Vorige week uitgevoerde tests van een nieuwe technologie die de verbranding van ruwe olie die op water drijft aanzienlijk kan versnellen, hebben aangetoond dat het potentieel een effectief instrument kan worden om de milieu-impact van toekomstige olielozingen te minimaliseren. Riep de Vlam Refluxer, de technologie, ontwikkeld door brandbeveiligingsonderzoekers van het Worcester Polytechnic Institute (WPI) met financiering van het Bureau of Safety and Environmental Enforcement (BSEE), zou het mogelijk maken om gemorste olie snel te verbranden en tegelijkertijd relatief weinig luchtverontreinigende stoffen te produceren.

De tests van de Flame Refluxer werden tussen 13 maart en 17 maart uitgevoerd door WPI en BSEE bij de Joint Maritime Test Facility van de United States Coast Guard op Little Sand Island, gevestigd in Mobilebaai. WPI is de eerste universiteit die aan onderzoek doet in de faciliteit sinds de heropening in 2015. De tests omvatten gecontroleerde verbranding van olie in een speciaal ontworpen testtank op het eiland.

"In-situ verbranding is met groot succes toegepast, en het is ons doel om onderzoek te ondersteunen dat een goede methode nog beter maakt, " zei Karen Steen, oil spill response engineer bij BSEE. "Dit onderzoek, en de resultaten van deze tests, zijn bijzonder spannend. We zagen dat heter vuren de hoeveelheid olie die werd verbruikt toenam, wat schonere uitstoot lijkt te zijn, en een significante vermindering van de verbrandingsresten na de verbranding. Aanvankelijk hoopten we dat de technologie de resterende resten na de verbranding zou kunnen opvangen, maar de vuren brandden zo efficiënt dat er weinig te verzamelen viel."

Wanneer olie in open water wordt gemorst, het op zijn plaats verbranden (in-situ-verbranding genoemd) kan een effectieve methode zijn om de olie te verwijderen voordat deze in de waterkolom kan bezinken en ecologische schade kan veroorzaken. In feite, het huidige onderzoeksproject is gebaseerd, gedeeltelijk, over de ervaring van de ramp met Deepwater Horizon in 2010, waarbij meer dan 400 gecontroleerde brandwonden werden verwijderd tussen 220, 000 en 310, 000 vaten olie van het oceaanoppervlak.

Hoewel die ervaring aantoonde dat brandwonden een effectief schoonmaakmiddel kunnen worden, ze maakten ook de beperkingen van de huidige technieken duidelijk. Bijvoorbeeld, oliebranden in open water kunnen moeilijk vol te houden zijn, ze produceren rook, en ze laten een teerachtig residu achter dat het leven in zee kan schaden. De Flame Refluxer is ontworpen om elk van deze problemen te overwinnen.

Volgens Scott Fields van het USCG Research and Development Center is "in-situ branden al een zeer succesvol proces, maar we willen de luchtkwaliteit verbeteren voor onze eerstehulpverleners die zich bezighouden met het opruimen van olievlekken."

De Flame Refluxer bestaat uit metalen spoelen die zijn bevestigd aan een deken van koperwol die is ingeklemd tussen twee lagen kopergaas. De deken is ontworpen om bovenop drijvende olie te worden geplaatst die is opgevangen met een giek die door boten wordt gesleept. Nadat de olie is ontstoken, de spoelen en deken brengen warmte van de vlammen over om de olie te oververhitten, wat de verbrandingssnelheid en efficiëntie verhoogt. Als resultaat, de olie verbrandt vollediger. De meer volledige verbranding produceert minder emissies in de lucht, en eventuele vaste resten worden opgevangen door de koperwol en uit de waterkolom gehouden.

De technologie is bij WPI ontwikkeld door een team onder leiding van Ali Rangwala, hoogleraar brandbeveiligingstechniek, als een uitvloeisel van onderzoek gefinancierd door het Amerikaanse ministerie van Binnenlandse Zaken, gericht op het beoordelen van de haalbaarheid van het gebruik van in-situ brandwonden om olielozingen op afgelegen locaties in het noordpoolgebied op te ruimen, waar barre weersomstandigheden het moeilijk kunnen maken om snel schoonmaakapparatuur en -ploegen te mobiliseren. Toen laboratoriumtests de uitdagingen aangaven van het aansteken en in stand houden van oliebranden op ijs en in koud water, Rangwala en zijn team begonnen methoden te onderzoeken om de olie gemakkelijker te verbranden door warmte van de vlammen naar de olie over te brengen. De Flame Refluxer is het product van die verkenning.

"De technologie is zo eenvoudig, het heeft geen bewegende delen, het is goedkoop, en het verhoogt de verbrandingssnelheid van olie aanzienlijk. De tests die we in deze unieke faciliteit hebben uitgevoerd, zullen ons in staat stellen om de technologie dichter bij de daadwerkelijke implementatie te brengen", aldus Rangwala.

Prototypes van de technologie werden getest in het ultramoderne Fire Protection Engineering Laboratory van WPI. De tests bij de Joint Maritime Test Facility gebruikten een groter prototype, een ronde deken van bijna 1,5 meter (vier voet, acht inch) over met maximaal 48 metalen spoelen bevestigd. De deken werd ondergedompeld in een laag ruwe olie die op het water dreef. Olie werd naar het testapparaat gepompt om de olielaag op ongeveer één centimeter (0,4 inch) te houden gedurende elke testverbranding van 10-20 minuten. (Eerder onderzoek heeft aangetoond dat ruwe olie het meest effectief verbrandt wanneer de olielaag tussen de één en vier centimeter wordt gehouden.)

Tijdens testverbrandingen uitgevoerd met en zonder de Flame Refluxer, de onderzoekers maten een aantal parameters, inclusief temperaturen boven het olievuur en de stroomsnelheid van de olie die aan het testapparaat wordt geleverd, om te bepalen hoe effectief de Flame Refluxer warmte van de vlammen naar de olie transporteerde (een proces dat bekend staat als warmteflux) en hoe het de verbrandingssnelheid van de olie veranderde. Een luchtbemonsteringsstation verzamelde de door de brand geproduceerde emissies en meet continu verschillende verbrandingsbijproducten:kooldioxide, koolmonoxide, stikstofdioxide, zwaveldioxide, en fijnstof (PM2.5 en PM10). De koperen deken werd voor en na elke test gewogen om te zien hoe effectief het residu van de oliebranden werd opgevangen.

Hoewel het tijd zal kosten om de grote hoeveelheid gegevens die tijdens de testverbrandingen is verzameld, te analyseren en officiële resultaten te rapporteren, Rangwala zei dat het onderzoeksteam verschillende observaties heeft gedaan die suggereerden dat de Flame Refluxer-technologie presteerde zoals verwacht. "Waar we dikke zwarte rook zagen tijdens een basislijntest, waar we ruwe olie verbrandden zonder deken en spoelen, toen de Refluxer in gebruik was, de rook was dunner en grijs, ook al werd er meer olie verbrand. In feite, onze metingen laten zien dat er tussen de vier en vijf keer zoveel olie per minuut werd verbrand met de Flame Refluxer op zijn plaats. Eindelijk, we zagen dat er vrijwel geen residu over was na onze brandwonden met de Refluxer, een indicatie dat het een meer volledige verbranding van de olie bevordert."