Una tecnica che modella le caratteristiche di combustione della benzina miscelata con biocarburanti per combustibili più puliti ed efficienti.

Un approccio alla modellazione delle caratteristiche di combustione della benzina miscelata con biocarburanti fornisce preziose informazioni sulla combustione e sul potenziale di questa combinazione di carburante, aiuta anche nella ricerca di KAUST di sviluppare carburanti meno inquinanti e con prestazioni migliori.

La combustione di carburanti per autotrazione, come la benzina, rilascia grandi quantità di gas serra ed è uno dei principali responsabili del cambiamento climatico. Lo sviluppo di combustibili più ecologici ed efficienti è una sfida enorme per l'industria dei trasporti.

Ciò ha portato Aamir Farooq e Ph.D. lo studente Ahfaz Ahmed di KAUST per collaborare con il Fuel Technology Team di Saudi Aramco e i ricercatori della National University of Ireland Galway, nello sviluppo di un metodo innovativo per lo studio della combustione di benzine miscelate con bioetanolo.

"Mentre ci muoviamo verso nuove tecnologie per i motori, le caratteristiche del carburante svolgono un ruolo molto importante nell'ottimizzazione dell'efficienza del motore e nella riduzione al minimo delle emissioni, " spiega Farooq. "Il nostro obiettivo era produrre un modello per la simulazione delle interazioni motore-carburante per combustibili contenenti grandi frazioni di bioetanolo".

I ricercatori hanno prima preparato due benzine ad alto numero di ottano miscelate con diverse quantità di bioetanolo e hanno osservato il comportamento di autoaccensione dei combustibili su un'ampia gamma di pressioni, temperature e rapporti aria/combustibile. Ad alte temperature, il team ha utilizzato un tubo d'urto ad alta pressione per osservare la reazione. Ma la combustione richiede più tempo a temperature intermedie e basse, quindi il team ha utilizzato una macchina a compressione rapida per osservare la reattività.

Poiché le benzine sono combustibili complessi contenenti centinaia di diversi composti chimici, il team ha anche utilizzato tre tipi di combustibili surrogati contenenti diversi componenti di riferimento, che ha permesso loro di simulare la combustione delle benzine miscelate con bioetanolo e di modellare i loro tempi di ritardo di accensione.

"Il tempo di ritardo dell'accensione è una proprietà importante di un carburante e ha un'influenza significativa sulla progettazione e sul funzionamento del motore, " dice Ahmed. "L'uso di carburanti surrogati ad alta fedeltà ci ha permesso di modellare i tempi di ritardo di accensione per queste benzine miscelate con biocarburanti, e ci ha fornito informazioni più approfondite su come il contenuto di biocarburante altera il comportamento di combustione rispetto alla benzina normale".

Nonostante il diverso tasso di evoluzione delle specie chimiche durante la combustione, i ricercatori hanno scoperto che ad alte temperature i combustibili miscelati mostravano caratteristiche di autoaccensione simili, ma a temperature intermedie, il carburante con un numero di ottano più elevato e un contenuto di etanolo più elevato ha mostrato tempi di ritardo di accensione più lunghi.

"Abbiamo in programma di esplorare le caratteristiche di accensione di altri due biocarburanti, metanolo e dimetiletere, dopo che sono stati miscelati con benzina e diesel normali, "dice Farooq.