Redemoinhos de fogo podem transformar o combate a derrames de óleo

Depois de um grande derrame de óleo, as equipas de resgate encaram uma decisão difícil. O óleo se espalha depressa pela água e envenena a vida marinha. Uma das formas mais rápidas de travar esse avanço é queimar o óleo na superfície.

Essa técnica, conhecida como queima in situ, impede que o óleo chegue ao litoral. Em contrapartida, produz uma fumaça negra e densa, lança fuligem tóxica na atmosfera e ainda deixa na água um lodo pegajoso.

Agora, cientistas colocaram à prova uma proposta ousada. Em vez de permitir que o óleo queime num lago raso e “plano”, os investigadores criaram chamas giratórias gigantes, chamadas de redemoinhos de fogo. Essas labaredas, parecidas com um tornado, consomem o óleo mais depressa e com mais eficiência.

Um ensaio em grande escala indica que os redemoinhos de fogo podem alterar a forma como o mundo reage a desastres de derrame de óleo.

Uma nova forma de combater derrames de óleo

O estudo teve apoio do Escritório de Segurança e Fiscalização Ambiental. O projeto é liderado pela Dra. Elaine Oran e pelo Dr. Qingsheng Wang, da Universidade Texas A&M, em conjunto com o Dr. Michael Gollner, da Universidade da Califórnia, em Berkeley.

“Esta [é] a primeira vez que alguém concebe usar redemoinhos de fogo para remediação de derrames de óleo, e isto é, na verdade, apenas o começo”, disse Oran, professora de engenharia aeroespacial na Escola de Engenharia.

“O nosso objetivo é aproveitar a natureza caótica dos redemoinhos de fogo como uma ferramenta de restauração poderosa e precisa, para proteger litorais, ecossistemas marinhos e o meio ambiente como um todo.”

O que é um redemoinho de fogo?

Um redemoinho de fogo se apresenta como uma coluna de chamas em rotação que sobe para cima, em vez de se espalhar para os lados.

Esse giro suga mais oxigénio - quase como um turbocompressor num motor. Com mais oxigénio disponível, a chama fica mais quente e a queima tende a ser mais completa.

Nos testes, os redemoinhos de fogo consumiram o óleo a um ritmo quase duas vezes maior do que o observado nas queimas in situ em poças convencionais. Mais do que isso, reduziram a fuligem em cerca de 40% e chegaram a queimar até 95% do combustível.

Na prática, isso significa muito menos fumaça e muito menos resíduo tóxico a permanecer na água.

Lições do desastre de 2010

O desastre de 2010 no Golfo do México continua a ser um alerta contundente sobre o impacto de derrames de óleo.

A explosão matou 11 trabalhadores e provocou o maior derrame de petróleo em mar aberto da história dos Estados Unidos. Milhares de animais marinhos morreram, e os habitats oceânicos sofreram danos enormes.

Métodos tradicionais de queima ajudaram a conter parte da dispersão, mas uma fumaça espessa tomou o céu. Queimar óleo, por definição, sempre envolve custos ambientais.

“Estamos a olhar para desastres ambientais como derrames de óleo e a identificar formas de os remediar de maneira mais rápida, mais verde e mais sustentável”, disse Oran.

O tempo é crítico

Numa ocorrência de derrame, cada minuto conta. O óleo pode percorrer longas distâncias em pouco tempo. Habitats marinhos sensíveis e litorais protegidos continuam sob risco.

Os redemoinhos de fogo podem oferecer às equipas de resposta uma alternativa mais veloz para destruir o óleo antes que ele se espalhe.

“Os redemoinhos de fogo queimam derrames de petróleo bruto quase duas vezes mais rápido do que poças de queima in situ, potencialmente dando às equipas de limpeza tempos operacionais e de resposta mais rápidos para eliminar a propagação dos óleos”, disse Oran.

Reduzindo as emissões de fumaça

Queimar óleo em mar aberto pode lançar poluentes a grandes alturas e carregá-los para comunidades próximas.

“Um dos maiores desafios de queimar derrames de óleo é o enorme volume de fumaça emitida”, disse Oran.

“Os nossos resultados mostram que os redemoinhos de fogo, em comparação com as queimas in situ, reduzem dramaticamente as emissões totais.”

Na prática, o redemoinho de fogo funciona como um incinerador gigante. A chama intensa e giratória destrói muitas das partículas que normalmente formariam a fumaça preta.

Em vez de deixar um tapete pesado de material betuminoso na superfície do oceano, o redemoinho vaporiza a maior parte do óleo.

Para além de derrames de óleo

Os resultados do estudo indicaram que os redemoinhos de fogo queimaram o óleo cerca de 40% mais rápido, reduziram as emissões de fuligem em 40% e alcançaram até 95% de eficiência de consumo de combustível quando comparados aos testes de queima in situ.

A ciência por trás dessa descoberta também pode orientar engenheiros na criação de sistemas de combustão de alta eficiência.

Bombeiros, por sua vez, poderiam usar esse conhecimento para prever e controlar melhor o comportamento de incêndios florestais em terra.

“O nosso estudo tem aplicações universais”, disse Oran. “Ao compreender as leis físicas que governam os redemoinhos de fogo, podemos aproveitar o seu poder para além da remediação de derrames de óleo.”

Como engenheirar um tornado de fogo

Em geral, os redemoinhos de fogo são investigados em experiências laboratoriais de pequena escala. No entanto, lidar com um derrame no oceano exige testes em dimensões muito maiores.

“A escala do nosso experimento é uma das razões pelas quais a nossa investigação é tão única e o que a torna pioneira”, disse Oran.

A equipa construiu três paredes com cerca de 4,9 m de altura, dispostas em triângulo. Essa estrutura permitiu controlar cuidadosamente o fluxo de ar. No centro, uma ampla poça de petróleo bruto flutuava sobre a água.

Quando os investigadores atearam fogo ao óleo no Campo de Treinamento de Incêndio Brayton do Serviço de Extensão de Engenharia da Texas A&M, formou-se um redemoinho de fogo com quase 5,2 m de altura.

O que se observou foi inequívoco: o inferno giratório ardeu com mais calor, mais rapidez e mais limpeza do que uma poça de fogo comum.

À procura da zona Cachinhos Dourados

“Os redemoinhos de fogo são incrivelmente poderosos e podem ser incrivelmente benéficos”, disse Oran. “Mas também são sensíveis e só alcançam alta eficiência quando as condições estão exatamente certas.”

Vento em excesso pode fazer a coluna colapsar. Um controlo inadequado do fluxo de ar pode fazer o redemoinho voltar a ser apenas uma poça de fogo.

Até a espessura do óleo influencia. Se a camada ficar profunda demais, o redemoinho pode apagar cedo.

Os investigadores chamam esse equilíbrio de zona Cachinhos Dourados: para maximizar a eficiência, as condições precisam estar no ponto certo.

Sistemas de resposta no futuro

Com mais investigação, os cientistas pretendem projetar sistemas móveis que as equipas possam posicionar sobre manchas de óleo em combustão.

Esses dispositivos poderiam converter chamas destrutivas em redemoinhos de fogo controlados.

O estudo reforça que o fogo nem sempre precisa significar destruição. Nas condições adequadas, chamas controladas podem ajudar a proteger oceanos, litorais e a vida marinha.

Por vezes, as ideias mais arrojadas abrem caminho para os maiores avanços. Neste caso, uma parede de fogo em rotação pode tornar-se uma ferramenta poderosa para salvar o mar.