Hoe olie de zee kan kalmeren

Storm op zee, een olieschilderij van Joos de Momper (1564-1635). Voorheen werd het schilderij toegeschreven aan Pieter Bruegel de Oude. Beeld Hollandse Hoogte

Een vliegende storm van meer dan een eeuw geleden leert de wetenschap nu hoe olie de zee kan kalmeren.

Een bark, de Grecian, op weg van Philadelphia naar Porto, iets te diep geladen met graan. Een driemaster, de Martha Cobb, op weg van New York naar Londen, geladen met petroleum. Een vliegende storm.

Het was op 15 november 1883 het recept voor een scheepsramp en een heldhaftige reddingspoging. En een kleine anderhalve eeuw later blijkt het een perfect wetenschappelijk experiment te zijn geweest. Want bij het te hulp schieten van de bemanning van de Grecian zette de schipper van de Martha Cobb een traditioneel middel in, waarvan iedereen wist dat het werkte, al begreep niemand precies hoe: hij gooide olie op de golven.

Doordat kapitein Thomas Greenbank in zijn logboek beschreef wat hij deed en wat het effect was, konden onderzoekers van het Scripps Institute of Oceanography, in Californië, het pleit beslechten ten gunste van een van de theorieën die verklaren hoe je wild water kalm krijgt met een beetje olie. “De observaties van de kapitein waren erg goed en precies, vooral ook over het tijdsverloop”, zegt Xin Zhang, oceanograaf op het instituut. Hij werkte mee aan het onderzoek, dat vooral het werk was van zijn in 2015 overleden collega Charles Cox. De resultaten zijn nu gepubliceerd in tijdschrift Geophysical Research Letters.

Vergeefs gevecht tegen de storm

Dat de Martha Cobb de in nood verkerende Grecian in zicht kreeg, was een groot geluk. Als beide schepen de kortste weg naar hun bestemming hadden kunnen volgen, waren ze elkaar nooit dichter dan 80 zeemijl genaderd. Maar het gebeurde wel op die 15de november. De bemanning van de Grecian voerde toen al drie dagen een vergeefs gevecht tegen een zuidwesterstorm die hun schip langzaam maar zeker aan het slopen was.

Zhang neemt de natuurkunde van wat hun overkwam even door: “Wind die over het water waait, zorgt voor plaatselijke verstoringen in de luchtdruk. Op de kleine golfjes die dat veroorzaakt, heeft de wind meer vat, dus krijg je hogere golven. Uiteindelijk kunnen die zo hoog worden, dat hun helling te steil wordt om nog stabiel te zijn, en dan breekt de golf.”

In dat stadium wordt het gevaarlijk voor een schip. Met hoge deining kan het op en neer gaan, maar brekers vallen eroverheen en beuken erop los. De Grecian sloeg lek en verloor zijn twee reddingboten. Alleen verwoed pompen hield het schip nog boven water.

Olie op de golven

Toen de Martha Cobb langszij kwam, wilde de bemanning van de Grecian nog maar één ding: van boord. Maar een boot uitzetten om de mannen te halen was onverantwoord. De Martha Cobb hees het sein ‘we verlaten je niet’, en wachtte op beter weer. Toen dat maar niet kwam, besloot kapitein Greenbank de klassieke truc toe te passen: olie op de golven.

Dat je met een beetje vettigheid veel bereiken kunt op zee, is al duizenden jaren bekend. In de Naturalis Historia van de Romeinse auteur Plinius de Oudere staat al te lezen dat ‘iedereen weet dat het zeewater glad wordt gemaakt door olie, en dus sprenkelen duikers het op hun gezicht, want het kalmeert het ruwe element en laat licht met hen meegaan naar beneden’.

De Amerikaanse diplomaat en amateur-wetenschapper Benjamin Franklin zag in 1757, tijdens een overtocht naar Engeland, dat het kielzog van twee schepen in de buurt veel gladder was dan dat van andere schepen. De zeeman aan wie hij vroeg hoe dat kwam, vond het maar een domme vraag; de kok had gewoon wat vettig afwaswater overboord gezet. Franklin kon het eerst nauwelijks geloven, kreeg te horen dat het standaardkennis was voor duikers, vissers en zeelieden overal ter wereld. In de Middellandse Zee was het olijfolie, in Oost-Indië kokosolie, in Scheveningen en Katwijk lijnzaadolie.

In Engeland liep Franklin daarna rond met wat olie in een holle wandelstok, zodat hij de truc kon demonstreren als hij langs een door wind opgezweept meer of vijvertje kwam.

Kapitein Greenbank stond een dikke eeuw later voor een zwaardere opgave. Hij stortte wat van de petroleum uit zijn lading in de golven. Maar hoewel het water rond de Martha Cobb wel wat gladder werd, bleven de brekers komen. Toen probeerde hij iets anders: er was een vaatje aan boord met een kleine 20 liter visolie en dat liet hij via de spuigaten in zee sijpelen. Eerst leek ook dat niet te helpen, maar na 20 minuten veranderden de omstandigheden totaal.

Magisch effect

Het effect was ‘magisch’, rapporteerde Greenbank later. Terwijl er aan bakboord of stuurboord nog steeds brekers voorbijkwamen, werden de schepen zelf daar helemaal niet meer door bestormd. Hoge golven waren er nog wel, maar daar kon een ploeg ervaren zeelui wel doorheen roeien. Drie of vier keer moeten ze dat gedaan hebben - zich vermoedelijk steeds afvragend hoe lang het wonder nog zou duren - en zo kwamen de tien opvarenden van de zinkende Grecian behouden aan boord.

Het verschil in uitwerking tussen de petroleum en de visolie, de precies bekende hoeveelheid visolie die gebruikt werd en het tijdsverloop, die drie dingen waren precies wat onderzoekers Cox en Zhang nodig hadden. Zhang: “Een tijd lang was het idee dat de viscositeit van een olielaag op het water rechtstreeks de grote golven zou dempen. Later kwam de gedachte op dat de olie vooral zorgt dat er geen kleine rimpelingen zijn. Daardoor kan de wind zijn energie niet meer zo efficiënt op de golven overbrengen. Dat hebben we hiermee kunnen bevestigen.”

Fysisch gesproken verliep de redding van de bemanning van de Grecian zo: eerst werd er petroleum in zee gegooid. Die koolwaterstof-verbinding is lichter dan water, dus de olie drijft en spreidt zich uit. Maar erg snel gaat het niet, en het wordt niet een aaneengesloten olievlek, waardoor de invloed op de waterbeweging beperkt blijft.

Een paar liter is genoeg

Daarna kwam de visolie. Die drijft ook, maar heeft net als plantaardige olie, moleculen die aan één kant van water houden en aan de andere kant juist niet. Dat zorgt dat ze naast elkaar op het oppervlak willen staan: de olie spreidt zich heel snel en efficiënt uit, tot het een vlek is van maar één molecuul dik - waardoor een paar liter al een enorm oppervlakte kan bedekken.

Onderlinge aantrekkingskracht tussen de moleculen houdt de laag heel, en maakt ook dat hij zich steeds strak trekt, waardoor de rimpelingen die de wind op de golven maakt uitdoven.

Het ‘wonder na twintig minuten’ valt met de gegevens die Greenbank leverde ook goed te verklaren. De beide schepen waren ‘bijgedraaid’, ze lieten zich met de storm meedrijven. Door de winddruk op rompen en mast ging dat sneller dan dat de olie op het water werd voortgedreven. Dus ontstond er na verloop bovenwinds van de schepen een baan van met olie bedekt water. Toen die eenmaal lang genoeg was, anderhalve kilometer, konden precies die golven die recht op de schepen afkwamen niet meer genoeg groeien om nog brekers te worden.

Geen olie voor noodgevallen

De Martha Cobb werd na de reddingsoperatie feestelijk onthaald in Londen. De schipper, de tweede stuurman en de matrozen die het roeien voor hun rekening namen, kregen een forse beloning. Daarmee was het verhaal voor hen af. En anderhalve eeuw later lijkt het ook afgelopen voor het olie op de golven storten. Schepen van de Nederlandse Kustwacht hebben bijvoorbeeld geen olie voor noodgevallen aan boord. De dienst meldt dat het in het begin van de vorige eeuw in onbruik moet zijn geraakt. Volgens Zhang zijn schepen tegenwoordig groter en sterker, waardoor brekers minder gevaarlijk voor ze zijn.

Maar hijzelf is er nog niet klaar mee. Zijn overleden collega Charles Cox heeft het Scripps instituut geld nagelaten om het onderzoek voort te zetten. Dat moet gebeuren in de vorm van een expeditie die de techniek tijdens een echte storm nog eens toepast, met observaties vanuit de lucht en vanaf het water. Om het effect nog beter te begrijpen, en wie weet uit te rekenen of je met genoeg olie een orkaan in de kiem zou kunnen smoren.

Maar dat onderzoek organiseren valt nog niet mee. Zhang: “Het is natuurlijk vreselijk om mee te maken. Zeevarenden kun je er nog wel voor vinden, die hebben er ervaring mee. En zelf zou ik het gewoon doen. Maar het is een probleem om technici te vinden die mee willen.”

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2020 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden