Un additivo per combustibili convenzionali composto da composti organici ossigenati potrebbe aiutare a ridurre il rilascio di inquinanti nell'atmosfera durante la combustione dei combustibili fossili. I ricercatori di KAUST hanno ora stabilito come questi potenziali additivi si decompongono in condizioni rilevanti per la combustione.

La scelta di un additivo adatto per una miscela di carburante dipende da una buona comprensione del suo comportamento cinetico in condizioni di combustione. A causa della loro capacità di bruciare in modo pulito, composti organici che contengono più del 33% di ossigeno in massa sono recentemente emersi come potenziali additivi per miscele di combustibili convenzionali.

Nello specifico, dietil carbonato (DEC), che comprende il 40,6% di ossigeno in massa, dovrebbe facilitare la combustione pulita dei combustibili diesel. Anche, grazie al suo alto punto di ebollizione, può ridurre la volatilità dei combustibili miscelati, che è desiderabile nella stagione calda per ridurre al minimo l'accumulo di vapore che blocca le linee del carburante. Però, la sua decomposizione termica rimane poco conosciuta.

Per colmare questa lacuna conoscitiva, Binod Raj Giri e collaboratori hanno ora valutato gli effetti della pressione e della temperatura sulla decomposizione del DEC. Con i collaboratori dell'Università di Miskolc, Ungheria, i ricercatori hanno valutato la cinetica di decomposizione del DEC monitorando l'evoluzione dell'etilene, uno dei prodotti di reazione, in tempo reale utilizzando un laser a gas CO2 sintonizzabile. "Abbiamo accuratamente selezionato la lunghezza d'onda del laser per ridurre al minimo le interferenze da altri intermedi di reazione, "dice il dottorando, Muhammad Al Abbad, che ha eseguito questi esperimenti presso la struttura del tubo d'urto a bassa pressione dell'Università.

I ricercatori hanno combinato esperimenti con calcoli teorici per "fornire un quadro cinetico dettagliato e affidabile per la decomposizione e i suoi prodotti, "dice Giri.

Il team di Giri aveva precedentemente scoperto che il gruppo funzionale carbossilato aveva un piccolo effetto sulla decomposizione degli esteri organici chiamati propionato di etile e levulinato di etile. "Questo ci ha motivato a scoprire se lo stesso fenomeno si sarebbe verificato per DEC, che ha un atomo di ossigeno in più nel suo scheletro di carbonio rispetto agli esteri, " lui dice.

I ricercatori hanno scoperto che l'atomo di ossigeno aggiuntivo destabilizzava il carbonato abbassando significativamente la barriera energetica di reazione, aumentando così la reattività.

Secondo Giri, questi risultati getteranno luce sull'applicabilità dei combustibili biodiesel, che consistono di vari esteri metilici ed etilici, ai moderni motori diesel e ibridi. Anche, aiuteranno a chiarire l'effetto di miscelazione di esteri e carbonati con i combustibili convenzionali.

Il team di Giri sta attualmente studiando le vie di decomposizione per il carbonato di glicerolo, che ha un contenuto di ossigeno maggiore di DEC. "Questa molecola potrebbe essere ancora più attraente del DEC per quanto riguarda la riduzione della fuliggine e l'impatto ambientale, " Aggiunge.