Quando contiene un disastro enorme come una fuoriuscita di petrolio, i piccoli microbi giocano un ruolo importante.

Arezoo Ardekani, un professore associato di ingegneria meccanica della Purdue University, ha pubblicato una ricerca che descrive la complessa idrodinamica dei microrganismi alle interfacce liquido-liquido e gas-liquido, dimostrando che i microbi possono affollarsi nelle aree in cui è stato applicato il tensioattivo.

Il 20 aprile 2010, una catastrofica esplosione a bordo della piattaforma petrolifera della Louisiana Deepwater Horizon ha causato la rottura di una testa di pozzo sottomarina, scarico di petrolio nel Golfo del Messico. Ci sono voluti 87 giorni per tappare il pozzo sottomarino, a quel punto più di 200 milioni di galloni di petrolio erano stati scaricati nel golfo. I funzionari hanno usato molte tattiche diverse per contenere i danni della fuoriuscita di petrolio, come fare affidamento sui microbi per digerire gli idrocarburi, e utilizzando prodotti chimici disperdenti (o tensioattivi) per rompere le chiazze di petrolio, rendendo più facile la digestione dei microbi.

"I microbi sono stati i 'primi soccorritori' alla fuoriuscita di petrolio, " Ardekani ha detto. "Hanno bonificato una quantità significativa di idrocarburi. Ma il Golfo del Messico è un posto grande. Come hanno fatto così tanti microbi a trovare questo olio?"

Come scoprì Ardekani, le prestazioni dei microbi sono state influenzate dal tensioattivo, ma non come ci si aspettava.

"Ci sono molte cose che fanno muovere i microrganismi, " ha detto. "Per esempio, i microbi vicino a una fuoriuscita di petrolio possono essere motivati ​​dalla chemiotassi, cioè., raccogliendo la scia chimica di una potenziale fonte di cibo. Ma il tensioattivo ha effettivamente creato un fenomeno idrodinamico che ha causato la raccolta di microbi in numero ancora maggiore".

Il team di Ardekani ha testato la sua ipotesi in laboratorio, utilizzando cellule di E. coli, batteri unicellulari, il cui comportamento è noto. I ricercatori hanno stampato in 3-D una piccola camera, dove potevano osservare al microscopio i movimenti delle cellule in una sospensione liquida, e poi ho testato cosa è successo quando quel liquido è entrato in contatto con un altro liquido di diversa viscosità. I risultati hanno mostrato che le cellule di E. coli si accumulavano a densità più elevate nelle interfacce liquido-liquido, e densità ancora maggiore alle interfacce gas-liquido.

"Quei tensioattivi hanno cambiato la proprietà dell'interfaccia, " Ardekani ha detto. "Se i microbi sono attratti idrodinamicamente alle interfacce gas-liquido, la presenza di tensioattivi lo rendeva ancora più attraente."

Usando questo esperimento come guida, i ricercatori hanno costruito modelli teorici che hanno spiegato con successo la complessa dinamica dei fluidi a queste interfacce gas-liquido. La loro ricerca è stata pubblicata sulla copertina della rivista Materia morbida , e pubblicato anche sulla rivista Revisione fisica E .

L'uso di disperdenti durante la fuoriuscita di petrolio della Deepwater Horizon non è stato esente da controversie; Gli scienziati non sono d'accordo sul fatto che le sostanze chimiche abbiano fatto più male che bene per l'ecosistema. All'indomani del disastro, BP ha speso 500 milioni di dollari per istituire la Gulf of Mexico Research Initiative, un'organizzazione indipendente che finanzia un'approfondita ricerca scientifica per mitigare gli effetti della fuoriuscita. La ricerca di Ardekani è uno dei risultati di questo sforzo.

"Non sapevamo nulla di tutto questo prima della fuoriuscita, " Ardekani ha detto. "Il motivo principale per cui hanno usato i disperdenti è stato quello di rompere le dimensioni delle goccioline di olio. Ma ora abbiamo scoperto un nuovo meccanismo idrodinamico, che l'aggiunta di tensioattivo fa sì che i microbi trascorrano più tempo vicino alle goccioline di olio. Quella, combinato con chemiotassi, potrebbe potenzialmente dare ai microbi più tempo per decomporre questi idrocarburi".