Una demostración experimental de torbellinos de fuego controlados consigue eliminar hasta el 95% del petróleo en vertidos simulados, con menos hollín y contaminantes que la quema convencional

Cuando un petrolero naufraga o una plataforma explota y el petróleo se extiende sobre la superficie del mar, los servicios de emergencia tienen básicamente tres opciones: recoger el crudo mecánicamente (lento, caro, incompleto), aplicar dispersantes químicos (que fragmentan el petróleo pero no lo eliminan, solo lo hunden), o quemarlo in situ (rápido pero sucio: produce enormes columnas de humo negro cargadas de partículas tóxicas de hollín).

La quema in situ fue usada extensamente durante el vertido de Deepwater Horizon en 2010, con resultados desiguales: eliminó más de 300.000 barriles de petróleo pero generó contaminación atmosférica significativa. El nuevo estudio propone una alternativa que preserva la velocidad de la quema pero elimina gran parte de la contaminación: los torbellinos de fuego controlados.

La física del torbellino de fuego y por qué limpia mejor

Un torbellino de fuego es una columna de gas caliente en rotación que aspira el combustible hacia su interior y lo quema en su eje central. En la naturaleza, los torbellinos de fuego (fire whirls o fire tornadoes) se forman durante incendios forestales intensos cuando las condiciones de viento son favorables: pueden alcanzar decenas de metros de altura y varios metros de diámetro.

El equipo del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de California en Berkeley, desarrolló un sistema para generar torbellinos de fuego controlados sobre petróleo derramado en condiciones de laboratorio usando guías de flujo que inducen la rotación de manera controlable.

Cuando el petróleo derramado se enciende dentro de ese campo rotacional, la combustión es radicalmente diferente a la quema convencional. La temperatura en el núcleo del torbellino es más alta (hasta 1.200°C en el centro, frente a 700-900°C en la combustión plana), lo que favorece la oxidación completa de los hidrocarburos más complejos.

La rotación fuerza el combustible hacia el interior del vórtice de forma continua, maximizando el contacto entre el petróleo y el oxígeno disponible. Y la estructura del vórtice confina las partículas de hollín en su interior, sometiéndolas a tiempos de residencia más largos a temperaturas más altas que las descomponen en CO₂ y H₂O en lugar de liberarlas como partículas sólidas. El resultado: 95% de eliminación del petróleo, frente al 80-90% de la quema convencional, y un 40% menos de emisiones de hollín medidas en las chimeneas del sistema experimental.

Aplicaciones prácticas y desafíos de escalar la tecnología

Los resultados de laboratorio son prometedores, pero escalar los torbellinos de fuego controlados a la escala de un vertido real en mar abierto presenta desafíos significativos. Los experimentos del equipo usaron recipientes de un metro de diámetro con barreras de contención para mantener el petróleo concentrado. En el océano abierto, donde las olas y el viento dispersan continuamente el crudo, mantener la concentración necesaria para sustentar un torbellino de fuego estable sería mucho más difícil.

El equipo propone usar barreras flotantes de contención, ya empleadas en operaciones convencionales de limpieza de vertidos, para concentrar el crudo y luego generar el vórtice con ventiladores de dirección controlable montados en embarcaciones. Las simulaciones computacionales del sistema a escala real sugieren que un módulo de limpieza podría tratar entre 50 y 200 metros cuadrados de superficie por hora, lo que para un vertido del tamaño de Deepwater Horizon (aproximadamente 6.500 kilómetros cuadrados en su máxima extensión) requeriría centenares de unidades operando simultáneamente. El equipo ya trabaja en prototipos de escala intermedia que se probarán en estanques costeros controlados durante 2027. Si los resultados confirman la eficiencia del sistema a escala métrica, podría entrar en evaluación regulatoria para uso real antes de 2030.

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