Ölverschmutzungen im Meer sind eines der direktesten und schädlichsten Beispiele für den Tribut, den die Gewinnung fossiler Brennstoffe für die Umwelt bedeuten kann. Eines der wenigen Mittel, um diesen Schaden zu mindern, sind chemische Dispergiermittel, die Öl im Wasser abbauen. Wissenschaftler verstehen jedoch nicht vollständig, wie gut sie funktionieren. Eine neue Studie unter der Leitung von Bigelow Laboratory validierte ihre Wirksamkeit unter realen Bedingungen, um sich besser auf die nächste Katastrophe vorzubereiten.
„Wir wollen nicht einfach Chemikalien auf den Ozean auftragen, ohne vollständig zu verstehen, was passiert“, sagte Senior Research Scientist Christoph Aeppli, Hauptautor der Studie. „Wir möchten wissen, dass Dispergiermittel so effektiv wie möglich sind, um die Wiederherstellung des Ökosystems zu unterstützen.“
Ölverschmutzungen beeinträchtigen das Leben auf allen Ebenen des Nahrungsnetzes der Ozeane, und Notfallmaßnahmen müssen schnell erfolgen, um den Schaden zu minimieren, nachdem sie aufgetreten sind. Die Besatzungen könnten warten, bis das Öl an Land gespült wird, um es zu reinigen, aber seine giftigen Verbindungen können jahrzehntelang bestehen bleiben und empfindliche Ökosysteme schädigen.
Chemische Dispergiermittel können verwendet werden, um Verschüttungen im Meer zu bekämpfen, indem Öl in kleine Tröpfchen zerlegt wird, die mit dem Wasser vermischt und schnell verdünnt werden. Wenn Dispergiermittel aufgetragen werden, verbleibt Öl normalerweise viel kürzer in der Wassersäule als an Land, obwohl Öltröpfchen die Toxizität im Wasser vorübergehend erhöhen. Die Zugabe zusätzlicher Chemikalien in die Umwelt ist jedoch umstritten.
Frühere Laboruntersuchungen nach der Ölkatastrophe von Deepwater Horizon im Jahr 2010 ließen einige Zweifel an der Wirksamkeit von Dispergiermitteln aufkommen und beleuchteten ihre Risiken. Weitere Arbeiten waren erforderlich, um diese Laborergebnisse in der Umwelt zu bewerten. Aeppli hat sich zusammen mit Partnern aus der Industrie zum Ziel gesetzt, Dispergiermittel unter realen Bedingungen zu testen, um ihre volle Auswirkung auf Ökosysteme zu verstehen.
Öl wird durch Sonneneinstrahlung und andere Umweltfaktoren zähflüssiger. Eine höhere Viskosität schränkt möglicherweise die Wirksamkeit von Dispergiermitteln ein. Die Forscher verwendeten große Testkammern, um Meerwasser in der Umgebung zu isolieren und Experimente unter realen Bedingungen durchzuführen.
„Idealerweise würden Sie Tests vor Ort durchführen wollen, aber natürlich gibt es viele Gründe, warum Sie nicht einfach eine Ölpest auf See machen und das messen können“, sagte Aeppli. „Also haben wir große Becken mit Meerwasser gebaut und das Öl durch natürliches Sonnenlicht oxidieren lassen, anstatt alles auf dem Labortisch unter künstlichen Bedingungen zu tun.“
Sie kamen zu dem Schluss, dass chemische Dispergiermittel unter normalen Ölverschmutzungsbedingungen immer noch wirksam waren, obwohl Umweltfaktoren die Ölviskosität und die Art und Weise, wie es sich verteilt, schnell erhöhten. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Dispergiermittel wirksam waren, wenn sie innerhalb von zwei bis vier Tagen aufgetragen wurden – ein typischer Zeitrahmen für die Reaktion auf Ölverschmutzungen, wie von den aktuellen Richtlinien empfohlen.
Die Forscher verglichen ihre Ergebnisse auch mit Felddaten, die von der Deepwater Horizon-Verschüttung gesammelt wurden, was ihre Laborergebnisse bestätigte. Nach der Verschüttung wurden über 90 Tage Dauerbetrieb fast 1 Million Gallonen Dispergiermittel verwendet. Über 75 % der Feldmessungen zeigten eine wirksame Dispergierung, was darauf hindeutet, dass frühere Labortests die Wirksamkeit von Dispergiermitteln unterschätzt hatten.
Diese Forschung ist Teil der Bemühungen von Aeppli, die Auswirkungen von Toxinen auf die Umwelt zu untersuchen. Er hofft, dass seine Arbeit der Gesellschaft hilft, die Schäden durch Ölverschmutzungen zu mindern, während sie den Übergang zu erneuerbaren Energien vorantreibt.
„Ölpest wird noch eine Weile passieren“, sagte Aeppli. „Schiffe werden noch lange mit fossilen Brennstoffen angetrieben und Güter müssen noch transportiert werden. Die Dekarbonisierung der Wirtschaft wird Zeit brauchen. Bis dahin müssen wir sicherstellen, dass wir wissen, wie wir am besten auf eine mögliche Ölpest reagieren können .“
Die Studie wurde veröffentlicht in Umweltwissenschaft und -technologie.
Christoph Aeppli et al, Ölbestrahlungsexperimente dokumentieren Änderungen der Öleigenschaften, der molekularen Zusammensetzung und der Wirksamkeit des Dispergiermittels im Zusammenhang mit der Öl-Photooxidation, Umweltwissenschaft und -technologie (2022). DOI: 10.1021/acs.est.1c06149