Oljeutsläpp i havet har en förödande inverkan på miljön. Mer än 400, 000 liter olja spills ut i haven varje år, påverkar hundratals kvadratkilometer och dödar mer än 50, 000 vattenlevande djur. Bara under 2019 fem oljeutsläpp – tre klassificerade som stora till medelstora – ödelade ekosystem.

Tidigare forskning har undersökt hur oljefläckar sprids, men forskare och ingenjörer förstår mindre om vad som händer när en oljestråle spyr ut vid mycket högt tryck och kolliderar med vattnet. Att veta vad en oljedroppe gör när den till en början träffar vattnet är nyckeln till att göra sanering av oljeutsläpp mer effektiv, och detta är ämnet för ny forskning som utförs av biträdande professor Anand Sushant och Varun Kulkarni, en post-doc forskare.

Deras arbete visar att oljedroppar från en högtrycksstråle – som sprayen som forsade från en skadad båt – reste långa sträckor och uppvisade olika beteenden från en oljeflaska. Beroende på vissa egenskaper, Anand och Kulkarni hittade, en droppe från en jet kommer att svänga under en tid och sedan spridas ut.

"Vi vill förstå vad som händer under den första kontakten när en oljedroppe berör havsytan, " sa Anand. "Efter en tid, det bildar en film. Hur gick denna övergång till? Vad styr tillväxten av denna spridning? Det är vad vi försöker förstå."

Forskarna testade 11 olika råoljor och observerade hur var och en sprider sig. Deras fynd visar att egenskaper hos oljan som viskositet och ytspänning påverkar hur föroreningarna sprids på ytan.

"När oljan är mindre trögflytande - som vatten - hoppar den över vattnet och lämnar oljefläckar på varje plats den träffar, " sade Kulkarni. "Ju tjockare, eller mer trögflytande, oljan, desto långsammare sprids det."

Nästa steg i deras forskning är att testa en blandning av oljor för att se vad som händer. De kommer också att experimentera med tillsats av partiklar i nanostorlek till olja, som kan förändra beteendet helt, sa Kulkarni.

Genom att förbättra förståelsen för de första stegen av hur olja sprids från en högtrycksstråle, forskningen har potential att förbättra saneringsstrategier, minska skadorna orsakade av oljeutsläpp, och förhindra oljeförorening.

"Den forskning som vi gör i labbet, i mina tankar, borde vara en tjänst för mänskligheten, " sa Anand. "Det borde finnas ett syfte bakom forskningen, och syftet här påverkar människor och vårt samhälle över hela världen."

Ytterligare utredare som arbetar med forskningen inkluderar Yashasvi Venkata Lolla, nu vid Virginia Polytechnic Institute och State University; Suhas Tamvada, nu vid University of Florida; och Nikhil Shirdade vid UIC. Finansieringen av forskningen möjliggjordes av ett National Science Foundation EAGER-utmärkelse för att studera avvätningsdynamik vid vätske/luft-gränssnitt.

En artikel om forskningen finns tillgänglig i Journal of Colloid and Interface Science under rubriken "Koalescens och spridning av droppar på vätskepooler."