Un dilemme environnemental et une nouvelle piste enflammée
Face à une marée noire majeure, les équipes de secours se heurtent souvent à un dilemme douloureux. Le pétrole se répand à toute vitesse sur l’eau, menaçant d’empoisonner la vie marine. Pour stopper cette progression fulgurante avant qu’elle n’atteigne les côtes, une méthode radicale existe : brûler le pétrole directement à la surface. Cette technique, connue sous le nom de brûlage in situ, est efficace pour protéger le littoral, mais elle a un coût environnemental lourd.
Les méthodes traditionnelles génèrent une épaisse fumée noire qui obscurcit le ciel et libèrent des suies toxiques dans l’atmosphère. De plus, elles laissent derrière elles une boue collante difficile à nettoyer. Cependant, une alternative audacieuse pourrait changer la donne. Des scientifiques ont testé une nouvelle approche : au lieu de laisser le pétrole brûler en une nappe plate, ils ont créé des flammes géantes en rotation, appelées tourbillons de feu ou « fire whirls ».
Ces flammes, semblables à des tornades, promettent de brûler le pétrole plus rapidement et surtout, plus proprement. Une expérience à grande échelle suggère que ces tourbillons pourraient transformer la manière dont le monde gère les catastrophes liées aux déversements d’hydrocarbures, offrant une lueur d’espoir pour des interventions plus respectueuses de l’environnement.
Une équipe d’experts pour une première mondiale
Ce projet de recherche novateur est soutenu par le Bureau of Safety and Environmental Enforcement. Il est dirigé par le Dr Elaine Oran et le Dr Qingsheng Wang de l’Université Texas A&M, en collaboration avec le Dr Michael Gollner de l’Université de Californie à Berkeley. Leur travail s’inscrit dans une volonté d’amélioration continue des techniques de dépollution.
Le Dr Oran, professeure d’ingénierie aérospatiale au sein du College of Engineering, souligne le caractère inédit de cette approche : « C’est la première fois que quelqu’un a l’idée d’utiliser des tourbillons de feu pour l’assainissement des déversements de pétrole, et ce n’est vraiment que le début. »
L’ambition de l’équipe dépasse la simple combustion. « Notre objectif est d’exploiter la nature chaotique des tourbillons de feu comme un outil de restauration puissant et précis pour protéger les côtes, les écosystèmes marins et l’environnement dans son ensemble », précise le Dr Oran. Cette recherche vise à transformer un phénomène naturel souvent destructeur en un allié maîtrisé.
Les leçons de Deepwater Horizon et l’urgence d’agir
La catastrophe de Deepwater Horizon en 2010 reste un rappel puissant des ravages que peuvent causer les marées noires. L’explosion avait alors tué 11 travailleurs et provoqué le plus grand déversement de pétrole en mer de l’histoire des États-Unis. Des milliers d’animaux marins ont péri et les habitats océaniques ont subi des dommages massifs.
Si les méthodes de brûlage traditionnelles avaient aidé à contrôler une partie de la propagation, elles avaient aussi rempli le ciel d’une fumée épaisse. « Nous examinons les catastrophes environnementales comme les marées noires, et identifions des moyens d’y remédier de manière plus rapide, plus verte et plus durable », explique le Dr Oran.
Le facteur temps est critique lors d’un tel événement. Le pétrole peut parcourir de longues distances en peu de temps, mettant en péril les habitats marins sensibles et les côtes protégées. « Les tourbillons de feu brûlent les déversements de pétrole brut presque deux fois plus vite que les bassins de feu in situ, donnant potentiellement aux équipes de nettoyage des temps opérationnels et de réponse plus rapides pour empêcher les huiles de se propager », ajoute la chercheuse.
La mécanique du tourbillon : un incinérateur naturel
Concrètement, un tourbillon de feu ressemble à une colonne de flammes en rotation qui s’élève vers le haut plutôt que de s’étendre vers l’extérieur. Ce mouvement rotatif attire davantage d’oxygène, agissant presque comme un turbocompresseur dans un moteur de voiture. Cet apport supplémentaire d’oxygène permet à la flamme de brûler plus chaudement et de manière plus complète.
Les tests ont révélé des performances impressionnantes : les tourbillons de feu brûlent le pétrole près de deux fois plus vite que les feux en nappe classiques. Plus remarquable encore, ils réduisent la suie d’environ 40 pour cent et brûlent jusqu’à 95 pour cent du carburant.
Le Dr Oran met en avant cet avantage crucial pour l’air que respirent les communautés voisines : « L’un des plus grands défis du brûlage des déversements de pétrole est le volume pur et simple de fumée émise. Nos résultats montrent que les tourbillons de feu, comparés aux feux in situ, réduisent considérablement les émissions globales. »
Le tourbillon agit comme un incinérateur géant. La flamme tournante intense détruit une grande partie des particules qui forment normalement la fumée noire. Au lieu de laisser derrière elle un tapis de goudron lourd sur la surface de l’océan, la tornade de feu vaporise la majeure partie du pétrole.
Une expérience monumentale au Texas
Pour valider ces théories, il fallait sortir du laboratoire. Les scientifiques étudient généralement ces phénomènes à petite échelle, mais nettoyer un océan exige des tests grandeur nature. « L’échelle de notre expérience est l’une des raisons pour lesquelles notre enquête est si unique, et ce qui la distingue comme une première en son genre », note le Dr Oran.
L’équipe a construit une structure composée de trois murs de 16 pieds (environ 4,8 mètres) de hauteur, disposés en triangle. Cette configuration permettait de contrôler soigneusement le flux d’air. Au centre, une large mare de pétrole brut flottait à la surface de l’eau.
Lorsque les chercheurs ont enflammé le pétrole au Texas A&M Engineering Extension Service Brayton Fire Training Field, un tourbillon de feu de près de 17 pieds (environ 5,2 mètres) s’est formé. Les résultats furent sans appel : l’enfer tourbillonnant brûlait plus chaud, plus vite et plus proprement qu’un feu de nappe normal.
La zone « Boucle d’or » : une question d’équilibre
Malgré ces succès, la technique demande une précision extrême. « Les tourbillons de feu sont incroyablement puissants, et peuvent être incroyablement bénéfiques », déclare le Dr Oran. « Mais ils sont aussi sensibles et n’atteignent une haute efficacité que lorsque les conditions sont juste parfaites. »
Plusieurs facteurs peuvent déstabiliser le processus. Trop de vent peut provoquer l’effondrement de la colonne de feu. Un mauvais contrôle du flux d’air peut transformer le tourbillon en un simple feu de nappe. Même l’épaisseur de la couche de pétrole joue un rôle : si elle devient trop profonde, le tourbillon peut s’éteindre prématurément.
Les chercheurs appellent cet équilibre la « zone Boucle d’or » (Goldilocks zone). Les conditions doivent être parfaitement ajustées pour obtenir une efficacité maximale et éviter que le phénomène ne devienne instable.
Vers des applications universelles
Les implications de cette découverte vont bien au-delà du nettoyage des océans. La science derrière cette découverte pourrait aider les ingénieurs à concevoir des systèmes de combustion à haute efficacité. De plus, les pompiers pourraient utiliser ces connaissances pour mieux prédire et contrôler le comportement des incendies de forêt sur la terre ferme.
« Notre étude a des applications universelles », conclut le Dr Oran. « En comprenant les lois physiques qui régissent les tourbillons de feu, nous pouvons exploiter leur puissance au-delà de l’assainissement des marées noires. »
À l’avenir, les scientifiques espèrent concevoir des systèmes mobiles que les équipes pourraient placer au-dessus des nappes de pétrole en feu. Ces systèmes transformeraient les flammes destructrices en tourbillons contrôlés. Cette étude, publiée dans la revue Fuel, démontre que parfois, les idées les plus audacieuses mènent aux plus grandes avancées. Un mur de feu tournant pourrait bien devenir l’outil indispensable pour sauver la mer.
Selon la source : earth.com
Des tornades de feu pour nettoyer les océans : la méthode qui change tout
