健全な科学は海底油流出時の分散剤の使用をガイドできるでしょうか?

2012 年 4 月 17 日

バージニア海洋科学研究所による

2年前の今週、ディープウォーター・ホライズン・プラットフォームの爆発後、石油が海底からメキシコ湾に流れ込み始めた。 全体として、この災害により 11 人の命が奪われ、490 万バレルの原油が放出され、海洋生物と湾岸経済に依然として不特定の影響を与えました。

現在、バージニア海洋科学研究所の研究者 2 人は、米国内務省からの 1 年間 35 万ドルの契約を利用して、海中の油滴のサイズを決定するために音波を使用できるかどうかをテストしています。これは、将来の流出物の浄化中に化学分散剤の使用をガイドするのに役立つ可能性があります。 この取り組みは、VIMS と業界のパートナーシップによってもサポートされています。

従来、海洋の乱流によって下方に容易に混合できる小さな液滴を生成するために、化学分散剤が表面の油膜に適用されてきました。 より大きな水量を介して拡散すると、海岸線や海鳥、海洋哺乳類、カメなどの生物に対する差し迫った脅威が軽減されます。 分散により、細菌の腐敗に利用できる表面積も増加します。

しかし、深海事故の際、石油業界は初めて深海の噴火に直接分散剤を放出した。 実際、流出時に使用された分散剤 184 万ガロンのうち、42% (77 万 1,000 ガロン) が地表から 5,067 フィートの坑口に適用されました。 そのアイデアは、表面に到達する油の量と、塗布する必要がある分散剤の量の両方を減らすことでした。

今日、この深海分散剤の適用の有効性と安全性は、少なくとも部分的には、海底プルーム内の油滴のサイズを監視することが難しいことが原因で、不明のままである。 そこで VIMS 研究が登場します。

アプライド・リサーチ・アソシエイツ社の科学者であり、VIMS の非常勤教授でもあるプロジェクトリーダーのポール・パネッタ氏は、「生分解を最大限に高めるために、分散剤は直径 100 ミクロン未満の油滴を生成するように設計されています。しかし、現在利用できるツールはありません」と述べています。 」

海面および海面直下の分散油膜内の液滴サイズを測定するためのツールは存在します。これには、紫外線蛍光計や LISST (レーザー現場散乱計および透過率計用) が含まれます。 しかし、これらの光学デバイスは、不透明度の高い油プルーム内での使用にはあまり適していません。

音響楽器と技術は、有望な代替手段を提供します。 「多くの海洋哺乳類が長距離通信に視覚ではなく音声を使用するのには理由があります」とチームメンバーであり、VIMS の物理科学部長で沿岸流体力学および堆積物力学研究室の責任者であるカール・フリードリッヒス氏は言う。 「光は音波と比べて、水の中では、ましてや濁った水の中ではほとんど遠くまで届きません。」 フリードリッヒス氏は、音響機器は光学機器に比べて繊細さが劣る傾向があり、「生物付着」や深海の高圧に耐えることができると指摘しています。

パネッタ氏とフリードリッヒス氏は、2011年12月にニュージャージー州レオナルドのオームセット・ウェーブ・タンクでこのプロジェクトの最初の実験を実施した。このタンクは、米国内務省の国家石油流出対応研究および再生可能エネルギー試験施設として機能している。 この 260 万ガロンのコンクリート製水槽は世界最大級の波の水槽の 1 つで、長さ 666 フィート、幅 65 フィート、深さ 11 フィートです。 これは、最大 3 フィートの高さの波を発生させるための巨大なピストン、油の分配および回収システム、および機器を展開するための電動ブリッジを備えています。

オームセットのテスト中に、パネッタとフリードリッヒは、VIMS の研究室から借用した光学機器と音響機器の性能を比較し、油 20 対分散剤 1 の水性スラリーに対して反射する音波と光を送信、受信、解釈しました。

VIMS での 2 回目の実験では、二人は同様の実験を行いましたが、規模ははるかに小さく、より単純でした。 今回彼らは、オームセットで使用されているのと同じ原油に分散剤を加え、ドリル駆動のペイントミキサーで乱流を作り出し、小さなバケツの中で光学機器と音響機器の性能を比較しました。

彼らは最近、ノルウェーでスカンジナビア最大の独立研究機関であるSINTEFが運営するタンクで3回目の試験を実施した。 この「タワータンク」は、石油の地下放出を研究するために特別に作られたもので、高さ 21 フィート、幅 9 フィートで、ビデオ カメラ、LISST、そしてこの場合は VIMS チームが提供する音響機器を含むさまざまな機器を収納できるスペースがあります。 。

3 つのケースすべてにおいて、チームの予備結果は、油の拡散を監視するための音響アプローチの潜在的な優位性を定性的に確認しています。 パネッタ氏は、「私たちのテストでは、音響技術がプルームを貫通するのに効果的であることが示されました。一方、LISST は効果がなかったでしょう。私たちの初期測定は、音響測定により、油の地下放出の液滴サイズを追跡できることが示されました。」と述べています。

パネッタ氏によると、次のステップは「これらのデータを取得し、液滴のサイズを正確に知らせる測定方法に変えることだ。それは分散剤を噴霧する人々にとって価値があり、運命をモデル化する人々にとっても価値があるだろう」油流出の処理中、油滴のサイズがすべてに影響を与えるためです。」

パネッタ氏とフリードリッヒス氏は、最終的な目標は民間部門と提携して、商用ソナーメーカーが石油・ガス業界で使用する既存の機器に新技術を適応できるようにすることだと述べている。 「これは長期的な技術計画です」とパネッタ氏は言います。「しかし、それを機能させるには、まずその背後にある科学を理解する必要があるのは明らかです。どの信号を分析し、それらをどのように解釈するかを理解するために、物理学の問題を解決する必要があります」したがって、油滴のサイズを定量的に測定できるのです。」

バージニア海洋科学研究所提供