Física

Para mitigar os danos causados ​​por um derrame de petróleo marinho, as equipas de resposta necessitam de previsões precisas sobre como o petróleo irá degradar-se e espalhar-se ao longo do tempo. A temperatura e a luz solar afetam as propriedades do petróleo bruto, mas até agora a importância relativa de cada uma não era clara. Agora, Danielle Haas Freeman, Collin Ward e seus colegas do Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), Massachusetts, relatam resultados de experimentos que abordam esse problema [1]. As suas descobertas sugerem que o petróleo exposto à luz solar se comporta de forma diferente nas águas frias do Ártico e nos oceanos tropicais. O estudo acrescenta um componente que falta às previsões do destino do petróleo e pode ajudar a orientar o desenvolvimento de protocolos de limpeza adaptados a ambientes específicos.

Os cientistas sabem que a temperatura da água influencia as propriedades mecânicas do petróleo bruto. As previsões de derramamento de petróleo levam em conta esse conhecimento usando relações empíricas derivadas de experimentos realizados no escuro. Mas os cientistas também sabem que a luz solar pode afetar as propriedades mecânicas do petróleo bruto, bem como a sua composição química. Por exemplo, medições de água do mar recentemente recolhidas no Golfo do México sugerem que 8% do petróleo que sobrou da explosão da Deepwater Horizon em 2010 se transformou em compostos solúveis em água através de reacções fotoquímicas do petróleo induzidas pela luz. O que permaneceu incerto era se a luz solar interage de forma diferente com o petróleo bruto em águas quentes e frias e, em caso afirmativo, como qualquer diferença poderia impactar as propriedades do petróleo.

Para estudar este problema, Freeman, Ward e o resto da equipe realizaram uma variedade de experimentos em amostras de óleo retiradas do poço Deepwater Horizon e na água do mar de Vineyard Sound em Falmouth, Massachusetts. O grupo removeu do óleo componentes que deveriam volatilizar naturalmente nos primeiros dois dias após o derramamento. Esses componentes representam 35% da massa do óleo e sua remoção resultou em um aumento de sete vezes na viscosidade do óleo. A equipe realizou então uma série de medições dependentes da temperatura das propriedades mecânicas desse óleo desgastado por evaporação e da água do mar depois de ter sido irradiado em um simulador solar por 120 horas (nove dias). Eles repetiram o mesmo conjunto de medições em amostras mantidas no escuro.

Os experimentos mostram que tanto a luz quanto a temperatura afetam a viscosidade e a solubilidade em água do petróleo bruto. Por exemplo, a equipe descobriu que uma amostra exposta à luz solar mantida a 40 °C tinha uma viscosidade quase 2 vezes maior que uma amostra que havia sido mantida no escuro, mas 8 vezes menor do que uma amostra exposta à luz solar mantida a 20 °C. . Mudanças semelhantes foram observadas para a solubilidade em água das amostras, exceto que a direção da mudança foi invertida: amostras irradiadas mantidas em temperaturas mais altas continham mais conteúdo solúvel em água do que aquelas mantidas em temperaturas mais baixas. E os escuros tinham menos do que os mantidos na luz. “Ficámos surpreendidos ao descobrir que as relações entre as propriedades do petróleo e a temperatura são muito diferentes para o petróleo que foi transformado pela luz solar em comparação com o petróleo deixado no escuro”, diz Freeman.

Após um derramamento de óleo, a resposta de limpeza concentra-se principalmente na remoção do óleo que fica sobre a água. As novas medições sugerem que o óleo frio fotoquimicamente intemperizado deveria arrastar-se – uma propagação induzida pela turbulência – e dissolver-se menos do que o seu homólogo quente. Como resultado, deve haver mais óleo superficial para remover em um derramamento de água fria do que em um derramamento de água quente, mas esse óleo será mais localizado. Estes factores poderão influenciar a quantidade de petróleo que poderá chegar à costa e afectar os ecossistemas costeiros. A maior viscosidade do petróleo num derrame de água fria também pode ter impacto no método de resposta, uma vez que a eficácia de uma ferramenta de resposta ao derrame (espalhamento de dispersante químico, escumação ou queima in situ) depende das propriedades de fluxo do petróleo.

Os resultados da equipa do WHOI mostram que o petróleo bruto tem propriedades físicas muito diferentes depois de ter sido exposto à luz solar, diz Matthew Tarr, químico analítico da Universidade de Nova Orleães que estuda a degradação fotoquímica de poluentes. Ele diz que adicionar essas informações aos modelos de derramamento de petróleo deverá tornar as previsões mais precisas. Merv Fingas, físico ambiental e ex-chefe da Divisão de Ciências de Emergências do Meio Ambiente do Canadá, concorda com Tarr, mas questiona se as descobertas da equipe do WHOI resistirão a novos interrogatórios. Ele observa que a equipe baseou as conclusões em um conjunto de medições e em um modelo para o sistema. Por exemplo, a conclusão de que o arrasto de petróleo é afetado pela luz solar baseia-se num modelo que inclui o arrasto. “Outros modelos não incluem este destino do petróleo e o arrastamento do petróleo não é universalmente aceite entre os cientistas de derrames de petróleo”, diz ele.