Dos nuevos estudios han demostrado que la luz solar transforma los derrames de petróleo en la superficie del océano de manera más significativa y rápida de lo que se pensaba. El fenómeno limita considerablemente la eficacia de los dispersantes químicos, que están diseñados para romper el petróleo flotante y reducir la cantidad de petróleo que llega a las costas.

Un equipo de investigación dirigido por la Institución Oceanográfica Woods Hole (WHOI) descubrió que la luz solar altera químicamente el petróleo crudo que flota en la superficie del mar en cuestión de horas o días. En un estudio de seguimiento, el equipo informó que la luz solar transforma el aceite en diferentes compuestos que los dispersantes no pueden romper fácilmente. Los resultados de estos dos estudios podrían afectar la forma en que los respondedores deciden cuándo, dónde, y cómo utilizar dispersantes.

Los estudios relacionados se publicaron el 20 de febrero de 2018 en el Revista Ciencia y Tecnología Ambiental y hoy (25 de abril de 2018) en la revista Cartas de ciencia y tecnología ambientales .

"Se ha pensado que la luz solar tiene un impacto insignificante en la eficacia de los dispersantes, "dijo Collin Ward, científico de WHOI y autor principal de ambos estudios. "Nuestros hallazgos muestran que la luz solar es un factor principal que controla el desempeño de los dispersantes. Y debido a que los cambios fotoquímicos ocurren rápidamente, limitan la ventana de oportunidad para aplicar dispersantes de manera eficaz ".

Los dispersantes contienen detergentes, no muy diferente a la gente que lava platos, que ayudan a romper el aceite en pequeñas gotas que pueden diluirse en el océano, y / o son devorados por microbios antes de que el petróleo pueda ser arrastrado a costas sensibles. Pero para hacer su trabajo los detergentes (también conocidos como tensioactivos) primero deben mezclarse con el aceite y el agua, y el aceite y el agua, famosamente, no mezcle.

Para superar esta barrera, Los dispersantes contienen un solvente orgánico que ayuda al aceite, detergentes, y agua para mezclar. Solo hasta que se produzca este paso clave, los tensioactivos pueden hacer su trabajo para romper el aceite en gotitas. Pero la luz del sol obstruye este paso clave, los nuevos estudios muestran.

Antes incluso de que se puedan aplicar dispersantes, La energía luminosa del sol ya está rompiendo los enlaces químicos en los compuestos del petróleo, separando átomos o cadenas químicas y creando aberturas para que el oxígeno se adhiera. Este proceso de fotooxidación (también conocido como "meteorización" fotoquímica) es similar al proceso que hace que la pintura de su automóvil o los colores de su ropa se desvanezcan si se dejan al sol durante demasiado tiempo.

Hasta la fecha, Las pruebas para determinar la eficacia de los dispersantes utilizaron sólo aceite "fresco" que no había sido alterado por la luz solar. En sus estudios, los investigadores realizaron extensas pruebas de laboratorio exponiendo el aceite a la luz solar. Demostraron que la luz solar transforma rápidamente el aceite en residuos que son solo parcialmente solubles en el solvente del dispersante. Eso limita la capacidad de los detergentes para mezclarse con el aceite foto-oxidado y romper el aceite en gotitas.

El hallazgo sugiere que los respondedores deben tener en cuenta la luz solar para determinar la "ventana de oportunidad" para utilizar los dispersantes de manera eficaz. Sería mucho más corto de lo que se pensaba anteriormente en días soleados que en días nublados.

"Este estudio desafía el paradigma de que la meteorización fotoquímica tiene un impacto insignificante en la eficacia de los dispersantes aéreos aplicados en respuesta a los derrames de petróleo, "Ward dijo." La luz del sol altera rápidamente el petróleo en compuestos químicos que los dispersantes no pueden romper fácilmente en gotitas. Por tanto, la meteorización fotoquímica es un factor crítico que debe tenerse en cuenta para optimizar las decisiones sobre cuándo utilizar dispersantes ".

En experimentos de laboratorio en la década de 1970, Los científicos habían demostrado que la luz altera la química del aceite, pero los hallazgos no se pudieron aplicar a los derrames de petróleo a gran escala en el océano. Esto se debió en gran parte a que en la mayoría de los derrames, el petróleo se alejó rápidamente de la escena antes de que pudiera ser muestreado inmediatamente, en el corto período de tiempo crítico antes de que la luz del sol lo fotooxidara. El flujo continuo del desastre de Deepwater Horizon de 2010 brindó una oportunidad única:debido a que el petróleo flotó en la superficie del mar durante 102 días, dio a los funcionarios la oportunidad de recolectar petróleo poco después de que salió a la superficie y estuvo expuesto a la luz solar.

Los científicos del WHOI obtuvieron y analizaron muestras de petróleo de Deepwater Horizon que se extrajeron de la superficie casi inmediatamente después de que emergiera. Descubrieron que cuanto más flotaba el petróleo en la superficie del mar iluminada por el sol, cuanto más se foto-oxidaba el aceite. Estimaron que la mitad del petróleo derramado se había alterado en unos días.

El siguiente paso fue probar cómo respondería el aceite foto-oxidado a los dispersantes. Los científicos probaron petróleo fresco de Deepwater Horizon sin alterar que se recogió directamente de la tubería ascendente rota en el lecho marino. Controlaron meticulosamente las condiciones del laboratorio para evitar cambios de temperatura, evaporación, infiltración ligera, y otros factores, y expusieron el aceite a períodos de luz cada vez mayores. Cassia Armstrong, un estudiante invitado de Trinity College, jugó un papel clave en la realización de estas pruebas y es autor del artículo.

Los científicos de WHOI también colaboraron estrechamente con Robyn Conmy, uno de los principales expertos de la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. en el desarrollo de nuevas tecnologías para responder a los derrames de petróleo. Para realizar pruebas sobre la eficacia de los dispersantes, la EPA utiliza un método específico y cristalería de diseño personalizado, que Conmy prestó a los científicos del WHOI para sus experimentos.

Los resultados de los experimentos mostraron que la luz foto-oxida rápidamente el aceite fresco, cambiándolo en compuestos que redujeron la efectividad de los dispersantes en al menos un 30 por ciento en unos pocos días.

A continuación, los científicos se unieron a Deborah French McCay, un modelador de derrames de petróleo reconocido internacionalmente en RPS ASA, una firma consultora de ciencia y tecnología en Rhode Island. Simularon condiciones que podrían haber ocurrido durante el derrame de Deepwater Horizon, incluyendo un rango de velocidades del viento y niveles de luz solar. Luego superpusieron todas las 412 líneas de vuelo reales de aviones que rociaron dispersantes durante la crisis.

Los resultados mostraron que en condiciones medias de viento y luz solar, la mayoría de las aplicaciones de dispersantes no habrían alcanzado niveles mínimos de efectividad (designados por la EPA) porque se enfocaron en hidrocarburos degradados fotoquímicamente. Incluso en los mejores escenarios para la fumigación aérea de dispersantes, clima nublado (que limitaría la meteorización fotoquímica) y condiciones de vientos fuertes (que transportarían el petróleo más lejos del área del derrame antes de que la luz solar lo transformara), docenas de aplicaciones de dispersantes aéreos aún no lo harían. han alcanzado los niveles de eficacia designados por la EPA.

"Reunimos un equipo que combinó la experiencia del mundo académico, Gobierno, e industria, "explicó Christopher Reddy, químico marino en WHOI. "En futuras crisis de derrames de petróleo, la comunidad necesita el mismo tipo de cooperación y colaboración para tomar de manera eficiente las decisiones más sabias sobre cómo responder de la manera más eficaz ".

"Este estudio muestra lo importante que es realizar la investigación más básica sobre las reacciones químicas que tienen lugar en el medio ambiente, "dijo Henrietta Edmonds, un director de programa en la División de Ciencias Oceánicas de la Fundación Nacional de Ciencias, que financió la investigación. "Los resultados nos ayudan a aprender cómo responder eficazmente a los derrames de petróleo".