Abstrakt
Es gibt eine Vielzahl von Berichten über Ölverschmutzungen in der Welt. Die Berichte behandeln Themen, die von den Ursachen von Ölverschmutzungen bis hin zu den Auswirkungen von Ölverschmutzungen auf die Umwelt reichen. Der vorliegende Bericht behandelt einige dieser Themen aus einer anderen Perspektive. Der Hauptteil des Berichts befasst sich vor allem mit Methoden zur Kontrolle und Beseitigung von Ölverschmutzungen, insbesondere in den Ozeanen.
Seit den Anfängen der Erdölindustrie und dem Auftreten von Ölunfällen wurden verschiedene Methoden entwickelt, um bei der Beseitigung der Verschmutzung zu helfen. Die Ölgesellschaften stehen vor der Herausforderung, das Chaos in der jüngsten Vergangenheit zu beseitigen. Das liegt daran, dass Umwelt-, Tierschutz- und Menschenrechtsgruppen zusammen mit anderen Organisationen Maßnahmen ergriffen haben, die für den reibungslosen Betrieb von Unternehmen, die gegen diese Maßnahmen verstoßen, sehr schädlich sein können.
Obwohl es verschiedene Methoden zur Beseitigung von Ölverschmutzungen gibt, sollten diese Methoden weiterentwickelt werden, um den wachsenden Herausforderungen gerecht zu werden. Ein gutes Beispiel in diesem Bericht ist die jüngste Ölpest im Golf von Mexiko.
Die Herausforderungen, mit denen die BP Oil Company konfrontiert war, zeigen, dass in diesem Bereich ein fortschrittlicher technologischer Beitrag erforderlich ist. Die überwältigende Aufgabe, das Problem an der Quelle zu lösen, erwies sich für die Experten als eine gewaltige Herausforderung. Obwohl es ein Erfolg war, hinterließ dieser Vorfall einen negativen Eindruck in der Umwelt, der noch Jahre später nicht vergessen sein wird.
Am Ende dieser Studie werden die Ursachen und Methoden zur Beseitigung von Ölverschmutzungen herausgearbeitet sein. Die Wirksamkeit dieser Methoden wird ebenfalls bekannt sein und die Notwendigkeit besserer Einrichtungen wird deutlich hervorgehoben.
Einführung
Eine Ölpest ist eine Situation, in der Rohöl versehentlich ausgetreten ist, so dass seine Auswirkungen direkt in der Umwelt zu spüren sind. Ölunfälle ereignen sich seit den Anfängen der Erdölindustrie, da es unmöglich ist, Öl zu fördern, ohne etwas davon zu verschütten.
Die Hauptursachen für Ölverschmutzungen sind Unfälle und der Betrieb im Hafen (Oracle, 2010). So ist beispielsweise eine Kollision ein den Seeleuten bekannter Unfall. Andere Unfälle sind Explosionen und Grundberührungen. Auch der Betrieb in den Häfen verursacht immer wieder kleine Ölverschmutzungen. Einige dieser Vorgänge umfassen das Be- und Entladen von Öl.
Grundsätzlich gibt es zwei Arten von Ölverschmutzungen. Die eine Art ist die, die an Land auftritt. Ölverschmutzungen an Land treten in der Regel an begrenzten Orten auf. Daher lassen sie sich leicht eindämmen, wenn sie auftreten. Außerdem lösen sie keinen großen Alarm aus, da die Situation in der Regel lokal begrenzt ist. In diesem Fall ist die Verschmutzung ebenfalls örtlich begrenzt, so dass die Beseitigung einfach ist und die Auswirkungen nicht so gravierend sind.
Andererseits sind Ölverschmutzungen im Meer recht bekannt und daher berüchtigt. Da sich das Wasser mit der Strömung bewegt, neigen Ölverschmutzungen im Meer dazu, sich über große Gebiete auszubreiten und eine weitreichende Umweltzerstörung zu verursachen. Es ist bekannt, dass Ölverschmutzungen in den Ozeanen auf unterschiedliche Weise auftreten können.
Die Hauptursache für Ölverschmutzungen in der Meeresumwelt sind Tankschiffe. Tankschiffe sind große Wasserfahrzeuge, die enorme Mengen an Rohöl oder raffiniertem Öl transportieren. Wenn sich ein Unfall mit einem Tanker ereignet, wird sein Inhalt ins Meer abgelassen, was zu einer Ölpest führt.
Pipelines sind auch eine weitere Quelle für Ölverschmutzungen in der Meeresumwelt. Wenn eine Pipeline beschädigt wird, gelangt Rohöl oder raffiniertes Öl ins Meer und verursacht ähnliche Schäden in der Umwelt. Die Hauptursachen, die zur Freisetzung von Öl ins Meer führen, sind also mit dem Öltransport verbunden. Offshore-Bohrungen verursachen ebenfalls Ölverschmutzungen, wenn sie explodieren oder wenn Öl ausläuft. Dies ist jedoch nur ein kleiner Prozentsatz der gesamten Ölverschmutzungen, die weltweit auftreten.
Wenn wir von den Ursachen für Ölverschmutzungen zu den Reinigungsmethoden übergehen, stellen wir fest, dass zwischen diesen Situationen der Umweltaspekt liegt. Wenn Öl versehentlich ins Wasser oder in den Boden gelangt, wird die Umwelt geschädigt. Die im Meer lebenden Tiere werden stark in Mitleidenschaft gezogen, wenn keine Maßnahmen ergriffen werden, um die Situation zu verbessern. Muscheln, Robben, Korallen und viele andere haben Schwierigkeiten beim Atmen oder bei der Aufnahme von Nährstoffen.
Auch Pflanzen und Tiere, die an den Ufern leben, werden in ihrer Existenz bedroht sein. Schildkröten und Vögel in diesen Gebieten gehören normalerweise zu den ersten Tieren, die Opfer von Ölverschmutzungen werden. Außerdem verursachen Ölverschmutzungen den Unternehmen große finanzielle Verluste in Form von Verschwendung. Aus diesen und vielen anderen Gründen sind Säuberungsmaßnahmen erforderlich, um die Umweltzerstörung zu verhindern oder einzudämmen und das ausgelaufene Öl zu bergen.
Derzeit gibt es eine Reihe von Methoden, die die Ölgesellschaften zur Reinigung einsetzen. Die Methoden reichen von natürlichen über künstliche bis hin zu fortschrittlicheren mechanisierten Techniken. In diesem Bericht wird versucht, die verschiedenen Methoden, die die Ölgesellschaften bei den Reinigungsarbeiten einsetzen können, zu analysieren.
Ursachen von Ölverschmutzungen
Ölverschmutzungen werden durch viele Ursachen verursacht. Diese Ursachen sind:
Faktoren, die die Methode zur Beseitigung von Ölverschmutzungen beeinflussen
Mehrere Faktoren beeinflussen die Wahl der Reinigungsmethode. Zu diesen Faktoren gehören:
Die Methoden zur Beseitigung von Ölverschmutzungen können natürlich oder künstlich sein. Künstliche Methoden können wenig oder sehr technisch sein. Zu den weniger technischen Methoden gehören das Abschöpfen, das Verbrennen des Öls oder sogar die Verwendung von Behältern, um das Öl aufzufangen oder seine Ausbreitung zu verhindern. Zu den hochtechnischen Methoden gehören der Einsatz von Dispersionsmitteln und die Verwendung von organischen Stoffen, die das Öl aufspalten. Alle diese Techniken müssen sorgfältig geprüft werden, bevor sie für jede Art von Ölverschmutzung endgültig empfohlen werden.
Natürliche Methoden, die Sonnenlicht und Wellenbewegungen nutzen
Im Wasser befindliches Öl kann aufgespalten werden, um es physikalisch zu zersetzen und in Gegenwart von Sonnenlicht leichter zu verdampfen (Davidson, Lee & Cogswell). Aus diesem Grund ignorieren einige Fachleute gewöhnlich kleine Ölverschmutzungen, die für diese natürliche Reinigungsmethode geeignet sind, weil ihre Gefahr für die Umwelt möglicherweise vernachlässigbar ist.
Da Öl eine geringere Dichte als Wasser hat, schwimmt es vor allem in dichterem Meerwasser. Leichtes Rohöl kann auch in Süßwasser schwimmen. Das schwerere Rohöl kann jedoch vor allem in Süßwasser sinken. Wenn das Schweröl sinkt, vermischt es sich mit Wasser. Das liegt daran, dass sich das Öl allmählich zersetzt (Davidson, Lee & Cogswell). Wenn sich Sande und andere Partikel im Wasser befinden, bildet die Mischung aus Rohöl und Wasser und diesen Partikeln Teerkugeln (Clark, 2010).
Teerkugeln zeichnen sich durch ihre geringe Größe, ihre dunkle Farbe und ihre harte Hülle aus. Wenn sie jedoch zerbrochen werden, ist ihr Inneres meist weich. Sie sind oft voneinander getrennt und über das Wasser verstreut zu finden. Dies ist einer der Gründe, warum Teerkugeln weniger gefährlich für die Umwelt sind als konzentrierte Ölteppiche.
Andere natürliche Wege können künstlich eingeleitet werden. Die Verwendung von Sorptionsmitteln (Absorptionsmitteln) wurde in letzter Zeit bei der Reinigung von Öl eingesetzt. Ein Sorptionsmittel ist ein Material, das eine Flüssigkeit anzieht und an seinem Stoff haften lässt. Zum Beispiel kann menschliches Haar bei der Beseitigung von Ölverschmutzungen verwendet werden. Einige Unternehmen stellen Matten aus gespendetem Menschenhaar her. Die Matten können dann über einen Ölteppich gelegt werden, um das Öl vom Wasser zu trennen. Gute Sorptionsmittel für diesen besonderen Zweck sind in der Regel solche, die Öl anziehen und Wasser abweisen können.
Einsatz von Dispersionsmitteln
Dispersionsmittel werden vor allem in tropischen Gebieten eingesetzt. Ein Dispergiermittel ist eine Chemikalie, die, wenn sie auf eine Substanz angewendet wird, diese physikalisch in kleinere Partikel aufspaltet (Clark, 2010). Daher werden Dispergiermittel als Katalysatoren bei der physikalischen Zersetzung von Ölverschmutzungen in kleinere Mengen eingesetzt, so dass das Öl leicht vom Wasser aufgenommen werden kann (Hazen, 2010).
Das Verfahren beruht auf dem physikalischen Grundprinzip, dass sich kleine Substratteilchen leichter in einem Lösungsmittel auflösen lassen als größere Teilchen (siehe Anhang, Abb. 4). Dieses Prinzip gilt, weil die kleineren Teilchen eine größere Oberfläche haben.
Das liegt daran, dass sich Öl nicht so schnell zersetzt wie ein solches. Chemische Dispersionsmittel können unter Wasser in der Nähe der Leckagequelle von Offshore-Ölplattformen eingesetzt werden. Dadurch wird verhindert, dass das Rohöl an die Oberfläche steigt.
Derzeit wird diese Methode angewandt, aber es werden noch umfangreiche Studien über ihre Auswirkungen auf die Ökologie der Tiefsee durchgeführt (Kaufman, 2010). Diese Methode ist jedoch recht nachteilig, da die verwendeten Dispersionsmittel für Meeres- und Wasserorganismen schädlich sind. Im Jahr 2007 wurde eine Studie über den Einsatz von Dispersionsmitteln als Ölreinigungsmethode durchgeführt.
Diese Studie wurde in Israel durchgeführt. Es wurde festgestellt, dass die Mischung aus Rohöl und Dispersionsmitteln für Meeres- und Wasserorganismen gefährlicher ist (Hazen, 2010). Die aktuellen Studien haben gezeigt, dass Korallenriffe das Rohöl besser absorbieren können als diese Mischung. Eine weitere Auswirkung von Dispersionsmitteln ist die Wahrscheinlichkeit einer Kontamination von Meeresfrüchten. Diese Frage wird jedoch noch untersucht.
Biologische Wirkstoffe
Biologische Mittel werden eingesetzt, um Rohöl zu beseitigen, das bereits an die Küste gelangt ist. Öllecks erreichen die Küste, wenn ein Tanker sinkt oder wenn eine Ölraffinerie, die an der Küste liegt, undicht wird. Es gibt auch Situationen, in denen das ausgelaufene Öl dazu neigt, sich auf die Küstenregionen zuzubewegen. In diesem Fall werden biologische Mittel eingesetzt. Biologische Mittel sind Mikroorganismen, die dazu dienen, Stoffe in organische oder natürliche Substanzen aufzuspalten (Hazen, 2010).
Sie sind entweder an der aeroben oder anaeroben Atmung beteiligt und produzieren Fettsäuren und Kohlendioxid. Diese Methode wird angewandt, wenn eine Ölpest in Küstennähe auftritt und Düngemittel auf das Öl aufgebracht werden. Der Zweck des Düngers besteht darin, das Wachstum von Mikroorganismen zu beschleunigen, damit diese durch den Abbau des Öls aerob oder anaerob organische Bestandteile herstellen.
Derzeit gibt es Unternehmen, die Mikroben verkaufen, die Öl fressen. Dieser Prozess wird als Bioremediation bezeichnet (Miami Herald, 2010). Ein Beispiel für einige der ölfressenden Mikroorganismen ist Alkanivorax borkumensis. Sie werden als einige der kleinsten lebenden Organismen beschrieben, die einen starken Einfluss auf die Verhinderung von Ölverschmutzungen haben können. Diese Mikroben kommen natürlich im Wasser vor, wobei sie das Öl im Wasser auffressen und Kohlendioxid als Nebenprodukt produzieren (Miami Herald, 2010).
Einsatz von Ölsperren
Dies ist die einfachste Methode, um auf eine Ölpest zu reagieren. Eine Ölsperre ist ein heller, langer Stoff (siehe Anhang, Abb. 3). Sie ist mit einer Füllung versehen, die an ihrer Länge befestigt ist. Außerdem hat sie eine schwere Kette oder einen Ballast. Durch die Kette oder den Ballast sinkt sie, während sie durch die Füllung auf dem Wasser schwimmt. Die leuchtende Farbe ermöglicht es der Besatzung, eine Unterbrechung in der Länge zu erkennen, und hilft auch bei der Bergung.
Die Oberfläche der Sperre ist so beschaffen, dass das Überschwappen des Öls verringert wird, während der untere Teil so beschaffen ist, dass das aufgefangene Öl nicht ins Wasser zurückfließen kann (Graham, 2010). Die Methode kann sich jedoch als schwierig erweisen, vor allem dann, wenn sich das ausgelaufene Öl über ein großes Gebiet verteilt hat, so dass eine kreisförmige Eindämmung schwierig wird.
Die Verwendung von Skimmern
Diese Technik wird zur Beseitigung von Ölverschmutzungen vor allem in langsam fließenden Gewässern, geschützten Gewässern oder an der Küste eingesetzt. Das Öl muss sich an der Oberfläche befinden. Das Hauptprinzip dieser Methode ist die Nutzung der adhäsiven Eigenschaft des Öls (siehe Anhang, Abb. 1). In der Physik ist es eine bekannte Tatsache, dass Öl an jeder Oberfläche haftet, die es passiert. Diese Maschinen nutzen die Schwerkraft, den Sog und die Rotation als Hauptprinzipien des mechanischen Betriebs, um eine Bewegung zu erreichen (Graham, 2010). Die Arbeitsprinzipien der Maschinen für die Zwecke sind:
Es gibt verschiedene Arten von Abschäumern, unter anderem:
Die Verwendung von Trennzeichen
Öl kann im Wasser als freies Öl, emulgiert oder sogar als gelöstes Öl enthalten sein. Freies Öl ist das Öl, das in einer Größe von 20 Mikrometern vorliegt. Öl, das kleiner als 20 Mikrometer ist, wird als emulgiertes Öl bezeichnet, während gelöstes Öl sich vollständig im Wasser aufgelöst hat. Die Ölkügelchen werden aufgrund ihrer Dichte im Vergleich zur Dichte des Wassers vertikal an die Oberfläche des Abscheiders befördert (siehe Abbildung 2 im Anhang). Die Abscheider nutzen die Prinzipien der Zentripetal- und Zentrifugalkräfte, um das Öl vom Wasser zu trennen (Graham, 2010).
Das Öl-Wasser-Gemisch wird ins Schleudern gebracht, damit sich die beiden Flüssigkeiten trennen können, da sie unterschiedliche Dichten haben. Wenn die betreffende Flüssigkeit in den Abscheider eintritt, wird eine starke Strömung erzeugt. Diese Strömung bewirkt, dass das Wasser mit der höheren Dichte abfließt, während das Öl mit der geringeren Dichte in den Abscheider gesaugt wird. Am Ende dieses Rohrs werden das Wasser und das Öl getrennt gesammelt (Graham, 2010).
Es sei darauf hingewiesen, dass die Beseitigung von Ölverschmutzungen nie eine einfache Aufgabe ist. Aus diesem Grund ist eine Kombination von zwei oder mehr der oben genannten Methoden erforderlich. Wenn zum Beispiel ein großer Ölteppich die Küste bedroht, wird der kombinierte Einsatz von Sperren und Dispersionsmitteln eingesetzt, um die Reinigung zu beschleunigen. Öllecks, die in die Küste einzudringen drohen, oder solche, die an der Küste auftreten, sind in der Regel schwieriger zu bekämpfen.
In solchen Situationen sind daher heikle Methoden für die Sanierung erforderlich (Clark, 2010). Eine weitere Möglichkeit, die bei der Säuberung helfen kann, ist das Bohren eines Brunnens in der Nähe des Öllecks. Dadurch kann der Druck des ausströmenden Öls verringert werden, was wiederum das Volumen der Ölpest reduziert. Diese Methode wurde kürzlich von der Firma BP bei der Beseitigung des Öllecks im Golf von Mexiko eingesetzt (BBC, 2010).
Empfehlungen und Schlussfolgerungen
Wie aus der Studie hervorgeht, müssen Empfehlungen für die Weiterentwicklung der Technologie zur Lösung dieses Problems in Betracht gezogen werden. Es müssen bessere Tanker entworfen und gebaut werden, um Ölverschmutzungen zu verhindern. Es sollten bessere Bohrmaschinen erfunden werden, die widerstandsfähiger gegen Brüche sind. Hochwertige Rohre, die korrosionsbeständiger sind, sollten hergestellt werden, um Ölaustritte zu verhindern. Die Minimierung von Ölverschmutzungen beim Ablassen und Laden sollte verbessert werden. Bei der Beseitigung von Ölverschmutzungen sollten High-Tech-Einrichtungen eingesetzt werden.
Abschließend hat dieses Projekt die wichtigsten Arten von Ölverschmutzungen aufgezeigt und erläutert, wie Ölverschmutzungen im Meer beseitigt werden können. Diese Haupttypen sind Ölverschmutzungen im Meer und an Land. Aus dem Bericht geht hervor, dass Ölverschmutzungen an Land besser zu bewältigen sind als Ölverschmutzungen im Meer. Ölverschmutzungen im Meer stellen eine große Gefahr für die Umwelt dar und müssen daher sofort beseitigt werden, wenn sie auftreten.
Die Methoden zur Beseitigung von Ölverschmutzungen im Meer werden in natürliche und künstliche Methoden unterteilt. Zu den natürlichen Methoden gehört der Einsatz von Sonnenlicht, Wind und Meeresströmungen, um das Auflösen des Öls zu bewirken. Zu den künstlichen Methoden gehört der Einsatz von Maschinen wie Absperrungen, Abscheidern, Skimmern und Dispersionsmitteln zur Ölbeseitigung. Auch der Einsatz von organischen Stoffen bei dieser Maßnahme fällt in diese Kategorie (Hazen, 2010).
Als Zusammenfassung der Ziele dieses Berichts sollen die Ursachen von Ölverschmutzungen, die Säuberungsmethoden und die Analyse der einzelnen Methoden, die in diesem Bericht erörtert werden, Bewusstsein schaffen. Dieses Bewusstsein soll den betroffenen Parteien helfen, ihre Ziele zu verbessern, so dass jeder Betroffene nicht zum Opfer wird, um seine Rechte nicht zu gefährden.
APPENDIX: Zahlenangaben zu den bei der Beseitigung von Ölverschmutzungen eingesetzten Instrumenten
Abbildung 1: Schematische Darstellung der verschiedenen Arten von Abschäumern
Quelle: Graham, P. (2010)
Abbildung 2: Schema eines Abscheiders für die Reinigung von veröltem Wasser
Quelle: Graham, P. (2010)
Abbildung 3: Auslegerverfahren
Quelle: Graham, P. (2010)
Abbildung 4: Einsatz eines Flugzeugs zur Ausbringung von Dispersionsmitteln bei einer Ölpest
Quelle: Graham, P. (2010)
Referenzliste
Clark, J. (2010). How Stuff Works, Wie beseitigt man eine Ölpest? Web.
Davidson, W., Lee, K. & Cogswell, A. (2006), Oil spill response: A global perspective. Veröffentlicht von Springer, 2006, S. 206-208.
Graham, P. (2010). Techniken zur Beseitigung von Ölverschmutzungen in der Tiefsee: Anwendbarkeit, Zielkonflikte und Vorteile. Web.
Hazen (2010), Interview mit Science News, Caution Required for Gulf Oil Spill Clean-Up, Bioremediation Expert Says, 1995-2010.
Kaufman, L. (2010). Die New York Times. New Technique Holds Hope for Oil Spill Cleanup Published: 1. Mai 2010.
Miami Herald (2010). Ölpest im Golf, ölfressende Mikroben als mögliche Lösung. Web.
Oracle, (2007). Think Quest, Stiftung Bildung. Web.
Russell, L. (2010). Alternative Reinigungsmethoden für die Reinigung von Ölverschmutzungen im Wasser. Web.