Dois novos estudos mostraram que a luz solar transforma os derramamentos de óleo na superfície do oceano de forma mais significativa e rápida do que se pensava anteriormente. O fenômeno limita consideravelmente a eficácia dos dispersantes químicos, que são projetados para quebrar o óleo flutuante e reduzir a quantidade de óleo que atinge as costas.

Uma equipe de pesquisa liderada pela Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) descobriu que a luz do sol altera quimicamente o óleo cru flutuando na superfície do mar em horas ou dias. Em um estudo de acompanhamento, a equipe relatou que a luz solar transforma o óleo em diferentes compostos que os dispersantes não podem quebrar facilmente. Os resultados desses dois estudos podem afetar a forma como os respondentes decidem quando, Onde, e como usar dispersantes.

Os estudos relacionados foram publicados em 20 de fevereiro, 2018 na Journal Environmental Science &Technology e hoje (25 de abril, 2018) no jornal Cartas de ciência e tecnologia ambiental .

"Tem sido pensado que a luz solar tem um impacto insignificante na eficácia dos dispersantes, "disse Collin Ward, cientista do WHOI e principal autor de ambos os estudos. "Nossas descobertas mostram que a luz solar é o principal fator que controla o desempenho dos dispersantes. E como as mudanças fotoquímicas acontecem rapidamente, eles limitam a janela de oportunidade para aplicar dispersantes de forma eficaz. "

Dispersantes contêm detergentes, não muito diferente daquelas pessoas que costumam lavar pratos, que ajudam a quebrar o óleo em pequenas gotas que podem se diluir no oceano, e / ou são comidos por micróbios antes que o óleo possa ser levado para áreas costeiras sensíveis. Mas para fazer o trabalho deles, os detergentes (também conhecidos como surfactantes) precisam primeiro se misturar com óleo e água - e óleo e água, notoriamente, não misture.

Para superar essa barreira, dispersantes contêm um solvente orgânico que ajuda o óleo, detergentes, e água para misturar. Somente até que essa etapa principal ocorra é que os surfactantes podem fazer seu trabalho para quebrar o óleo em gotas. Mas a luz do sol obstrui esta etapa fundamental, os novos estudos mostram.

Antes que os dispersantes possam ser aplicados, a energia da luz do sol já está quebrando ligações químicas em compostos de petróleo - separando átomos ou cadeias químicas e criando aberturas para o oxigênio se ligar. Esse processo de foto-oxidação (também conhecido como "desgaste" fotoquímico) é semelhante ao processo que faz com que a tinta do carro ou as cores das roupas desbotem se forem deixadas ao sol por muito tempo.

A data, testes para determinar a eficácia dos dispersantes usaram apenas óleo "fresco" que não foi alterado pela luz solar. Em seus estudos, os pesquisadores realizaram extensos testes de laboratório expondo o óleo à luz solar. Eles mostraram que a luz solar transforma rapidamente o óleo em resíduos que são apenas parcialmente solúveis no solvente do dispersante. Isso limita a capacidade dos detergentes de se misturarem ao óleo foto-oxidado e quebrá-lo em gotas.

A descoberta sugere que os respondentes devem levar em consideração a luz do sol para determinar a "janela de oportunidade" para usar dispersantes de forma eficaz. Seria muito mais curto do que se pensava em dias ensolarados do que em dias nublados.

"Este estudo desafia o paradigma de que o intemperismo fotoquímico tem um impacto insignificante na eficácia dos dispersantes aéreos aplicados em resposta a derramamentos de óleo, "Disse Ward." A luz solar altera rapidamente o óleo em compostos químicos que os dispersantes não podem quebrar facilmente em gotas. Portanto, o intemperismo fotoquímico é um fator crítico que deve ser considerado para otimizar as decisões sobre quando usar dispersantes. "

Em experimentos de laboratório na década de 1970, cientistas mostraram que a luz altera a química do petróleo, mas as descobertas não puderam ser aplicadas a derramamentos de óleo em grande escala no oceano. Isso ocorreu principalmente porque, na maioria dos derramamentos, o óleo saiu rapidamente da cena antes que pudesse ser amostrado imediatamente - no curto intervalo de tempo crítico antes que a luz solar o fotooxidasse. O fluxo contínuo do desastre da Deepwater Horizon de 2010 forneceu uma oportunidade única:como o petróleo flutuou na superfície do mar por 102 dias, deu às autoridades a chance de coletar óleo logo depois que ele emergiu e foi exposto à luz solar.

Os cientistas da WHOI obtiveram e testaram amostras de óleo da Deepwater Horizon que foi retirado da superfície quase imediatamente depois de emergir. Eles descobriram que quanto mais tempo o óleo flutuava na superfície do mar iluminada pelo sol, mais o óleo foi foto-oxidado. Eles estimaram que metade do óleo derramado foi alterado em poucos dias.

A próxima etapa foi testar como o óleo foto-oxidado responderia aos dispersantes. Os cientistas testaram óleo fresco inalterado da Deepwater Horizon que foi coletado diretamente do tubo riser quebrado no fundo do mar. Eles controlaram meticulosamente as condições do laboratório para evitar mudanças de temperatura, evaporação, infiltração de luz, e outros fatores, e eles expuseram o óleo a durações crescentes de luz. Cassia Armstrong, um estudante convidado do Trinity College, desempenhou um papel fundamental na condução desses testes e é um autor do artigo.

Os cientistas da WHOI também colaboraram de perto com Robyn Conmy, um dos principais especialistas da Agência de Proteção Ambiental dos EUA no desenvolvimento de novas tecnologias para responder a derramamentos de óleo. Para realizar testes sobre a eficácia dos dispersantes, a EPA usa um método específico e vidraria personalizada, que Conmy emprestou aos cientistas do WHOI para seus experimentos.

Os resultados dos experimentos mostraram que a luz fotooxidou rapidamente o óleo fresco, transformá-lo em compostos que reduziram a eficácia dos dispersantes em pelo menos 30% em poucos dias.

Em seguida, os cientistas se uniram a Deborah French McCay, um modelador de derramamento de óleo reconhecido internacionalmente na RPS ASA, uma empresa de consultoria em ciência e tecnologia em Rhode Island. Eles simularam condições que podem ter ocorrido durante o derramamento da Deepwater Horizon, incluindo uma gama de velocidades de ventos e níveis de luz solar. Em seguida, eles sobrepuseram todas as 412 linhas de vôo reais de aviões que espalharam dispersantes durante a crise.

Os resultados mostraram que em condições médias de vento e luz solar, a maioria das aplicações de dispersantes não teria alcançado níveis mínimos de eficácia (designados pela EPA) porque visavam óleo fotoquimicamente intemperizado. Mesmo sob os melhores cenários para a pulverização aérea de dispersantes - tempo nublado (o que limitaria o intemperismo fotoquímico) e condições de vento forte (o que transportaria o óleo para mais longe da área do derramamento antes que a luz solar o transformasse) - dezenas de aplicações aéreas de dispersantes ainda não o fariam alcançaram níveis de eficácia designados pela EPA.

"Montamos uma equipe que combinou a experiência da academia, governo, e indústria, "explicou Christopher Reddy, químico marinho no WHOI. “Em futuras crises de derramamento de óleo, a comunidade precisa do mesmo tipo de cooperação e colaboração para tomar as decisões mais sábias sobre como responder da maneira mais eficaz. "

“Este estudo mostra como é importante fazer a pesquisa mais básica sobre as reações químicas que ocorrem no meio ambiente, "disse Henrietta Edmonds, um diretor de programa na Divisão de Ciências Oceânicas da National Science Foundation, que financiou a pesquisa. "Os resultados nos ajudam a aprender como responder com eficácia a derramamentos de óleo."