Bij het indammen van een enorme ramp zoals een olieramp, kleine microben spelen een grote rol.

Arezoo Ardekani, een universitair hoofddocent werktuigbouwkunde aan de Purdue University, heeft onderzoek gepubliceerd dat de complexe hydrodynamica van micro-organismen op vloeistof-vloeistof- en gas-vloeistof-interfaces beschrijft, waaruit blijkt dat microben kunnen massaal naar gebieden waar oppervlakteactieve stoffen zijn aangebracht.

Op 20 april, 2010, een catastrofale explosie aan boord van het Louisiana-olieplatform Deepwater Horizon zorgde ervoor dat een onderwaterput scheurde, olie lozen in de Golf van Mexico. Het duurde 87 dagen om de onderwaterput af te sluiten, op dat moment was meer dan 200 miljoen gallons olie in de golf geloosd. Ambtenaren gebruikten veel verschillende tactieken om de schade van de olieramp te beperken, zoals het vertrouwen op microben om koolwaterstoffen te verteren, en het gebruik van dispergeermiddel (of oppervlakteactieve) chemicaliën om olievlekken op te breken, waardoor het voor de microben gemakkelijker wordt om te verteren.

"Microben waren de 'first responders' op de olieramp, " Zei Ardekani. "Ze hebben een aanzienlijke hoeveelheid koolwaterstoffen gesaneerd. Maar de Golf van Mexico is een grote plaats. Hoe hebben zoveel microben deze olie gevonden?"

Zoals Ardekani ontdekte, de prestaties van de microben werden beïnvloed door de oppervlakteactieve stof, maar niet zoals iemand had verwacht.

"Er zijn verschillende dingen die ervoor zorgen dat micro-organismen bewegen, "zei ze. "Bijvoorbeeld, de microben in de buurt van een olielek kunnen worden gemotiveerd door chemotaxis, d.w.z., het oppikken van het chemische spoor van een potentiële voedselbron. Maar de oppervlakteactieve stof creëerde in feite een hydrodynamisch fenomeen dat ervoor zorgde dat microben zich in nog grotere aantallen verzamelden."

Ardekani's team testte zijn hypothese in het lab, met behulp van E. coli-cellen, eencellige bacteriën, wiens gedrag bekend is. De onderzoekers hebben een kleine kamer 3D geprint, waar ze microscopisch de bewegingen van de cellen in een vloeibare suspensie konden observeren, en testte vervolgens wat er gebeurde toen die vloeistof in contact kwam met een andere vloeistof met een andere viscositeit. De resultaten toonden aan dat de E. coli-cellen zich ophoopten bij een hogere dichtheid aan de vloeistof-vloeistofgrensvlakken, en zelfs een grotere dichtheid bij gas-vloeistof-interfaces.

"Die oppervlakteactieve stoffen veranderden de interface-eigenschap, " zei Ardekani. "Als microben hydrodynamisch worden aangetrokken door gas-vloeistofinterfaces, de aanwezigheid van oppervlakteactieve stoffen maakte het nog aantrekkelijker."

Met dit experiment als richtlijn, onderzoekers bouwden theoretische modellen die met succes de complexe vloeistofdynamica op deze gas-vloeistofinterfaces verklaarden. Hun onderzoek staat op de omslag van het tijdschrift Zachte materie , en ook gepubliceerd in het tijdschrift Fysieke beoordeling E .

Het gebruik van dispergeermiddelen tijdens de olieramp met Deepwater Horizon was niet zonder controverse; Wetenschappers waren het er niet over eens of de chemicaliën meer kwaad dan goed deden voor het ecosysteem. In de nasleep van de ramp, BP heeft $ 500 miljoen uitgegeven om het onderzoeksinitiatief van de Golf van Mexico op te richten, een onafhankelijke organisatie die gedegen wetenschappelijk onderzoek financiert om de gevolgen van de lekkage te verminderen. Ardekani's onderzoek is een van de resultaten van die inspanning.

"We wisten hier niets van voor de lekkage, " Zei Ardekani. "De belangrijkste reden dat ze dispergeermiddelen gebruikten, was om de grootte van de oliedruppeltjes te breken. Maar nu hebben we een nieuw hydrodynamisch mechanisme ontdekt, dat het toevoegen van oppervlakteactieve stoffen ervoor zorgt dat microben meer tijd doorbrengen in de buurt van oliedruppels. Dat, gecombineerd met chemotaxis, kan microben mogelijk meer tijd geven om deze koolwaterstoffen af ​​te breken."