante um teste de linha de base, onde queimamos óleo cru sem o cobertor e as bobinas, quando o Refluxer estava em uso, a fumaça era mais fina e cinza, embora mais óleo estivesse sendo queimado. Na verdade, nossas medições mostram que entre quatro e cinco vezes mais óleo foi queimado por minuto com o Flame Refluxer no lugar. Finalmente, observamos que praticamente nenhum resíduo foi deixado após nossas queimaduras com o Refluxer, uma indicação de que promove uma combustão mais completa do óleo. "