Alexandra Ciornei
Proiectul se află în etapa de dezvoltare experimentală, iar echipa estimează că prototipul va fi finalizat în al treilea trimestru din 2027. Până atunci, tehnologia trebuie să treacă printr-un program de testare care să demonstreze că poate funcționa în condițiile dificile ale unei intervenții reale.
Ideea S.P.I.L.D. (Soluție integrată pentru intervenție în depoluarea mediului și stoparea scurgerilor de fluide) i-a venit lui Gabriel Vlad în mai 2010, în timpul dezastrului Deepwater Horizon.
Inginer și fost ofițer maritim pe tancuri petroliere, el urmărea încercările de oprire a scurgerii de petrol și a observat că soluțiile folosite încercau, în principal, să astupe capătul conductei avariate. Operațiunile necesitau scanări submarine, proiectarea unor echipamente personalizate, nave specializate și macarale plutitoare, fiind totodată dependente de condițiile meteorologice.
„Atunci mi-a venit ideea unei metode «out of the box» prin care nu ne opunem presiunii, dar fluxul de țiței să fie preluat și redirecționat către o conductă sigură, printr-o metodă care să nu mai necesite studii îndelungate, scanare subacvatică, proiectare precisă și apoi logistică complexă”, a spus Gabriel Vlad, cofondator al S.P.I.L.D, într-un interviu pentru start-up.ro.
Experiența de pe tancurile petroliere, transformată într-o soluție pentru conducte
Gabriel Vlad este inginer și absolvent al Academiei Navale „Mircea cel Bătrân”. Echipa S.P.I.L.D. este formată din șase persoane, dintre care patru cercetători cu experiență în electronică, electrotehnică, sisteme mecatronice, automatizări și informatică.
Experiența acumulată de Vlad ca ofițer maritim, în timpul operațiunilor de transfer al produselor petroliere, l-a ajutat să privească diferit problema scurgerii din Golful Mexic. Acesta lucrase pe tancuri petroliere cu tonaje cuprinse între 40.000 și 160.000 tdw și era familiarizat cu viteza de circulație a petrolului prin conducte.
„Am făcut comparație cu viteza cu care circula petrolul prin conductele de la manifoldul navelor noastre și viteza de curgere a petrolului din conducta avariată în Golful Mexic. Am înțeles că 45.000 de barili pe zi, printr-o conductă de 21 de inci, înseamnă o viteză a lichidului de 0,37 metri pe secundă, adică 1,33 kilometri pe oră, și mi-am dat seama că aș putea găsi o soluție pentru o intervenție cu șanse mari de reușită”, a explicat el.
De aici a pornit dezvoltarea unui echipament care să nu încerce să blocheze frontal fluidul eliberat, ci să îl capteze și să îl conducă spre un rezervor, o conductă sigură sau o instalație de prelucrare.
Cum funcționează S.P.I.L.D.
S.P.I.L.D. își propune să fie ca un manșon flexibil care poate fi montat în jurul conductei avariate. Sistemul este format din mai multe benzi care pot fi unite în funcție de dimensiunea și forma zonei afectate.
Benzile au la interior elemente electrice de încălzire, iar pe margini sunt prevăzute cu fermoare etanșe. Acestea sunt închise de cursoare robotizate, controlate de la distanță. Ulterior, materialul este încălzit și se contractă controlat, astfel încât manșonul să se muleze pe conductă și să formeze o legătură etanșă.
„Echipamentul este gândit ca o tubulatură modulară, flexibilă, ca un manșon cu diametru controlabil. Sigilarea tubulaturii se face prin îmbinarea fermoarelor și închiderea acestora cu ajutorul unor cursoare robotizate, iar într-o etapă ulterioară este comandată contracția tubulaturii pe corpul conductei”, a spus Gabriel.
În cazul în care o porțiune din conductă lipsește, un capăt al sistemului este montat pe conducta rămasă, la o distanță sigură față de ruptură, iar celălalt este conectat la conducta de aspirație a unei pompe. Manșonul flexibil devine astfel o nouă porțiune de conductă prin care fluidul este transportat mai departe.
Pompa creează o depresiune controlată și redirecționează lichidul printr-o linie flexibilă către un tanc de acumulare sau către o instalație de prelucrare. În cazul unei fisuri, fluidul poate rămâne în conductă, iar surplusul acumulat între aceasta și manșon este împins spre supapele de evacuare prin contractarea progresivă a materialului, a explicat Gabriel.
Pentru avariile în care un colier nu mai este suficient
Tehnologia a fost concepută pentru trei categorii principale de probleme: conducte rupte din care lipsește o porțiune, fisuri longitudinale extinse și cabluri submarine cu izolația sau învelișul protector deteriorat.
În cazul unei fisuri lungi, benzile pot fi îmbinate astfel încât să acopere întreaga zonă afectată. Pentru conductele deformate, cu flanșe sau diferențe de nivel, contractarea separată a diferitelor secțiuni permite materialului să se adapteze unei forme neregulate.
Cea mai dificilă situație este cea în care o parte din corpul conductei nu mai există. Soluțiile convenționale, precum colierele, manșoanele, rășinile sau diferitele substanțe de etanșare, au nevoie de o suprafață continuă pe care să fie aplicate. S.P.I.L.D. este gândit să refacă temporar continuitatea dintre cele două capete rămase.
„Acestea sunt exact cele trei situații pentru care soluțiile clasice nu funcționează și motivul pentru care există inovația noastră. Sistemul propus nu are nevoie de suport continuu: reface el însuși continuitatea, prinzându-se pe cele două capete rămase.”
În cazul conductelor de gaze, echipamentul ar putea restabili temporar etanșeitatea, astfel încât gazul să fie evacuat controlat, iar conducta să poată fi umplută cu apă înaintea operațiunilor de tăiere și sudură. Pentru cablurile submarine, scopul este oprirea temporară a pătrunderii apei și limitarea extinderii deteriorării până când poate fi programată o reparație definitivă.
De la săptămâni de pregătire la o intervenție în câteva zile sau ore
Gabriel a menționat că principalul câștig de timp nu vine neapărat din montarea propriu-zisă, ci din eliminarea etapelor care preced intervenția. În cazul unei avarii submarine, abordarea clasică poate presupune scanări repetate, proiectarea și fabricarea unei componente adaptate rupturii, mobilizarea navelor și a macaralelor, dar și așteptarea unor condiții meteo favorabile.
S.P.I.L.D. ar urma să fie păstrat sub forma unor kituri pre-proiectate, transportate în containere de 10 sau 20 de picioare. Pentru intervențiile submarine, montarea ar putea fi realizată cu unul sau două vehicule operate de la distanță, cunoscute drept ROV-uri.
„Kitul nostru este pre-proiectat, nu se mai proiectează nimic după producerea incidentului. Intervenția se face cu o logistică simplă, cu unul sau două ROV-uri, transportabile rapid chiar și la mii de kilometri cu elicopterul, în condițiile în care o navă ar ajunge acolo după două săptămâni. Se estimează o reducere de la săptămâni sau luni la zile sau chiar ore”, a mai spus cofondatorul S.P.I.L.D.
Echipamentul ar putea fi folosit și în zone în care intervențiile cu nave sunt limitate de furtuni, de valuri sau de prezența gheții, inclusiv în perimetrele arctice de exploatare.
Pentru conductele terestre, tehnologia ar putea reduce cantitatea de fluid care ajunge în natură înainte ca echipele să poată înlocui segmentul afectat. În procedura clasică, porțiunea dintre două vane trebuie golită înainte de începerea lucrărilor, iar acestea pot fi amplasate la distanțe de zeci de kilometri.
O soluție temporară, nu o reparație definitivă
Reprezentantul companiei a transmis că S.P.I.L.D. nu este proiectat pentru a înlocui permanent o conductă avariată. Sistemul trebuie să țină incidentul sub control, să reducă poluarea și să creeze condițiile necesare pentru o intervenție definitivă.
„Este o soluție temporară. Nu este concepută pentru utilizare pe durată nedeterminată și nu este dimensionată să reziste la presiunile obișnuite de lucru ale conductei. Cine caută o reparație permanentă are nevoie, în cele din urmă, tot de intervenție cu tăiere și sudură. Kitul creează condițiile ca aceasta să se facă în siguranță, fără poluare, dar nu înlocuiește reparația permanentă.”
Printre aspectele care trebuie validate se numără funcționarea sistemului de încălzire sub apă, mai ales la temperaturi scăzute și la adâncimi mari. Stratul exterior de neopren are rolul de a păstra căldura, însă parametrii exacți de funcționare vor fi stabiliți în urma testelor.
Diametrul manșonului poate fi adaptat prin dimensiunea și numărul benzilor folosite. Echipa estimează că sistemul ar putea lucra cu fluide aflate la temperaturi cuprinse între 0 și aproximativ 90-100 de grade Celsius, dar precizează că limitele finale de temperatură, adâncime și presiune nu au fost încă demonstrate prin măsurători.
Prototipul S.P.I.L.D. ar urma să fie gata în 2027
S.P.I.L.D. se află în etapa de dezvoltare experimentală, iar finalizarea prototipului este programată pentru trimestrul al treilea din 2027. Echipa a realizat până acum teste de laborator și demonstrații la scară redusă.
Rezultatele obținute arată, potrivit fondatorilor, că poate fi realizat un manșon modular care se mulează și se fixează pe o conductă cu forme neregulate. Totodată, sistemul cu fermoare a reușit, în condițiile testate, să etanșeze manșonul și să redirecționeze integral fluidul captat.
„Am efectuat teste de laborator și demonstrații la scară redusă, cu rezultate care ne confirmă faptul că suntem în direcția justă. Putem genera un manșon modular care se mulează și se vulcanizează pe corpul unei conducte cu forme complexe și putem realiza etanșarea astfel încât să redirecționăm 100% din fluidele captate într-o direcție dorită”, a adăugat Gabriel.
Următoarele etape includ selectarea partenerilor care vor realiza subansamblele, testarea separată a cursoarelor robotizate, a rețelelor de încălzire și a sistemului de comandă, urmate de integrarea prototipului.
Echipa intenționează să testeze sistemul atât pe o conductă fisurată, cât și pe una ruptă. Ulterior, proiectul ar urma să ajungă la un test la scară reprezentativă, desfășurat în condiții relevante și în prezența unui potențial utilizator.
Provocarea de a închide „un fermoar” sub apă
Una dintre cele mai importante probleme tehnice întâlnite în dezvoltare a dus la apariția unui al doilea brevet. Într-o versiune anterioară, fermoarele erau închise prin tragerea unor cabluri sau lanțuri, mecanism care putea genera tensiuni în conductă și în materialul manșonului.
Sistemul nu era ușor reversibil, putea necesita mai multe ROV-uri și lăsa unul dintre capetele manșonului expus riscului de a fi desprins de jetul de fluid. Echipa a înlocuit mecanismul cu cursoare robotizate care au propriul motor și pot fi controlate în ambele direcții.
„Aceasta a fost provocarea centrală: cum închizi etanș, controlat și reversibil un înveliș flexibil în jurul unui obiect din care iese fluid sub presiune, fără să tragi de el. Soluția cu cursoare robotizate și fermoare antagonice rezolvă simultan vulnerabilitățile identificate.”
O provocare încă deschisă este gestionarea căldurii. Sistemul trebuie să transmită suficientă energie pentru a contracta materialul și pentru a activa adezivul, în timp ce apa din jur disipă rapid temperatura. Procesul trebuie realizat gradual și separat pe fiecare zonă, fără supraîncălzire.
De la prototip la certificarea pentru infrastructură critică
Înainte de a putea fi folosit comercial, echipamentul va avea nevoie de mai multe certificări și aprobări. Printre acestea se numără certificarea printr-o societate de clasificare precum DNV, Lloyd’s Register sau ABS, conformitatea pentru utilizarea echipamentelor electrice în atmosfere potențial explozive și aprobările autorităților din fiecare jurisdicție offshore.
Certificarea electrică reprezintă și unul dintre principalele riscuri pentru calendarul proiectului. Deoarece echipamentul folosește componente electrice și căldură în apropierea hidrocarburilor, analiza de siguranță ar putea impune modificări ale designului.
Un alt obstacol este ritmul lent de achiziție din industria infrastructurii critice. Operatorii nu pot introduce o tehnologie necertificată pe o conductă activă, ceea ce înseamnă că primele demonstrații vor trebui realizate gradual, cel mai probabil pe conducte scoase din funcțiune.
„Toleranța la echipamente necertificate este zero. Nimeni nu testează primul o soluție nouă pe o conductă activă, decât dacă se află într-o situație de criză. Va trebui să procedăm gradual, eventual pe conducte dezafectate.”
Interes de la organizații internaționale, condiționat de existența prototipului
Echipa a purtat discuții cu reprezentanți ai unor organizații și companii din industria energetică și din zona intervențiilor în caz de poluare, printre care OSRL, CEDRE, ITOPF, Micoperi, DESMI, APPEA și Southwest Research Institute. De asemenea, au existat discuții cu reprezentanți BP și Shell.
Interesul exprimat vizează testarea tehnologiei după apariția unui prototip funcțional, fără să existe deocamdată angajamente comerciale ferme.
„Este interes exprimat pentru testare, condiționat de existența unui prototip. Faptul că nu aveam încă un obiect fizic de pus la dispoziție era exact bariera care bloca transformarea acestui interes în ceva ferm.”
Proiectul S.P.I.L.D. este cofinanțat de Uniunea Europeană prin PCDIF. Înainte de demararea acestuia, principalele costuri au fost legate de protejarea internațională a invenției.
Brevetul european EP 3884190 a fost acordat în noiembrie 2022 și recunoscut de OSIM, iar tehnologia este protejată și în Statele Unite, Japonia, China, Canada, Australia și India.
Echipa a mai transmis că dispune de resursele necesare pentru finalizarea prototipului și începerea unei producții la scară redusă. Pentru certificare, industrializare și extinderea producției, S.P.I.L.D. este deschis colaborărilor cu investitori, producători și organizații specializate în protecția infrastructurii critice.
Un model bazat pe accesul rapid la echipament
Modelul de business luat în calcul presupune ca echipamentele să fie stocate în containere și oferite prin închiriere operatorilor abonați. Astfel, companiile ar plăti pentru acces garantat la tehnologie în cazul unei urgențe, iar kiturile ar putea fi incluse în planurile lor de intervenție.
O a doua componentă ar putea fi dezvoltarea unui serviciu propriu de intervenție, împreună cu parteneri care dețin deja nave, ROV-uri și echipe specializate. S.P.I.L.D. analizează și licențierea proprietății intelectuale către producători sau integratori, în funcție de teritoriu și domeniul de utilizare.
„Operatorii plătesc pentru acces garantat la capabilitate, nu pentru proprietatea asupra echipamentului. Modelul are avantajul că generează venit recurent și menține controlul asupra know-how-ului de operare”, a mai punctat Gabriel.
El a adăugat că un cost unitar al sistemului nu este relevant în această etapă. Argumentul economic al tehnologiei vine din reducerea perioadei în care poluarea continuă și, implicit, a pierderilor produse de incident.
Producție în România și primele piețe vizate
O parte importantă a sistemului ar putea fi produsă în România. Gabriel a enumerat printre competențele disponibile local prelucrarea materialelor polimerice și a compozitelor, mecanica fină pentru cursoarele robotizate, electronica de comandă, sistemele de monitorizare și integrarea finală în container.
Unele componente de nișă, precum polimerii cu memoria formei și fermoarele etanșe la fluide, ar urma să fie importate de la producători specializați, a mai spus reprezentantul companiei.
Piețele considerate prioritare sunt zonele offshore cu intervale scurte în care se poate interveni, precum Arctica, Marea Nordului sau Golful Mexic în sezonul uraganelor. Echipa urmărește și segmentul cablurilor submarine de energie, aflat în dezvoltare odată cu extinderea parcurilor eoliene offshore și a interconectoarelor.
Alte direcții sunt conductele terestre din regiuni greu accesibile sau expuse sabotajului, infrastructura afectată de dezghețarea permafrostului și conductele dezafectate care rămân pe fundul mărilor, potrivit lui Gabriel.
Pentru România, oportunitățile sunt legate de infrastructura energetică din Marea Neagră, inclusiv de dezvoltarea Neptun Deep, dar și de rețelele terestre de transport al țițeiului și produselor petroliere.
„Cablurile și conductele au devenit ținte, nu doar active expuse la coroziune. Un echipament care funcționează atunci când navele nu pot ajunge la locul incidentului schimbă modul în care este construit un plan de intervenție”, a mai spus Gabriel Vlad.
