I en 600 fot lång saltvattenvågstank på New Jerseys kust, ett team av New Jersey Institute of Technology (NJIT) forskare genomför den största simuleringen någonsin av Deepwater Horizon-utsläppet för att mer exakt bestämma var hundratusentals liter olja spreds efter borriggens explosion i Mexikanska golfen 2010.

Leds av Michel Boufadel, direktör för NJIT:s Center for Natural Resources (CNR), den inledande fasen av experimentet innebar att släppa ut flera tusen liter olja från ett entumsrör som släpades längs med botten av tanken för att återskapa havsströmförhållandena.

"Anläggningen vid Ohmsett tillåter oss att så nära som möjligt simulera förhållandena till sjöss, och att på så sätt observera hur oljedroppar bildades och riktningen och sträckan de reste, sa Boufadel.

Senare i sommar, hans team kommer att genomföra den andra fasen av experimentet, när de kommer att applicera dispergeringsmedel på oljan när den skjuter in i tanken för att observera effekterna på droppbildning och bana.

Hans teams forskning, genomfördes vid det amerikanska inrikesdepartementets Ohmsett-anläggning vid Naval Weapons Station Earle i Leonardo, N.J., beskrevs i en ny artikel, "Den förbryllande fysiken hos oljedispergeringsmedel, "i Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ).

"Dessa experiment är de största som någonsin genomförts av ett universitet när det gäller volymen olja som frigörs och skalan, " noterade han. "De uppgifter vi fick, som inte har publicerats ännu, används av andra forskare för att kalibrera sina modeller."

Teamet förväntar sig att komma ifrån dessa experiment med insikter som de kan tillämpa på en mängd olika havsbaserade oljeutsläpp.

"Istället för att begränsa oss till en kriminalteknisk undersökning av Deepwater Horizon-släppet, vi använder detta spill för att utforska spillscenarier mer generellt, " sa Boufadel. "Vårt mål är inte att förbereda sig för det tidigare utsläppet, men för att vidga vyerna för att utforska olika scenarier."

Mer än nio år efter att borriggen Deepwater Horizon exploderade, skickar upp till 900, 000 ton olja och naturgas till Mexikanska golfen, det finns, dock, kvardröjande frågor om säkerheten och effektiviteten hos ett nyckelelement i nödberedskapen:injicera kemikalier en mil under havsytan för att bryta upp olja som spyr ut från den brustna undervattensbrunnshuvudet för att förhindra att den når miljökänsliga regioner.

Hittills, Utsläppssanering har främst fokuserat på att avlägsna eller sprida olja på havsytan och kustlinjen, livsmiljöer som anses viktigare ekologiskt. Kunskapen om djuphavet är i allmänhet mycket grumligare, och vid tidpunkten för olyckan, BP:s borroperation var den djupaste i världen.

Två år sedan, Boufadel och medarbetare från Woods Hole Oceanographic Institution, NJIT, Texas A&M University och Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology slog samman sin vetenskapliga och tekniska expertis för att ge några av de första svaren på dessa kontroversiella politiska frågor.

Teamet började med att utveckla fysiska modeller och datorsimuleringar för att bestämma kursen som oljan och gasen tog efter utbrottet, inklusive bråkdelen av större, mer flytande droppar som flöt upp till ytan och mängden mindre droppar som fångades djupt under dem på grund av havsskiktning och strömmar. Boufadel och Lin Zhao, en postdoktor vid CNR, utvecklat en modell som förutspådde storleken på droppar och gasbubblor som kommer från brunnshuvudet under utblåsningen under ytan; de räknade sedan in vattentrycket, temperatur och oljeegenskaper i modellen, och använde den för att analysera effekterna av de injicerade dispergeringsmedlen på denna ström.

"Bland andra tester av vår modell, vi studerade hydrodynamiken hos olika oljeplymer som sprutade in i olika vågtankar, ", noterade Zhao. Forskare vid Texas A&M skapade i sin tur en modell för att studera föroreningars förflyttning bort från brunnshuvudet.

Forskarna fastställde att användningen av dispergeringsmedel hade en betydande inverkan på luftkvaliteten i området för utsläppet genom att minska mängden giftiga föreningar som bensen som nådde havets yta, på så sätt skydda räddningspersonal på platsen från den fulla bördan av föroreningarna. Deras studie publicerades i PNAS .

"Regeringen och industrins insatser ställdes inför ett oljeutsläpp av oöverträffad storlek och havsdjup, sätta dem i en kamp med höga insatser mot stora okända, "Christopher Reddy, en senior forskare vid Woods Hole Oceanographic Institution, och Samuel Arey, en senior forskare vid Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology, skrev i tidningen Oceanus.

"Miljörisker som orsakas av djuphavspetroleumutsläpp är svåra att förutsäga och bedöma på grund av bristen på tidigare undersökningar, " Boufadel noterade. "Det finns också en större debatt om inverkan av kemiska dispergeringsmedel. Det finns en tankeskola som säger att all olja ska avlägsnas mekaniskt."

Boufadel tillade att de vattenlösliga och flyktiga föreningarna som inte nådde ytan var fångade i en vattenmassa som bildade ett stabilt intrång vid 900 till 1, 300 meter under ytan.

"Dessa förutsägelser beror på lokala väderförhållanden som kan variera från dag till dag. vi förutspår att saneringsförseningar skulle ha varit mycket vanligare om inte spridningsmedel under ytan hade applicerats, Reddy och Arey sa, lägga till, "Men detta är inte sista ordet om användningen av dispergeringsmedel."

Det aktuella experimentet är ett försök att ge mer definitiva svar.