Redigert:1/4/2021

In situ brenning (ISB) er en metode for å håndtere akutt oljeforurensning. Brenning av oljen skjer på stedet (in situ), enten det er på vann, på land, eller på snø og is.

Formålet er å begrense miljøkonsekvensene av et oljesøl ved å redusere oljemengden og spredning av olje. I Norge er ikke ISB et operativt responsalternativ enda, men det er et ønske om å kunne ta det i bruk som et skadebegrensende tiltak. ISB kan egne seg spesielt godt i arktiske strøk der mekanisk oppsamling av olje kan være utfordrende.

Å brenne olje

For å brenne olje på må fire faktorer være til stede:

  • Brennbart materiale (olje)
  • Oksygen
  • Varme
  • En antennelseskilde som starter brannen

Når et oljesøl brenner er det egentlig den fordampede hydrokarbongassen som brenner, og ikke oljeflaket i seg selv. For at oljen skal begynne å brenne må den derfor varmes opp til en temperatur der det dannes gasser som kan antennes, denne temperaturen kalles flammepunktet.

Vanligvis antennes olje ved hjelp av en igniter. En igniter består av et materiale som brenner lett og gjerne med høy flammetemperatur. Eksempler er gelifisert bensin eller diesel. En igniter kan ha to funksjoner, antennelseskilde og oppvarming av oljen. Oppvarming av oljen frigjør hydrokarbongasser som brenner og vedlikeholder brannen.

Forskjellige typer olje har ulike egenskaper, blant annet flammepunkt og brennbarhet. Lettere oljetyper har generelt en høyere brennbarhet enn tyngre oljer, siden de har en høyere andel av de lett-fordampelige forbindelsene. Fersk olje brenner lettere enn forvitret olje fordi fordamping av de mest brennbare oljeforbindelsene er noe av det første som skjer etter et utslipp. Når oljen driver på sjøen kan den ta opp vann og danne en emulsjon. Emulsjoner er lite brennbare.

En av de viktigste parameterne for en vellykket ISB på vann er oljefilmens tykkelse. Hvis oljefilmen er tykk nok, fungerer den som isolasjon mot det kalde vannet under. Når oljefilmen blir tynnere, vil temperaturen i oljen synke til det ikke lenger produseres nok gass til at oljen brenner, og brannen vil slukke av seg selv. Hvis oljeflaket ikke er tykt nok, kan herdere og lenser brukes til å få samlet oljen til en tykkelse der oljen lar seg antenne.

Tommelfingerregelen sier at minimum tykkelse for å antenne en oljefilm på vann er:

  • 1 mm for fersk råolje
  • 2-5 mm for forvitret men vannfri råolje og diesel
  • 10 mm for tyngre bunkersoljer og vann i olje emulsjoner

Figur 1: Prinsipper for ISB. KILDE: Fritt-Rasmussen (2010), ISBN: 9788778773081.

Hva skjer med den brente oljen

Ved fullstendig forbrenning av olje dannes to produkter, CO2 og vanndamp. Fullstendig forbrenning forutsetter at det er nok oksygen til stede. Under en oljevernaksjon vil forbrenningen som regel ikke være fullstendig, fordi det ikke vil være nok oksygen til stede. Ved ufullstendig forbrenning dannes det svart røyk som består av branngasser som CO, SOx, NOx, andre flyktige organiske forbindelser (VOC) og sotpartikler.

I tillegg til gasser og partikler som slippes ut til atmosfæren, vil det også være igjen ubrent olje, eller en brenne-rest (residu). Residu kan samles opp mekanisk. Effektiviteten av ISB kan måles ved å se på hvor mye residu som ligger igjen, og i forsøk har effektiviteten vist seg å variere fra 50-95%. Effektiviteten av ISB varierer med en rekke faktorer som blant annet oljetype, forvitringsgrad, oljetykkelse og værforhold. Fersk olje har vanligvis større brenneeffektivitet enn en forvitret og emulgert olje. Gode værforhold kan også bidra til høyere effektivitet.

Praktisk bruk av teknologien

Effektiv ISB krever rask respons på hendelsen. Jo lengre tid oljen forvitrer, jo vanskeligere blir den å antenne. Under Deepwater horizion ulykken i Mexico Gulfen ble det gjennomført over 400 vellykkede branner, det viser at ISB kan være et godt alternativ i tilfeller der store mengder olje bør fjernes raskt.

Brannsikre lenser

I situasjoner der oljeflaket ikke er tykt nok til at oljen kan antennes, brukes brannsikre lenser til å samle sammen oljen. Etter at oljen er antent, vil de brannsikre lensene holder den brennende oljen samlet. Lenser opereres fra båt på samme måte som lenser som brukes til mekanisk oppsamling av olje. Eksisterende brannsikre lenser er hovedsakelig designet for rolige farvann og de har begrenset gjenbruk etter brenning. De kan vanligvis brukes 5-8 ganger.

Herders

Herders (herding agents; fra engelsk å gjete) kan brukes til å samle olje til et tykkere flak. Herdere er overflateaktive kjemikalier, surfaktanter, som sprayes på vannoverflaten rundt et oljeflak, slik at oljen trekker seg sammen i et tykkere lag. Herders sprayes rundt oljeflaket enten fra lettbåt, helikopter eller drone. Bruken av herders er ikke operativ i Norge per i dag, men det jobbes med å få bedre dokumentasjon på påføringsteknologi og effektivitet. Som for de fleste andre metoder er bruk av herders avhengig av de rette værforholdene. Rolige ikke-brytende bølgebevegelser (opp til 5 m/s vind i åpent vann) regnes som ideelle forhold.

Antennelse

Når oljeflaket er tykt nok kan oljen antennes. Det eksisterer forskjellige typer antennelsesmetoder, og forskjellige typer ignitere som brukes avhengig av oljetype.

Håndholdte igniters kan brukes fra båt. Den kastes på oljeflaket etter at en lang lunte er tent på. De kan brukes til lettantennelig olje, for eksempel lette ferske oljer. Et konkret eksempel på håndholdt igniter er 1 liters plastkanne med gelifisert diesel festet til isopor. Disse ble brukt til å tenne på oljeflak under Deepwater horizon-opprydningen.

Olje kan også tennes på fra luften, fra helikopter ved å bruke en Heli-torch. Helikopteret slipper ned gelifisert bensin, diesel eller råolje, som tennes på når det slippes ned på oljeflaket. I Norge har det i de siste årene vært jobbet med å utvikle antennelsessystemer ved bruk av droner og dette har også vært brukt i feltforsøk.

Utfordringer med ISB

Effektivitet

Responstiden for å få satt i gang ISB kan være kort. ISB regnes som en metode som krever få ressurser sammenlignet med mekanisk opprydning og dispergering. Det forutsetter imidlertid at oljen lar seg antenne på en effektiv måte, at det ikke er behov for å bruke brannsikre lenser og at brann-residu ikke må å samles opp. Det vil også være store variasjoner i effektivitet knyttet til oljetype, forvitringsgrad, tykkelse på oljeflaket og værforhold.

Miljøhensyn og HMS

Ulempene forbundet med ISB er den store mengden sort røyk og residu etter brannen. Teknikken er derfor best egnet til bruk offshore eller i ubebodde områder.

Det viktigste under en oljevernaksjon er å sørge for sikkerheten til responspersonellet. Flere av branngassene kan være skadelige for mennesker og dyr, og i forbindelse med en ISB-aksjon er inhalering av partikler den største helsetrusselen. Sotpartikler på under 10 mikrometer kan trenge dypt ned i lungene og gi luftveisplager. Heldigvis sprer ikke disse partiklene seg langt med vinden, og helseskadelige nivåer av sotpartikler er bare målt i kort distanse ned-vinds av brannen.

Det pågår studier for å se om brenne-residuet kan inneholde giftige oljekomponenter, men residue regnes som mindre giftig enn den opprinnelige oljen.

Veien videre

Til tross for at ISB ble benyttet med suksess etter Deepwater horizon i Mexicogulfen, er det veldig få land som har ISB som en aktuell beredskapsmetode. Veien videre for å operasjonalisere ISB i Norge ble beskrevet i rapporten Kunnskapsstatus om oljevern 2020. Blant annet ble det pekt på at det trengs:

  • Videre utvikling og testing av antennelsesteknologi for oljeflak på sjøen inkludert antennelsesutstyr fra drone, lettbåt og helikopter.
  • Utvikling av effektiv teknologi for fortykkelse (bruk av herders) av et oljeflak før antennelse.
  • Kartlegging av brenneeffektivitet inkludert også nye lav-svovel drivstoffoljer.
  • Bedre karakterisering av røykgasser og potensiell giftighet.
  • Bedre karakterisering og oppsamling av brann-residu.
  • Gjennomføring av feltforsøk i is-fylte farvann.
  • Metodikk for å gjennomføre NEBA/SIMA analyser for ISB og utvikling av nasjonal forskrift for bruk.

Hovedbilde: Espen Reite, Kystverket