Αντιμετώπιση περιστατικών ρύπανσης και πρόληψη πετρελαιοκηλίδας

ripansi-630.jpg

EUROKINISSI / ΓΙΑΝΝΗΣ ΠΑΝΑΓΟΠΟΥΛΟΣ

Η πρόσφατη πετρελαιοκηλίδα που δημιουργήθηκε στον Σαρωνικό μετά το ναυάγιο του μικρού δεξαμενόπλοιου «ΑΓΙΑ ΖΩΝΗ ΙΙ» έφερε για άλλη μια φορά στην επιφάνεια τους οικολογικούς κινδύνους της πυκνής ναυσιπλοΐας και τις σημαντικές επιπτώσεις στο οικοσύστημα, τον τουρισμό και την οικονομία των νησιών και θαλασσών μας.

Το 2013, μόνο από το Αιγαίο, από και προς τα στενά του Βοσπόρου, διακινήθηκαν 410.000 τόνοι πετρελαίου κάθε μέρα με πλοία χωρητικότητας, κατά μέσο όρο, πάνω από 50.000 τόνους (σε σύγκριση με τους 2,750 τόνους του ΑΓΙΑ ΖΩΝΗ ΙΙ). Δεδομένης δε της γεωπολιτικής θέσης της Ελλάδας στο σταυροδρόμι των ενεργειακών διαδρόμων από Καύκασο και την Μέση Ανατολή προς την Ευρώπη, η διακίνηση πετρελαϊκών προϊόντων στο Αιγαίο θα αυξηθεί περαιτέρω.

Η επικείμενη λειτουργία αριθμού υπεράκτιων εξεδρών (offshore) εξόρυξης στην ανατολική Μεσόγειο αλλά και στο Αιγαίο και το Ιόνιο, θα αυξήσει σημαντικά τους κινδύνους στο θαλάσσιο περιβάλλον. Ενδεχόμενα τέτοια ατυχήματα μπορεί να έχουν καταστρεπτικές επιπτώσεις στο περιβάλλον, τη θαλάσσια ζωή αλλά και την οικονομική δραστηριότητα των παρακείμενων περιοχών για αρκετές δεκαετίες, ιδιαίτερα στην χώρα μας.

Τόσο το πρόσφατο ναυάγιο στον Σαρωνικό, όσο και οι μεγάλες οικολογικές καταστροφές από το ναυάγιο του PRESTIGE, στον Ατλαντικό, ή της εξέδρας DEEPWATER HORIZON στον κόλπο του Μεξικού,  κατέδειξαν την έλλειψη τεχνικών μέσων για έγκαιρη επέμβαση, ειδικότερα κατ’ ευθείαν πάνω στην πηγή της μόλυνσης, πριν οι υδρογονάνθρακες διασκορπιστούν στην θαλάσσια επιφάνεια.

Κι όμως, μια καινοτόμα τέτοια λύση υπάρχει και μάλιστα από Έλληνα επιστήμονα: πρόκειται για το σύστημα DIFIS (Double Inverted Funnel for Intervention on Ship wrecks - βλέπε εικόνα 1), που επινοήθηκε από τον Δρ. Φοίβο Ανδρίτσο, ερευνητή στο Κοινό Ερευνητικό Κέντρο (JRC) της Ευρωπαϊκής Επιτροπής, μετά από το ναυάγιο του πετρελαιοφόρου PRESTIGE στις 19 Νοεμβρίου 2002 για την έγκαιρη παρέμβαση κατευθείαν στη πηγή μόλυνσης / διαρροής πετρελαίου ακόμα και σε πολύ μεγάλα βάθη.

DIFIS Εικόνα 1. Σχηματική αναπαράσταση συστήματος DIFIS |

Το σύστημα DIFIS περιλαμβάνει εύκαμπτα και ελαφριά μέρη, γεγονός που επιτρέπει την εύκολη εγκατάστασή του. Αποτελείται από την ανεστραμμένη χοάνη, τον αγωγό ανύψωσης και την αποθηκευτική δεξαμενή.

Η προτεινόμενη λύση προβλέπει την αξιοποίηση της διαφοράς στην πυκνότητα μεταξύ του διαρρέοντος πετρελαίου και του θαλασσινού νερού. Ένα μεγάλο ύφασμα σε σχήμα θόλου, η ανεστραμμένη χοάνη, σταθεροποιείται στο βυθό της θάλασσας καλύπτοντας πλήρως την πηγή της ρύπανσης και η αγκύρωσή της  στον πυθμένα γίνεται, όπως φαίνεται στην εικόνα 2, με 12 σταθερές, βαριές άγκυρες.

DIFIS Εικόνα 2. Ανεστραμμένη χοάνη |

Ακολουθεί η τμηματική κατασκευή και τοποθέτηση του αγωγού, ο οποίος αποτελείται από τμήματα σωλήνα πολυαιθυλενίου και συνδετήρες χάλυβα (εικόνα 3 - αριστερά), τοποθετώντας κάθε φορά ένα συνδετήρα χάλυβα πάνω από το προηγούμενο τμήμα και ένα καινούργιο τμήμα. Το πετρέλαιο οδηγείται λόγω της άνωσης μέσω του αγωγού ανύψωσης (riser tube), στην αποθηκευτική δεξαμενή / διαχωριστή (εικόνα 3 - δεξιά), η οποία βρίσκεται κάτω από την επιφάνεια της θάλασσας προκειμένου να μην επηρεάζεται από πιθανούς κυματισμούς.

DIFIS Εικόνα 3. Τμήμα αγωγού ανύψωσης (αριστερά) και αποθηκευτική δεξαμενή / διαχωριστής (δεξιά) |

Η αποθηκευτική δεξαμενή έχει τριπλή λειτουργία. Διαχωρίζει το πετρέλαιο που συσσωρεύεται στο άνω μέρος της από το νερό που διαφεύγει από τον ανοικτό πυθμένα, λειτουργεί ως δεξαμενή, καθώς αποθηκεύει το συσσωρευμένο πετρέλαιο μέχρις ότου ανακτηθεί από κατάλληλο δεξαμενόπλοιο μεταφοράς και διατηρεί το σύνολο του συστήματος στη θέση του μέσω της δημιουργούμενης τάσης λόγω της συνολικής άνωσης. Από εκεί το πετρέλαιο περιοδικά ανακτάται από ένα ειδικά διαμορφωμένο πλοίο περισυλλογής, ενώ το νερό διαφεύγει από τον ανοικτό πυθμένα.

DIFIS Εικόνα 4. Κατανομή πίεσης με παρουσία υποθαλάσσιων ρευμάτων γύρω από την ανεστραμμένη χοάνη (αριστερά) και πειραματική διάταξη του DIFIS στην πισίνα δοκιμών offshore του ινστιτούτου MARIN, στην Ολλανδία |

Ο σχεδιασμός που περιγράφεται, υποστηρίχθηκε από υπολογιστικές προσομοιώσεις της εσωτερικής και εξωτερικής ροής και πειραματικά από τη μελέτη μοντέλου υπό κλίμακα 1:60, στη δεξαμενή του Ολλανδικού Ινστιτούτου ΜΑRΙN, με προσομοίωση των ρευμάτων, των κυμάτων και του ανέμου (εικόνα 4). 

Το σύστημα DIFIS, με τις κατάλληλες τροποποιήσεις, μπορεί να χρησιμεύσει και σε διαρροές που προκαλούνται από ατυχήματα σε εγκαταστάσεις εξόρυξης, όπως αυτό που συνέβη στην πλατφόρμα εξόρυξης πετρελαίου DEEPWATER HORIZON, τον Απρίλιο του 2010 στον Κόλπο του Μεξικού. Οι τροποποιήσεις αυτές, έγιναν αντικείμενο επεξεργασίας από το Εργαστήριο Μηχανικής των Ρευστών και Εφαρμογών Αυτής του Τμήματος Μηχανολόγων και Αεροναυπηγών Μηχανικών Πανεπιστημίου Πατρών, στο πλαίσιο διδακτορικής διατριβής του υποψήφιου διδάκτορα Δημητρίου-Περικλή Γιαννούλη, κατόπιν συνεργασίας του διευθυντή του εργαστηρίου Καθηγητή Διονυσίου-Ελευθερίου Μάργαρη με τον Δρ. Φοίβο Ανδρίτσο.

Μελετήθηκε η λειτουργία του συστήματος σε συνθήκες έντονων διαρροών πετρελαίου και φυσικού αερίου, η διαμόρφωση της ροής στο εσωτερικό του αγωγού ανύψωσης (εικόνες 5 και 6) καθώς και η επίδραση διαφόρων φαινομένων που σχετίζονται με τις συνθήκες που επικρατούν στα σημεία εφαρμογής, όπως δημιουργία υδριτών μεθανίου (ενώσεις κρυσταλλικής όψης με μορφή πάγου που δημιουργούνται υπό τις κατάλληλες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας, όταν έρχονται σε επαφή μόρια μεθανίου με νερό) και θαλάσσια ρεύματα (εικόνες 7 και 8).

 

DIFIS Εικόνα 5. Υπολογιστικά αποτελέσματα ανάπτυξης εγκλωβισμένων ποσοτήτων πετρελαίου στην ανεστραμμένη χοάνη (με κόκκινο το πετρέλαιο και με μπλε το θαλασσινό νερό) |

DIFIS Εικόνα 6. Υπολογιστικά αποτελέσματα διαμόρφωσης της ροής πετρελαίου στο εσωτερικό του αγωγού ανύψωσης μέσω 2D και 3D απεικονίσεων |

DIFIS Εικόνα 7. Υπολογιστικά αποτελέσματα για την παρουσία υδριτών μεθανίου στο εσωτερικό του αγωγού ανύψωσης μέσω 2D και 3D απεικονίσεων |

Εικόνα 8. Υπολογιστικά αποτελέσματα ροής πετρελαίου και φυσικού αερίου στο εσωτερικό της ανεστραμμένης χοάνης υπό την επίδραση θαλάσσιων ρευμάτων Εικόνα 8. Υπολογιστικά αποτελέσματα ροής πετρελαίου και φυσικού αερίου στο εσωτερικό της ανεστραμμένης χοάνης υπό την επίδραση θαλάσσιων ρευμάτων |

Με μικρές διαφοροποιήσεις των διαστάσεων και του ύψους τοποθέτησης καθώς και τη χρήση μεθόδου έγχυσης αέρα σε δευτερεύοντα αγωγό που θα τοποθετηθεί μεταξύ της αποθηκευτικής δεξαμενής και του πλοίου περισυλλογής (εικόνα 9), εξασφαλίζεται η διαρκής εκκένωση του συστήματος, χωρίς την ανάγκη περιοδικής αφαίρεσης και επανατοποθέτησης της αποθηκευτικής δεξαμενής, μειώνοντας τον κίνδυνο έγχυσης πετρελαίου στο θαλάσσιο περιβάλλον.

Η προσέγγιση αυτή κρίνεται απαραίτητη καθώς οι ρυθμοί διαρροής σε αυτές τις περιπτώσεις ατυχημάτων είναι αρκετά μεγαλύτεροι από τους αντίστοιχους σε ναυάγια πλοίων. Με τον τρόπο αυτό είναι εφικτή η συλλογή όλης της ποσότητας πετρελαίου και του φυσικού αερίου μέχρι την υλοποίηση της μόνιμης σφράγισης μέσω βοηθητικών γεωτρήσεων. Τέλος, το συλλεγόμενο πετρέλαιο μπορεί να υποβληθεί στη συνέχεια σε επεξεργασία γεγονός που το καθιστά πλήρως αξιοποιήσιμο.

DIFIS Εικόνα 9. Μέθοδος έγχυσης αέρα σε δευτερεύοντα αγωγό μεταξύ αποθηκευτικής δεξαμενής και δεξαμενόπλοιου μεταφοράς (υπολογιστικά αποτελέσματα, με κόκκινο ο αέρας και με μπλε το πετρέλαιο) |

Το DIFIS αποτελεί μια ιδιαίτερα  απλή, οικονομική κι αποτελεσματική λύση σε μια ευρεία γκάμα περιπτώσεων: είναι ένα ανοικτό, εντελώς παθητικό σύστημα επέμβασης κατ’ ευθείαν πάνω στην πηγή της μόλυνσης. Όταν τοποθετηθεί, εξασφαλίζει γρηγορότερες και ευκολότερες διαδικασίες καθαρισμού, δεν επηρεάζεται από τις καιρικές συνθήκες και δεν απαιτεί αυξημένη ανθρώπινη παρέμβαση, επιτήρηση ή συντήρηση. Δεν απαιτεί επίσης την χρήση ακριβών βαθυσκαφών ή υποθαλάσσιων συστημάτων τηλεχειρισμού. 

Το ενδιαφέρον για την εκμετάλλευση των κοιτασμάτων υδρογονανθράκων εντός της ελληνικής ΑΟΖ σε συνδυασμό με την πυκνή ναυσιπλοΐα, καθιστά επιτακτική την ετοιμότητα για επέμβαση με την ανάπτυξη-κατασκευή συστημάτων όπως το DIFIS, που θα εξασφαλίσουν την αποτροπή επιπτώσεων πολύ χειρότερων από το πρόσφατο ναυάγιο στον Σαρωνικό.

Μια τέτοια καινοτόμα λύση πρέπει να ενσωματωθεί στο «Εθνικό Σχέδιο Έκτακτης Ανάγκης για την αντιμετώπιση περιστατικών ρύπανσης από πετρέλαιο και άλλες επιβλαβείς ουσίες» (Π.Δ. 11/02). Το DIFIS μπορεί να αποτελέσει τον πυρήνα συστήματος ετοιμότητας επέμβασης, σε Μεσογειακό επίπεδο, σημαντικό μέρος ευρύτερου συστήματος υποστήριξης της ασφαλούς έρευνας, εξόρυξης, μεταφοράς και διανομής υδρογονανθράκων στην περιοχή της Μεσογείου.

Ενδεικτικές δημοσιεύσεις σε συνέδρια και επιστημονικά περιοδικά σχετικά με το σύστημα DIFIS

  • Giannoulis D. P. A. and Margaris D. P., "Hydrate Formation in DIFIS System", Proceedings of the 7th International Conference on Experiments / Process / System Modeling / Simulation / Optimization, Athens, July 2017.
  • Γιαννούλης Δ. Π. Α., Μάργαρης Δ. Π., "Αριθμητική Προσομοίωση Διφασικής Ροής Νερού-Πετρελαίου στο Εσωτερικό του Αγωγού Ανύψωσης του Συστήματος DIFIS", 10η Επιστημονική Συνάντηση, Πανελλήνιο Συνέδριο για τα Φαινόμενα Μηχανικής Ρευστών, Πάτρα, 2-3 Δεκεμβρίου 2016.
  • Giannoulis D. P. A. and Margaris D. P., "Positioning DIFIS System for Containing Oil-Gas Spills from Deep Offshore Well Blowouts", Proceedings of the 7th International Conference from Scientific Computing to Computational Engineering, Athens, July 2016.
  • Giannoulis D. P. A. and Margaris D. P. (2015), "Numerical Simulation of the Three Phase Flow Formed During the Containment of  an Oil-Methane Leak Using the DIFIS System", International Review of Mechanical Engineering, Vol. 9 N. 6, pp. 576-582.
  • Giannoulis D. P. A. and Margaris D. P. (2015), "A First Approach on Positioning DIFIS System for Containing Oil and Gas Leaks", Journal of Multidisciplinary Engineering Science and Technology, Vol.2 Issue 10, pp. 2872-2876.
  • Giannoulis D. P. A. and Margaris D. P., "Numerical Simulation of the Flow within DIFIS System During the Containing of an Offshore Oil-Well Blowout", Proceedings of the 6th International Conference on Experiments / Process / System Modeling / Simulation / Optimization, Athens, July 2015.
  • Giannoulis D. P. A. and Margaris D. P. (2014), "Assessment of the Behavior of Oil Trapped in the Riser Tube of an Oil Spill Prevention System Based on Buoyancy Driven Flow", International Review of Mechanical Engineering, Vol. 8 N. 6, pp. 1110-1115.
  • Giannoulis D. P. A. and Margaris D. P., "3D CFD Simulation of an Oil Spill Prevention System based on Buoyancy Driven Flows", Proceedings of the 6th International Conference from Scientific Computing to Computational Engineering, Athens, July 2014.
  • D.E. Mazarakos, F. Andritsos, V. Kostopoulos, “Recovery of Oil-Pollutant from Shipwrecks: DIFIS Project”, International Journal of Structural Integrity (ISSN 1757-9864), Vol. 3 Issue: 3, pp.285 - 319.
  • Panagiotis Sotiropoulos, Niccolo Tosi, Fivos Andritsos, Franck Geffard, “Optimal Docking Pose and Tactile Hook-Localization Strategy for AUV Intervention: The DIFIS Deployment Case”, Ocean Engineering 46 (2012) pp. 33–45, Elsevier.
  • Fivos Andritsos, "Oil & Gas in the Mediterranean: Risks & Opportunities", Invited Keynote Speech, 16th International Symposium on Environmental Pollution and its Impact on Life in the Mediterranean Region, Mediterranean Scientific Association of Environmental Protection (MESAEP), September 24-27, 2011, Ioannina, Greece.
  • Hans Cozijn, Fivos Andritsos, "The DIFIS system for removal of oil from shipwrecks-evaluation of operational conditions, survival conditions and system deployment", Proceedings OCEANS 2011, 19-22 Sept. 2011, Waikoloa, Hawai, USA.
  • Andritsos, F., Cozijn, H., "Draft: An Innovative Method for Containing Offshore Oil Well Blow-outs", Proceedings of the ASME 2011 30th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering (OMAE 2011), 19-24 June 2011, Rotterdam, The Netherlands.
  • Παναγιώτης Κωνσταντινόπουλος, Φοίβος Ανδρίτσος, "DIFIS-Ελληνική καινοτομία για την αποφυγή ρύπανσης από ναυάγια", Ναυτική Επιθεώρηση, Γενικό Επιτελείο Ναυτικού, Τεύχος 566, τόμος 168, Σεπτέμβριος-Νοέμβριος 2008, Αθήνα, Ελλάδα.
  • Φοίβος Ανδρίτσος, Παναγιώτης Κωνσταντινόπουλος, Κωνσταντίνος Χαρατσής, Χρήστος Δέρδας, Βασίλειος Κωστόπουλος, "Αποφυγή ρύπανσης από ναυάγιο", Δελτίο ΠΣΔΜΗ, Τεύχος 407, Μάρτιος 2008.

[1] Δημήτριος-Περικλής Α. Γιαννούλης, Υποψήφιος Διδάκτωρ, Εργαστήριο Μηχανικής των Ρευστών και Εφαρμογών Αυτής, Τμήμα Μηχανολόγων και Αεροναυπηγών Μηχανικών, Πανεπιστήμιο Πατρών
[2] Φοίβος Ανδρίτσος, Ερευνητής στο Κοινό Ερευνητικό Κέντρο (JRC) της Ευρωπαϊκής Επιτροπής
[3] Διονύσιος-Ελευθέριος Π. Μάργαρης, Καθηγητής, Εργαστήριο Μηχανικής των Ρευστών και Εφαρμογών Αυτής, Τμήμα Μηχανολόγων και Αεροναυπηγών Μηχανικών, Πανεπιστήμιο Πατρών

 

Η efsyn.gr θεωρεί αυτονόητο ότι οι αναγνώστες της έχουν το δικαίωμα του σχολιασμού, της κριτικής και της ελεύθερης έκφρασης και επιδιώκει την αμφίδρομη επικοινωνία μαζί τους.

Διευκρινίζουμε όμως ότι δεν θέλουμε ο χώρος σχολιασμού της ιστοσελίδας να μετατραπεί σε μια αρένα απαξίωσης και κανιβαλισμού προσώπων και θεσμών. Για τον λόγο αυτόν δεν δημοσιεύουμε σχόλια ρατσιστικού, υβριστικού, προσβλητικού ή σεξιστικού περιεχομένου. Επίσης, και σύμφωνα με τις αρχές της Εφημερίδας των Συντακτών, διατηρούμε ανοιχτό το μέτωπο απέναντι στον φασισμό και τις ποικίλες εκφράσεις του. Έτσι, επιφυλασσόμαστε του δικαιώματός μας να μην δημοσιεύουμε ανάλογα σχόλια.

Σε όσες περιπτώσεις κρίνουμε αναγκαίο, απαντάμε στα σχόλιά σας, επιδιώκοντας έναν ειλικρινή και καλόπιστο διάλογο.

Η efsyn.gr δεν δημοσιεύει σχόλια γραμμένα σε Greeklish.

Τέλος, τα ενυπόγραφα άρθρα εκφράζουν το συντάκτη τους και δε συμπίπτουν κατ' ανάγκην με την άποψη της εφημερίδας

Μέλος της
ΕΝΕΔ