Feuertornados gegen Ölverschmutzungen in den Ozeanen

Unsere Ozeane sind permanent bedroht.

Neben Plastikmüll, mit Fentanyl belasteten Abwässern und Nacktbadern, die sich mit riffschädigender Sonnencreme einreiben, zählen Ölunfälle zu den berüchtigtsten Ursachen mariner Verwüstung.

Für überforderte Einsatzkräfte entsteht dabei ein schwieriger Zielkonflikt: Soll sich das Öl verteilen dürfen oder wird es angezündet?

Das Abbrennen direkt am Unfallort kann die Ausbreitung bremsen und Rohöl beseitigen. Allerdings hat diese Methode auch erhebliche Nachteile: Sie erzeugt dichten schwarzen Rauch, giftigen Ruß und einen zähflüssigen Rest aus unverbranntem Material.

Um diese Probleme zu umgehen, könnten Forschende eine radikale Lösung gefunden haben: riesige Feuertornados.

Feuertornados zur Bekämpfung von Ölverschmutzungen

Anders als bei herkömmlichen Verfahren zum Entzünden von Öl steigen die Flammen solcher Feuerwirbel nach oben, statt sich seitlich auszubreiten.

Der entstehende Wirbel funktioniert wie ein natürlicher Turbolader: Er saugt Sauerstoff an, der ein heißeres und effizienteres Feuer antreibt. Dadurch könnten Ölteppiche verdampfen, bevor sie in Sedimente eindringen oder Lebensräume im Meer überziehen.

„Dies ist das erste Mal, dass jemand den Einsatz von Feuerwirbeln zur Sanierung von Ölverschmutzungen in Betracht gezogen hat, und es ist wirklich erst der Anfang“, erklärt Elaine Oran, Luft- und Raumfahrtingenieurin an der Texas A&M University und eine der Mitautorinnen der Studie.

„Unser Ziel ist es, die chaotische Natur von Feuerwirbeln als leistungsstarkes, präzises Werkzeug zur Wiederherstellung zu nutzen, um Küsten, Meeresökosysteme und die Umwelt insgesamt zu schützen.“

Langfristig könnte diese Technik dazu beitragen, Katastrophen wie das Deepwater-Horizon-Unglück von 2010 abzumildern. Die Explosion einer Ölplattform verursachte damals die schlimmste Offshore-Ölpest aller Zeiten.

Bei dem Ereignis kamen 11 Menschen ums Leben, unzählige Millionen Meerestiere starben, und marine Ökosysteme wurden zerstört. Die daraus folgende Kette negativer Auswirkungen ist noch mehr als ein Jahrzehnt später spürbar.

Großversuch mit Feuerwirbeln und Rohöl

Frühere Untersuchungen hatten die Wirksamkeit von Feuerwirbeln bereits in kleineren Laborversuchen gezeigt. Die vorliegende Studie beschreibt nun erstmals eine groß angelegte Bewertung ihrer Skalierbarkeit und Effektivität für die Beseitigung von Ölverschmutzungen.

Mit Unterstützung des Bureau of Safety and Environmental Enforcement (BSEE), das 2011 nach der Deepwater-Horizon-Katastrophe gegründet wurde, führten die Forschenden mehrere Versuche im Feldmaßstab durch. Verwendet wurde ein 1,5 Meter breites (5 Fuß breites) Becken, das mit Rohöl bedeckt und von drei 5 Meter hohen (16 Fuß hohen) Wänden umgeben war.

Unter unterschiedlichen Windbedingungen verglichen sie senkrecht brennende Feuerwirbel mit der konventionellen In-situ-Verbrennung, bei der Ölbecken horizontal brennen.

Die Ergebnisse zeigten, dass Feuerwirbel mitunter sauberer und vollständiger brennen. Ihre Flammen wurden beinahe doppelt so hoch, außerdem konnten sie Wärme besser über die Rohölteppiche übertragen.

Feuerwirbel können zudem heißer werden: Sie erreichen etwa 1.900 Grad Fahrenheit (1.000 Grad Celsius), während Feuerbecken bei ungefähr 1.300 Grad Fahrenheit (700 Grad Celsius) liegen.

Insgesamt deuten die Feuerwirbel darauf hin, dass sich die Brenngeschwindigkeit um bis zu 40 Prozent steigern, der Rußausstoß um bis zu 40 Prozent verringern und ein Brennstoffverbrauch von bis zu 95 Prozent erreichen lässt.

Wind und Ölmenge begrenzen die Wirksamkeit

Diese Werte dürften jedoch stark von den jeweiligen Bedingungen abhängen. Ein dickerer Ölteppich oder kräftigerer Wind kann das Feuer vorzeitig löschen, und die höhere Effizienz der Feuerwirbel wird derzeit nur bei ruhigen Verhältnissen erreicht.

„Feuerwirbel sind unglaublich kraftvoll und können unglaublich nützlich sein. Aber sie sind auch empfindlich und erreichen ihre hohe Effizienz nur, wenn die Bedingungen genau stimmen“, sagt Oran.

Ihre Skalierbarkeit ist daher weiterhin ungeklärt und muss noch genauer untersucht werden.

So waren die Wände, welche den Versuchsaufbau umschlossen, zwar notwendig, um den Feuerwirbel zu erzeugen. Sie könnten ihn jedoch zu stark eingegrenzt und damit die Sauerstoffaufnahme verringert, die destabilisierende Wirkung des Winds verstärkt oder die Flammen physisch behindert haben.

Zudem könnte es angesichts der gewaltigen Dimensionen und der ständig wechselnden Wasserturbulenzen unmöglich sein, Meeresbedingungen im Labor oder selbst im Feld vollständig nachzubilden.

Dennoch macht die Forschung einen ungewöhnlichen Ansatz zur Reinigung der Ozeane und zum Schutz des Meereslebens sichtbar – einschließlich unserer leider kokainberauschten Haie.

Eines Tages könnten mobile, wandähnliche Konstruktionen um entzündete Ölteppiche platziert werden. Dadurch würden sie zu effizienteren, sauberer brennenden und deutlich cooler klingenden Feuertornados.

„Diese Studie ist mehr als nur ein Experiment, sie bietet einen Blick auf eine Zukunft, in der Feuer keine zerstörerische Kraft ist, sondern ein Werkzeug zum Schutz unserer Ozeane und unseres Planeten“, sagt Oran.

Die Forschung wurde in der Fachzeitschrift Fuel veröffentlicht.