I biocarburanti offrono potenziali vantaggi in quanto combustibili rinnovabili con emissioni più pulite, ma con migliaia di tipi di biocarburanti tra cui scegliere, rende difficile per il settore energetico concentrarsi solo su alcuni per un ulteriore sviluppo.

Ecco perché i ricercatori dell'Università della Florida centrale stanno lavorando per restringere il campo dei potenziali biocarburanti come parte di un'iniziativa del Dipartimento dell'Energia, nota come Co-ottimizzazione di combustibili e motori.

In alcune delle loro ultime ricerche, che è stato pubblicato nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze , i ricercatori hanno determinato che l'etanolo è il miglior biocarburante quando si tratta di produrre la minor quantità di fuliggine, un sottoprodotto mortale della combustione.

L'esposizione alla fuliggine è direttamente collegata alle malattie respiratorie, cancro e problemi cardiaci.

Sono più di 10, 000 potenziali candidati per i biocarburanti, disse Subith Vasu, professore associato presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale dell'UCF, e come parte di questo studio, il suo gruppo di ricerca è stato incaricato di testarne cinque che il Dipartimento dell'Energia considera tra i più promettenti.

"Ci sono molti sforzi all'interno del Dipartimento dell'Energia e di altre agenzie per produrre prodotti più economici, biocarburanti migliori ad alte prestazioni, " disse Vasu.

La scoperta rafforza l'uso dell'etanolo come biocarburante. Altri biocarburanti testati dal team di Vasu includevano acetato di metile, che si trova nelle mele, uva, banane e altri frutti, e metilfurano, che si trova naturalmente nel mirto e nella lavanda olandese.

Etanolo, che è nella maggior parte del gas venduto negli Stati Uniti, ha già un vantaggio su altri biocarburanti grazie alle infrastrutture esistenti in atto per la sua produzione, il suo utilizzo nei motori attuali, e il suo basso costo. Negli Stati Uniti., è spesso prodotto dal mais.

Samuel Barak, un laureato del programma di dottorato del Dipartimento di ingegneria meccanica e aerospaziale dell'UCF e ora un ingegnere di propulsione a razzo presso il programma spaziale di Boeing, è stato lo studente principale autore dello studio e il principale sperimentatore.

"Questi biocarburanti sono vantaggiosi perché provengono da materie prime esistenti, come colture, e sono a emissioni zero, " Barak ha detto. "Quando vengono utilizzati, il carbonio viene reintrodotto nell'atmosfera. I combustibili fossili, d'altra parte, rimuovono il carbonio immagazzinato nel sottosuolo e lo immettono nella nostra atmosfera quando vengono bruciati".

Barak ha detto che nonostante i progressi, come i veicoli a batteria, ci sono ancora un miliardo di auto che circolano sul pianeta, e mescolare i biocarburanti con il gas è un modo per ottenere emissioni più pulite da questa flotta.

"La bellezza di questa iniziativa è determinare quale biocarburante pronto per l'uso può essere aggiunto ai nostri flussi di carburante il prima possibile in grado di aumentare le prestazioni, ridurre le emissioni di carbonio, e avrà un impatto minimo sui sistemi esistenti, " ha detto Barak.

In esperimenti unici nel suo genere, i ricercatori hanno determinato la quantità di fuliggine prodotta dai biocarburanti esponendoli a temperature intorno a 3, 000 gradi Fahrenheit in un tubo d'urto, un lungo impianto cilindrico che consente esperimenti di combustione controllata. Hanno usato un laser per misurare la fuliggine prodotta durante i test.

Hanno anche identificato le vie chimiche coinvolte nelle reazioni di combustione, informazioni che possono essere utilizzate per ulteriori ricerche sulla riduzione della produzione di fuliggine. I dati della loro ricerca sono già stati implementati nei modelli informatici nazionali delle reazioni di combustione.

Lo studio è iniziato nel 2017 e continuerà fino al 2021 mentre i ricercatori continuano a generare dati per migliorare i modelli di combustione. La ricerca è finanziata dall'Ufficio per l'efficienza energetica e le energie rinnovabili del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti.