Une étude publiée le 28 août 2017, dans le Actes de l'Académie nationale des sciences ajoute une nouvelle dimension à la décision controversée d'injecter de grandes quantités de dispersants chimiques immédiatement au-dessus du puits de pétrole paralysé au fond de la mer lors de la catastrophe de Deepwater Horizon en 2010. Les dispersants peuvent avoir considérablement réduit la quantité de gaz nocifs dans l'air à la surface de la mer —diminuer les risques pour la santé des intervenants d'urgence et leur permettre de continuer à travailler pour arrêter le déversement incontrôlé et nettoyer le pétrole déversé plus tôt.

En pleine crise de Deepwater Horizon, les autorités ont pris la décision sans précédent et controversée d'en injecter plus de 700, 000 gallons de dispersant chimique sur 67 jours immédiatement au-dessus de la tête de puits sectionnée de la plate-forme pétrolière au fond de l'océan. L'objectif était de briser le pétrole qui a jailli de manière incontrôlable de la tête de puits en gouttelettes plus petites dans la mer profonde, dans le but de diminuer les marées noires et de réduire la quantité de gaz nocifs arrivant à la surface des océans.

Les partisans affirment que les dispersants ont aidé à dissiper les nappes de pétrole à la surface de la mer, provoquant moins de pétrole pour altérer les plages et les marais du littoral. Les opposants ont déclaré que les dispersants eux-mêmes étaient toxiques, peut avoir causé des dommages à l'environnement, et n'étaient pas efficaces pour réduire les gouttelettes déjà petites se formant à la tête de puits.

A ce débat, la nouvelle étude démontre un effet bénéfique des dispersants :l'injection sous-marine de dispersant a peut-être permis aux secouristes de respirer plus facilement. En brisant le pétrole en gouttelettes plus petites qui se sont dissoutes plus rapidement dans les profondeurs de l'océan, les dispersants diminuaient les quantités de composés toxiques volatils qui montaient à la surface et se dégazaient dans l'air. Cela a considérablement amélioré la qualité de l'air pour les intervenants et vraisemblablement réduit le nombre de jours où la qualité de l'air était trop mauvaise et les intervenants ont dû mettre des respirateurs et/ou ont dû suspendre les efforts de nettoyage.

L'équipe de recherche comprenait :Jonas Gros, Scott Socolofsky, Anusha Dissanayake, et Inok Jun (Texas A&M University); Lin Zhao et Michel Boufadel (Institut de technologie du New Jersey); Christopher Reddy (Institut océanographique de Woods Hole); et J. Samuel Arey (Institut fédéral suisse des sciences et technologies aquatiques). La recherche a été financée par la Gulf of Mexico Research Initiative et la National Science Foundation.

Des dispersants ont été appliqués sur les nappes de pétrole à la surface de l'océan pendant un demi-siècle pour briser le pétrole en gouttelettes plus petites qui se dissipent dans les eaux de l'océan ouvert afin que moins de pétrole atteigne les côtes écologiquement sensibles. Mais, ils n'avaient jamais été utilisés à la profondeur sans précédent de 5, 000 pieds sous la surface, où environ 7, 500 tonnes par jour de pétrole et 2, 400 tonnes par jour de gaz naturel s'échappaient de la tête de puits rompue près du fond marin. Ce débit est équivalent à 57, 000 barils par jour de pétrole et 92 millions de pieds cubes par jour de gaz produits dans des conditions standard à la surface de la mer. Durant la période étudiée par les auteurs, 19, 000 barils par jour de pétrole ont également été captés par un entonnoir inversé, ou "haut-de-forme, " qui a été placé directement au-dessus de la tête de puits, ce qui a réduit la quantité d'huile qui s'est échappée dans la mer.

« Les intervenants du gouvernement et de l'industrie ont été confrontés à un déversement de pétrole d'une taille et d'une profondeur de mer sans précédent, les opposer dans une bataille à enjeux élevés contre de grandes inconnues, " Reddy et Arey ont écrit dans un article du magazine Oceanus. Ils ont pris la décision cruciale de procéder à l'injection souterraine de Corexit EC9500A, un dispersant qui ressemble à peu près à un mélange d'huile minérale de qualité alimentaire, liquide d'essuie-glace, et du détergent à vaisselle ménager.

Des photographies aériennes et des récits anecdotiques suggèrent que l'injection de dispersant en haute mer peut avoir aidé à dissiper les nappes de pétrole à la surface et à améliorer la qualité de l'air autour des bateaux d'intervention travaillant à proximité du site de la catastrophe. Mais dans le feu de la crise, les responsables n'ont pas pris le temps de concevoir et de mettre en œuvre des expériences robustes pour mesurer les effets détaillés de l'injection.

Dans la nouvelle étude, les scientifiques ont construit et testé un modèle mathématique qui simule les interactions chimiques et physiques complexes entre l'eau, huile, gaz, et dispersant qui s'est produit pendant Deepwater Horizon. Ils se sont concentrés sur la période commençant le 3 juin, 2010, lorsque la colonne montante a été coupée en tête de puits par les ingénieurs, jusqu'au 15 juillet, 2010—une période au cours de laquelle un grand nombre d'observations scientifiques ont été recueillies à proximité dans l'air et l'océan. Pour tester la capacité du modèle à simuler la catastrophe du monde réel, ils ont comparé les prédictions du modèle aux observations. Presque toutes ces comparaisons alignées sur la sortie du modèle, indiquant que le modèle reproduisait de nombreux aspects de ce qui est arrivé au pétrole et au gaz sous la surface de l'océan.

L'équipe de recherche a ensuite utilisé le modèle pour effectuer un test clé qui n'a jamais été fait dans la vraie vie :ils ont exécuté le modèle pour voir ce qui se serait probablement produit si des dispersants n'avaient pas été injectés immédiatement au-dessus de la tête de puits au cours de la même période.

Les résultats du modèle ont indiqué que l'injection de dispersant en haute mer avait un effet profond sur la qualité de l'air à la surface de l'océan. L'injection du dispersant sous-marin a fait que le jet turbulent de fluides pétroliers a formé des gouttelettes d'huile qui étaient environ 30 fois plus petites (en volume) qu'elles ne l'auraient été sans dispersants, selon les résultats du modèle. Ce changement subtil a provoqué la dissolution plus rapide de nombreux produits chimiques pétroliers volatils et leur piégeage dans les eaux profondes. Selon l'étude, la plupart du benzène et du toluène hautement toxiques contenus dans le pétrole ont été transportés dans des courants profonds, ainsi que d'autres composés pétroliers piégés qui ont affecté les organismes sur et près du fond marin. Le benzène et le toluène se seraient probablement biodégradés en quelques semaines.

"En 2010, lorsque la NSF a commencé à financer une réponse rapide pour la recherche sur Deepwater Horizon, il était important de caractériser les conditions initiales du déversement, tels que la dynamique du panache et les effets écologiques, " dit Don Rice, directeur de programme à la Division des sciences océaniques de la NSF. "Ces scientifiques et d'autres ont fait exactement cela. Comme les résultats de cette étude le démontrent clairement, les découvertes de la recherche scientifique fondamentale et les applications pratiques qui en découlent sont souvent tout à fait imprévues. »

Le modèle a montré que l'injection de dispersant a réduit la concentration globale de tous les produits chimiques organiques volatils dans l'atmosphère d'une quantité modeste (environ 30 pour cent). Mais il a également considérablement réduit la quantité de produits chimiques les plus nocifs pour l'homme, comme le benzène et le toluène. La concentration atmosphérique de benzène, par exemple, diminué d'environ 6, 000 fois, améliorer considérablement la qualité de l'air.

Sans l'injection de dispersant, le modèle a montré que les concentrations de benzène dans l'air à 2 mètres au-dessus de la surface de la mer auraient été 13 fois plus élevées que les niveaux considérés comme acceptables à respirer au cours d'une journée de travail de 10 heures ou d'une semaine de travail de 40 heures, sur la base des directives de l'Institut national de la sécurité et de la santé au travail (NIOSH). Cependant, avec injection de dispersant, le modèle a montré que les concentrations de benzène dans l'atmosphère étaient 500 fois inférieures aux niveaux considérés comme acceptables à respirer par le NIOSH.

"Ces prévisions dépendent des conditions météorologiques locales qui peuvent varier d'un jour à l'autre. Cependant, nous prévoyons que les délais de nettoyage auraient été beaucoup plus fréquents si l'injection de dispersant souterrain n'avait pas été appliquée, ", disent Reddy et Arey.

"Mais cette étude n'est pas le dernier mot sur l'utilisation des dispersants, " ils ont ajouté. " C'est une autre ligne sur une feuille de grand livre appelée " l'analyse de l'atténuation de l'impact des déversements, ' " qui évalue diverses stratégies et outils pour réduire les dommages environnementaux et économiques causés par les déversements d'hydrocarbures. " ils ont dit.

Le débat sur l'utilisation des dispersants devient de plus en plus politisé et acrimonieux, et l'Académie nationale des sciences a récemment réuni un comité de scientifiques, des représentants du gouvernement, et l'industrie pour évaluer l'utilisation de dispersants chimiques dans la lutte contre les déversements d'hydrocarbures.