Neue Öl-Spill-Tech-Lösungen auf die Probe gestellt

Ein Markierungssystem, das mit einem Wellencharakterisierungsmodul ausgestattet ist, ist an einem Skimmer angebracht, um den Ort des Skimmers und die Wellenbedingungen während der Überlaufreaktionsoperationen zu verfolgen. Bild: Höflichkeit Ohmsett

Ein Abschäumer wurde unter kontrollierten Bedingungen getestet, um das mit dem Rohöl vermischte Schlagdispergiermittel auf die Skimmerleistung zu bewerten. Bild: Höflichkeit Ohmsett

Bild: Höflichkeit Ohmsett

Eine mit einem thermischen Infrarotsensor ausgestattete Roto-Kraft nahm Bilder von emulgiertem Öl auf, um die Fähigkeiten des Sensors während des von NOAA und BSEE finanzierten Fernerkundungstests zu validieren. Bild: Höflichkeit Ohmsett

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Keine Reaktion auf Ölverschmutzungen ist gleich. Jeder kann neue und noch größere Herausforderungen für Spill-Responder darstellen, wenn er verschüttetes Öl entdeckt, zurückhält und zurückgewinnt. Verschiedene Aspekte, die sich auf Maßnahmen zur Bekämpfung von Ölunfällen auswirken, können die physische Umgebung, die Überwachung von Verschüttungen, die Verwendung chemischer Dispergiermittel und die Verfügbarkeit geeigneter Technologien für die Situation sein.

Einige Herausforderungen wurden durch Forschung und Technologieentwicklung von Verfahren zur Behandlung von Verschüttungen gelöst. Die Entwicklung neuer Technologien kann jedoch eine Herausforderung für sich sein, da viele Länder das Testen von offenen Gewässern oder die Ausbildung von Response mit Öl verbieten. Im Gegensatz zu kleineren Anlagen, die sich auf Modelle und Ölsurrogate stützen, führt Ohmsett - die National Oil Spill Response Research- & Renewable Energy Test Facility Tests, Schulungen und Forschungsarbeiten mit Großgeräten unter Verwendung von echtem Öl in wiederholbaren simulierten Meeresbedingungen durch.
Ohmsett, das vom BSEE (Bureau of Safety and Environmental Enforcement) betrieben wird, hat sich verpflichtet, zur Verbesserung der Methoden und Technologien beizutragen, die für die Erkennung, Eindämmung und Entfernung von Ölteppichen zur Verfügung stehen. Es bietet dem Bureau und anderen Nutzern aus der ganzen Welt eine einzigartige Test- und Trainingsumgebung für Ölteppiche, die reale Bedingungen in einer sicheren und kontrollierten Umgebung simuliert. "Obwohl Ohmsett eine von der Regierung betriebene Einrichtung ist, ist sie nicht ausschließlich für US-Regierungsbehörden gedacht", sagt John Delia, Ohmsetts Facility Manager. "Private Firmen, ausländische Regierungsbehörden und Universitäten nutzen die Einrichtung, um Geräte zu testen, Akquisitionsoptionen zu evaluieren und Forschungsergebnisse zu validieren."
Ohmsetts bemerkenswerteste Eigenschaft ist der oberirdische Betonprüfbehälter, der 667 Fuß lang und 65 Fuß breit und 8 Fuß tief mit 2,6 Millionen Gallonen kristallklarem Salzwasser gefüllt ist. Die Anlage ist mit einem Wellengenerator, drei beweglichen Brücken mit Schleppgeschwindigkeiten von bis zu 6 Knoten, einem Öl / Wasser-Chemielabor und einem vollständig computerisierten Kontrollturm ausgestattet, um Daten von verschiedenen Sensoren und Videokameras für Synthese und Analyse zu sammeln.
Da die Reaktionsindustrie fortschrittlichere und innovativere Ölteppichtechnologien verlangt, hat BSEE die Entwicklung neuer Technologien durch die Finanzierung mehrerer Projekte bei Ohmsett unterstützt. Zuletzt umfasste die Forschung ein Geo-Referencing Identification-Tagging-System, das mit einem Wellencharakterisierungsmodul ausgestattet war, die Slick-Dickentests, die mechanische Rückgewinnung von behandeltem, aber nicht dispergiertem Öl und die Fernerkundung von Ölteppichen reduzierte.

Geo-Referencing Identifikations-Markierungssystem
Die Fähigkeit, die Wellenbedingungen während Abschöpfungsvorgängen remote zu verfolgen, könnte den Respondern ein besseres Verständnis der Umgebung in Echtzeit geben und den Betrieb während eines Störfalls verbessern. Um diese Werkzeuge voranzutreiben, finanzierte BSEE AECOM aus Gaithersburg, Maryland, ein Geo-Referencing Identification (GRID) Tagging-System zu entwickeln, das mit einem Wave Characterization Module (WCM) ausgestattet ist. Wenn das Tagging-System an einem Skimmer angebracht ist, charakterisiert es die Bewegung der Meereswellen, verfolgt den Ort des Skimmers und überträgt die Information an die Bediener und an andere Personen an entfernten Orten.
"Dieses Projekt wird die neueste Generation der GRID-Technologie verbessern und es den lokalen Ölverschmutzern ermöglichen, die Welleneigenschaften zu messen, um ihre Abschöpfungsvorgänge zu verfeinern", sagte Karen Stone, BSEE-Beauftragte für Ölunfallbekämpfung. "Es wird auch Daten an Vorfall-Kommandanten während Überlauf-Operationen übertragen, um Echtzeit-Betriebsbewusstsein zu ermöglichen."
Das AECOM-Team unter der Leitung von Ben Schreib hat das GRID-System an einem Skimmer unter Wellenbedingungen im Ohmsett-Testbecken evaluiert. AECOM und ihre Subunternehmer Midstream und Envigia entwickelten ebenfalls eine freischwebende WCM-Boje zur Berechnung der Wellenbedingungen.
Während der Evaluierung wurden die WCM- und GRID-Tagging-Systeme an einem handelsüblichen Skimmer befestigt und unterschiedlichen Wellenbedingungen ausgesetzt, während zwei WCM-Bojen Wellenhöhe, Wellenlänge und Periode identifizierten. Um vergleichende Wellendaten zu sammeln, wurden die beiden WCM-Bojen getrennt im selben Bereich wie der Skimmer betrieben.
Durch ein Mesh-Netzwerk über WiFi konnte AECOM die Skimmer-Position und -Welleninformationen an ein Tablet mit einer maßgeschneiderten Benutzeroberflächenanwendung und über Satellit an eine webbasierte GIS-Schnittstellenplattform übermitteln.
"Wir wollten herausfinden, ob die Algorithmen in den GRID-Einheiten die Wellenbedingungen genau messen. Ohmsett hat ein ziemlich gutes Gefühl für die genaue Höhe, Länge und Periode der Welle, so dass wir die GRID-Einheiten mit der Realität vergleichen können ", sagte Stone. "Dadurch können die AECOM-Ingenieure bei bestimmten Wellenbedingungen einen" Korrekturfaktor "einbauen, um die Meeresbedingungen genauer zu messen."

Abnehmende glatte Dicke
Während der tatsächlichen Reaktion auf Ölteppiche kann nicht davon ausgegangen werden, dass ein Abschäumer Öl mit einer gleichbleibenden glatten Dicke zurückgewinnen wird. In vielen Fällen ist es wahrscheinlich, dass ein Abschäumer in einem Slick mit abnehmender Dicke arbeitet. In dem Bemühen, Grundlagenforschungsdaten über die Leistungsfähigkeit von Abschäumern zu erhalten, führte BSEE Versuche mit abnehmenden Glattdicken an einem Wehr und zwei oleophilen Abschäumern durch. Das Ziel bestand darin, die Leistung der Skimmer hinsichtlich der Ölrückgewinnungsraten und Ölrückgewinnungswirkungsgrade zu bewerten, während Öl aus inkrementell dünneren Slicks zurückgewonnen wird.
"Es ist wichtig zu verstehen, wie die Leistung eines Skimmers beeinträchtigt wird, wenn die Glattdicke abnimmt", sagt Kristi McKinney, BSEE-Ingenieur.
In dieser Testreihe verwendeten die Mitarbeiter von Ohmsett das ASTM F2709 Standard-Testverfahren zur Bestimmung der gemessenen Wiedergewinnungsrate von Typenschildern stationärer Ölskimmersysteme, dem Standard für die Prüfung der Leistung von stationären Abschäumern unter ruhigen Wasserbedingungen. Die Norm verlangt nach Tests, da die Dicke des Schmierfilms von 3 auf 2 Zoll Öl abnimmt, um die idealen Bedingungen zu schaffen, die notwendig sind, um die maximale Leistung eines Abschäumungssystems zu messen; Sie enthielten jedoch verschiedene andere Ölteppichdicken von 2 Zoll bis 1/8 Zoll. Laut McKinney ist diese Reihe von Experimenten die erste ihrer Art und stellt eine Fortsetzung von Grundlagenforschungsdaten dar, die mit der Quantifizierung der Skimmerleistung mit variierenden Testparametern verbunden sind.

Mechanische Rückgewinnung von behandeltem, aber nicht dispergiertem Öl
Bei der Verwendung von Dispergiermitteln während Reaktionsvorgängen gibt es Ansprüche, dass behandeltes Öl, das nicht dispergiert ist, eine traditionelle Eindämmung und Gewinnung schwieriger machen kann als unbehandeltes Öl. Als Reaktion auf diese Kommentare hat BSEE bei Ohmsett geforscht, um festzustellen, ob undispergiertes Rohöl, das mit unterschiedlichen Mengen an Dispergiermittel behandelt wurde, mechanische Einschluss- und Rückgewinnungsvorgänge beeinflusst.
Während der ersten Phase des Projekts wurden zwei oleophile Skimmer, einer mit einer glatten Trommel und der andere mit Aluminiumscheiben, unabhängig unter kontrollierten Bedingungen getestet. Unter Verwendung der ASTM F2709 als Richtlinie wurden Vergleichstests von unbehandeltem verwittertem Rohöl und behandeltem verwittertem Rohöl durchgeführt, um die Ölrückgewinnungsrate und Rückgewinnungseffizienz zu bestimmen. "Vorläufige Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Leistung beider Skimmertypen durch das Vorhandensein von Dispergiermitteln im Öl beeinflusst wurde", sagte McKinney.
Die zweite Phase verglich die Fähigkeit eines Booms, Rohöl und Rohöl gemischt mit Dispergiermittel zu enthalten. Unter Verwendung des ASTM F2084 Standardhandbuchs für die Erfassung von Auftriebsauslegerleistungsdaten in kontrollierter Umgebung wurde als Richtlinie ein 50-Fuß-Vorhangausleger an der Hauptbrücke angebracht, um das Abschleppen auf See zu simulieren. Öl wurde in den Scheitelpunkt des Auslegers vorgeladen, der in Echtzeit mit zwei hochauflösenden Unterwasserkameras überwacht werden konnte. Der Ausleger wurde mit zunehmenden Geschwindigkeiten geschleppt, um zu bestimmen, wann der erste Verlust aufgetreten ist. "Mit dem mit Rohöl und Dispergiermittel behandelten Rohöl wurden ebenfalls Laufgeschwindigkeiten bei verschiedenen Geschwindigkeiten durchgeführt, um das Volumen des Ölverlustes aufgrund von Mitreißen zu quantifizieren und zu vergleichen", sagte McKinney. "BSEE analysiert derzeit die aus diesen Tests gewonnenen Daten und kann weitere Skimmer- und / oder Boom-Tests durchführen, um zusätzliche Daten zu sammeln."

Fernerkundung von Ölteppichen
Die Fernerkundung hat die Art und Weise verändert, in der die Ölindustrie die Herausforderung angenommen hat, Ölteppiche zu entdecken, zu überwachen und zu messen. BSEE hat kürzlich mit der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) zusammengearbeitet, um verschiedene Fernerkundungsplattformen zu bewerten, die zur Bewertung von Ölverschmutzungen verwendet werden. Dies beinhaltete eine genaue Überwachung und Messung der Dicke von Oberflächen-Ölteppichen.
NOAA und BSEE führten eine Studie durch, um die Fähigkeiten und Grenzen verschiedener Systeme bei Ohmsett besser zu verstehen. Der Schwerpunkt des Projekts lag auf der Identifizierung von Ölemulsionen von Luft- und Satellitenplattformen mit einer Vielzahl von Sensoren, während gleichzeitig in situ Messungen der physikalischen Dicke und der Ölchemie in einer kontrollierten Testumgebung gesammelt wurden.
Für die Studie entwickelten die Mitarbeiter von Ohmsett einen großen, emulgierten Ölteppich unter natürlichen, aber kontrollierten Bedingungen und behielten ihn während der gesamten Bewertung bei. Das emulgierte Öl in dem Tank wurde aus verschiedenen Winkeln und Höhen betrachtet, wobei Fernsensorsysteme an der Hauptbrücke angebracht waren, ein unbemanntes Luftfahrzeug, ein Flugzeug mit fester Flügel und ein Hubschrauber. Darüber hinaus wurden drei mit einer Vielzahl von Sensoren ausgestattete Satelliten beauftragt, über den Ohmsett-Testtank zu fliegen, um hochauflösende Fernerkundungsdaten mit der physikalischen Probenahme bei der Bewertung des emulgierten Ölteppichs zu erfassen.
Die Studie ermöglichte es dem BSEE- und NOAA-Team, die Sensorauflösung und den Einfluss der Sensorhöhe besser zu verstehen und gleichzeitig Oberflächenemulsionen zu charakterisieren. Es lieferte auch nützliche Informationen zur Beurteilung der effizientesten Fernerkundungstechnologien und -plattformen für die Reaktion in der realen Welt und die Möglichkeit, diese Techniken für zukünftige Reaktionen auf Verschütten und damit verbundene Schäden zu verbessern.
Eine Master-Liste der von BSEE bei Ohmsett durchgeführten Ölbekämpfungs-Forschungsprojekte finden Sie unter https://www.bsee.gov/what-we-do/oil-spill-preparedness/oil-spill-response-research/master- Liste der Öl-Spill-Forschung.

Über den Autor

Jane-Ellen Delgado ist die Senior Marketing Communications Specialist der Ohmsett Facility. Sie ist seit 2004 bei Ohmsett und leitet das Marketing, die Werbung, die Werbung und das Branding der Einrichtung. Frau Delgado hat einen MBA in Marketing von der City University of Seattle, WA, und einen BS in Journalismus von der State University of New York in Brockport. Im Internet : www.ohmsett.com