Il passaggio a combustibili rinnovabili potrebbe ridurre significativamente le emissioni di scarico di ossidi di azoto tossici (NOx) e ridurre le emissioni globali di gas serra. I ricercatori della KAUST hanno combinato l'analisi computerizzata con misurazioni della concentrazione di NOx basate su laser per comprendere i percorsi di produzione di NOx in diversi tipi di carburante. I risultati possono ispirare nuovi modi per mitigare le emissioni di NOx, dicono i ricercatori.

Molto prima che il cambiamento climatico focalizzasse l'attenzione globale sulle emissioni di carbonio dei veicoli, i regolatori stavano reprimendo il NOx a causa del suo effetto dannoso sulla qualità dell'aria. "Il controllo delle emissioni di ossido di azoto continua a essere una vera sfida, con restrizioni sempre più stringenti sulle automobili, camion, e aviazione, "dice William Roberts, che dirige il KAUST Clean Combustion Research Center. "Siamo continuamente alla ricerca di combustibili emergenti e cerchiamo di sviluppare meccanismi cinetici chimici per prevedere la formazione di NOx".

Nell'ultimo studio, Roberts e i suoi colleghi hanno esaminato le emissioni di NOx dai combustibili alcolici, come l'etanolo. Questi combustibili rinnovabili hanno attirato l'attenzione perché sono potenzialmente a zero emissioni di carbonio, ma producono anche emissioni di NOx inferiori rispetto ai combustibili fossili convenzionali. Gli ossidi di azoto possono essere prodotti da varie vie, ognuno dei quali domina un diverso stadio di combustione, dice Myles Bohon, che ha contribuito allo studio durante il suo dottorato di ricerca. prima di entrare in Technische Universität Berlin. "Capendo questi percorsi e la loro importanza relativa, diventa più facile sviluppare tecniche di mitigazione degli NOx, "dice Bohon.

I ricercatori hanno utilizzato la fluorescenza indotta da laser planare (PLIF) per misurare la produzione di NOx in tutta la fiamma, confrontando i combustibili alcolici con un surrogato di combustibili fossili alcani. La tecnica ha aiutato il team a differenziare i percorsi di produzione di NOx non termici, che dominano presto nella fiamma, dai percorsi di produzione termica di NOx, che si verificano principalmente nella regione post-fiamma ad alta temperatura.

"Questi tipi di misurazioni dirette sono piuttosto difficili da eseguire, " dice Bohon. "Ma sono importanti perché mostrano direttamente le differenze nella formazione di NO non termico tra le due classi di combustibili." Fino al 50 percento in meno di NO non termico è stato prodotto nelle fiamme dell'alcol, hanno osservato i ricercatori. Hanno anche sviluppato un algoritmo per individuare ulteriormente le differenze di contributo specifico del percorso di NOx tra i combustibili alcolici e alcani.

"I combustibili alcolici hanno sicuramente applicazioni nei motori a combustione interna, dove gli alcoli, in particolare l'etanolo, vengono aggiunti alla benzina, " dice Bohon. "C'è un grande potenziale per utilizzare miscele di combustibili per mitigare gli NOx, " Aggiunge.

I ricercatori KAUST stanno continuando a perfezionare la loro comprensione meccanicistica della produzione di NOx, convalidare i loro modelli utilizzando la diagnostica basata sul laser, per prevedere, comprendere ed eventualmente mitigare le emissioni di NOx, "dice Roberts.