Guidelines for the use of dispersants for combating oil pollution at sea in the Mediterranean region

Guidelines for the use of dispersants for combating oil pollution at sea in the Mediterranean region 

Part II: Basic information on dispersants and their application 

–

 Page 10 

 

 

 

5. 

FACTORS AFFECTING THE ACTION OF DISPERSANTS 

 

Regardless  of  the  application  technique  (Chapter  10)  and  dosage  used  (Chapter  9), 

dispersant action will primarily be determined by: 

 



  type of oil to be treated; 



  contact dispersant/oil; 



  mixing; 



  weather conditions. 

 

5.1 

Type of oil 

 

Characteristics determining the type of oil which can be chemically dispersed are basically: 

 

a)  Viscosity: 

 

Only oils with viscosity at seawater (ambient) temperature of not more than 5 000 cSt (most 

fresh  crudes,  medium  fuel  oils)  are  considered  to  be  chemically  dispersible  by  presently 

existing  products.    Chemical  dispersion  of  oils  with  viscosity  between  5  000  and  10  000  cSt 

may  be  uncertain  (reduced);  chemical  dispersion  above  10  000  cSt  (heavy,  weathered  and 

emulsified crudes, heavy fuels) is very little or non effective.  

 

Even oils with low initial viscosity are likely to reach quickly the limits proposed above (often 24 

hours from the moment of spillage) due to the weathering process. The time during which oil 

remains dispersible is called “the window of opportunity for dispersion”. It would vary according 

to  the  type  of  oil  and  the  meteorological  and  oceanographic  conditions  (mainly  temperature, 

agitation/wind). 

 

The more viscous the oil is the more agitation (waves) is required for its chemical dispersion. 

 

b)  Pour point: 

 

Oils with a high paraffin (wax) content i.e. with a high pour point can cease to be dispersable if 

ambient temperature is significantly lower than their pour point. 

 

c)  Oil emulsification: 

 

With  the  emulsification  process,  the  oil  viscosity  increases,  and  dispersant  are  generally  not 

effective on water-in-oil emulsions ("chocolate mousse"). However, when the emulsion is very 

fresh,  (not  entirely  stabilized)  research  studies  showed  that  dispersants  may  be  effective.  In 

such a case, the dispersant application can be undertaken in two stages : a first application to 

break the emulsion and therefore to reduce the oil viscosity, followed with a second application 

to carry out the dispersion itself. 

 

 

Figure 7: Weathered oil emulsion which dispersion remains uncertain

 

---

Guidelines for the use of dispersants for combating oil pollution at sea in the Mediterranean region 

Part II: Basic information on dispersants and their application 

–

 Page 11 

 

 

 

 

5.2 

Dispersant/oil contact  

In order to achieve a good dispersant/oil contact, a dispersant needs to be sprayed onto the 

floating oil in such a way as to reach the surface of oil and not to penetrate through the oil 

layer.  These  goals  are  achieved  by  combining  appropriate  spraying  technique  (Chapter  10) 

and appropriate droplet size. Optimal droplet size is considered to be in the range of 350 and 

1000  µm,  or  approximately  700  µm.    Smaller  droplets  will  be  carried  away  by  wind  and  may 

never reach the oil, while the bigger ones penetrate through the oil layer and enter directly in 

contact with the water without having sufficient time to bind themselves to the oil.  Application 

spraying system should be chosen to reach such requirements. 

 

5.3 

Mixing 

 

Once  the  dispersant  has  come  in  contact  with  oil  and  the  oleophilic  end  of  its  molecule  has 

been attached to oil, the dispersant/oil mixture needs to be agitated in order to be broken down 

in droplets and dispersed in the sea-water mass. 

 

Natural  agitation  of  the  sea  surface  (waves)  is  required for  completing  this  process  (e.g.  sea 

state 2, Beaufort 3). 

 

In some cases, if the wave energy is insufficient (very calm sea), on limited pollution, the mixing 

of dispersant/oil system and water can be supplied locally: 

 



  by sailing through the oil slick and stirring it with bow wave and propeller action; 



  by mixing oil and water with fire hoses. 

 

 

Figure 8: Ship applying dispersant  

(a part of mixing energy is generated by the bow wave) 

 

5.4 

Weather conditions 

 

Chemical  dispersion  of  oil  is  less  affected  by  adverse  weather  conditions  than  other  spill 

response  methods  (e.g.  containment  and  recovery).    In  addition,  weather  conditions  do  not 

directly  affect  the  physicochemical  process  of  dispersion,  but  rather  the  application  of 

dispersants. 

 

Winds may blow the sprayed dispersants away from the target area and consequently cause 

significant loss of product. In case of the aerial spraying of dispersants, high winds may also 

affect the safety of spraying aircraft. 

 

Waves: Whilst waves provide the required mixing energy to enable the dispersion process (the 

more energy is provided, the better is the dispersion); large waves or breaking waves can also 

be an obstacle and render spraying operation difficult for boats. Interaction between dispersant 

and oil slicks broken by the wave effect can also be reduced since part of the dispersant would 

be sprayed directly on the water surface rather than on the oil. 

---