Gli scienziati del NREL, insieme ai colleghi della Yale University, Laboratorio Nazionale Argonne, e l'Oak Ridge National Laboratory, fanno parte dell'iniziativa Co-Optima (Co-Optima) del Dipartimento dell'energia. La ricerca di Co-Optima si concentra sul miglioramento del risparmio di carburante e delle prestazioni del veicolo, riducendo allo stesso tempo le emissioni.

"Se guardi alla biomassa, Il 30% di esso è ossigeno, " disse Derek Vardon, un ingegnere di ricerca senior presso NREL e corrispondente autore di un nuovo documento che descrive in dettaglio il progetto di ricerca Co-Optima. "Se riusciamo a trovare modi intelligenti per tenerlo in giro e personalizzare il modo in cui viene incorporato nel carburante, puoi ottenere molto di più dalla biomassa e migliorare le prestazioni del gasolio." La molecola, 4-butossieptano, contiene ossigeno mentre il gasolio convenzionale derivato dal petrolio è composto da idrocarburi. La presenza di ossigeno riduce significativamente la tendenza intrinseca alla fuliggine del combustibile al momento della combustione.

La carta, "Produzione di bioblendstock diesel etere a prestazioni vantaggiose grazie a una progettazione a priori, " appare sul giornale Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze . I coautori di Vardon da NREL sono Nabila Huq come primo autore, con i coautori Xiangchen Huo, Glenn Hafenstine, Stefano Tiff, Jim Stunk, Conte Christensen, Gina Fiorini, Lisa Fouts, Robert McCormick, Matteo Wiatrowski, Mary Biddy, Teresa Alleman, Pietro San Giovanni, e Seonah Kim.

I ricercatori hanno utilizzato molecole derivate dalla stufatura di mais come punto di partenza per una serie di potenziali candidati combustibili. Da qui, si sono affidati a modelli predittivi per determinare quali molecole sarebbero state le migliori per integrarsi e migliorare il diesel tradizionale. Le molecole sono state preselezionate sulla base di attributi con implicazioni che spaziano dalla salute e dalla sicurezza alle prestazioni.

"Con l'obiettivo di sviluppare biocarburanti drop-in che funzionino con la nostra infrastruttura esistente, "Vardo ha detto, "Ci sono un sacco di regole e regolamenti là fuori che un carburante deve soddisfare. Questo elimina molte molecole promettenti perché possono essere ottime in alcune proprietà ma falliscono in altre. Mentre stiamo facendo questo processo, ha iniziato a diventare chiaro quali molecole potrebbero essere combustibili di successo."

L'intenzione è quella di miscelare la molecola del 4-butossieptano nel carburante diesel in una miscela del 20%-30%. I risultati iniziali suggeriscono il potenziale per migliorare la qualità dell'accensione, ridurre la fuliggine, e migliorare il risparmio di carburante del diesel di base a questi livelli di miscela.

Sono necessarie ulteriori ricerche, Huq ha detto, compreso il test del bioblendstock in un motore reale e la produzione del carburante in un processo integrato direttamente dalla biomassa.

"Quel primo passo è stato solo vedere cosa poteva salire in cima per quanto riguarda le proprietà del carburante, " ha detto. "Poi chiedeva, possiamo fare uno di questi? La molecola che sembrava più promettente era il 4-butossieptano, e siamo stati in grado di produrlo e caratterizzarlo con successo." La molecola non corrispondeva esattamente alle proprietà del carburante previste, ma si avvicinava abbastanza da soddisfare i miglioramenti delle prestazioni desiderati.

Un'analisi economica e del ciclo di vita ha rivelato che il carburante ossigenato potrebbe essere competitivo in termini di costi con il diesel di petrolio e comportare significative riduzioni dei gas serra se il processo produce anche un co-prodotto di alto valore come l'acido adipico, che viene utilizzato nella produzione di nylon.