Quando un atto di terrorismo, un veicolo o un incidente industriale incendiano il carburante, il conseguente incendio o esplosione può essere devastante. Oggi, gli scienziati descriveranno come catene lunghe ma microscopiche di polimeri potrebbero essere aggiunte al carburante per ridurre significativamente i danni causati da questi terrificanti incidenti senza influire sulle prestazioni.

I ricercatori presenteranno oggi i loro risultati all'American Chemical Society (ACS) Spring 2019 National Meeting &Exposition.

Il progetto è stato motivato dall'11 settembre 2001, attacco terroristico. In quel giorno, aerei passeggeri carichi di carburante si sono schiantati contro le Torri Gemelle del World Trade Center di New York. L'impatto ha innescato una catena di eventi che alla fine hanno fatto crollare gli edifici, Julia Kornfield, dottorato di ricerca, dice.

Quando gli aerei hanno colpito gli edifici, il loro carburante si trasformò in nebbia. L'accensione della nebbia ha fatto esplodere centinaia di finestre (fornendo più aria per alimentare il fuoco), membrane di calcestruzzo rotte tra i solai e isolamento asportato da travi in ​​acciaio, lei dice. Se non si fosse verificato l'appannamento del carburante, la distruzione iniziale non sarebbe stata così grave, e gli edifici avrebbero potuto resistere ai danni minori, dice Kornfield, che studia i polimeri e il comportamento del flusso al California Institute of Technology.

Dopo l'attacco, uno dei suoi colleghi ha suggerito che l'aggiunta di piccole quantità di polimeri al carburante potrebbe limitare l'appannamento durante un impatto ad alta velocità e ridurre il rischio di successivi incendi o esplosioni. Spinto dal suggerimento, Kornfield e il suo team hanno iniziato la ricerca di polimeri idonei in grado di dissipare l'energia d'impatto che normalmente spezzerebbe le gocce di carburante in una nebbia.

Altri ricercatori che perseguono questo obiettivo hanno sviluppato polimeri "ultralunghi" che possono ridurre l'esito di un impatto, risultando più fresco, fuochi più brevi. Però, i polimeri ultralunghi non sono molto pratici perché interferiscono con il funzionamento del motore, Note di Kornfield. Inoltre, si scompongono irreversibilmente in molecole più piccole quando attraversano tubazioni o pompe, perdendo efficacia.

In alternativa, il suo team ha creato polimeri che possono collegarsi in modo reversibile end-to-end tramite acido carbossilico e gruppi amminici per formare "megasupramolecole, " che sono lunghi quanto polimeri ultralunghi ma non si rompono in tubazioni o pompe. I ricercatori, che ha realizzato video sull'opera, ha cofondato la startup Fluid Efficiency per sviluppare ulteriormente i polimeri e fornire campioni per la valutazione alle aziende petrolchimiche, produttori di lubrificanti e operatori di pipeline.

I risultati sono stati incoraggianti. La nebulizzazione è stata significativamente ridotta nel carburante trattato con i polimeri, e dopo che il carburante è stato acceso, la fiamma si è autoestingueta. Un recente test suggerisce che le megasupramolecole aggiunte in una raffineria o in un deposito di carburante rimarrebbero attive dopo aver attraversato più di 600 miglia di condutture e centinaia di pompe, Kornfield dice, notando che i polimeri ultra lunghi avrebbero perso la maggior parte della loro potenza dopo 50 miglia. "Questo è un passo importante verso la fornitura di un additivo che potrebbe migliorare la sicurezza del trasporto per tutti gli utenti che ricevono carburante attraverso una rete di gasdotti senza preoccuparsi che la protezione venga persa durante il trasporto, " spiega.

Le molecole di Kornfield hanno altri vantaggi. Migliorano la lubrificazione e il flusso attraverso tubazioni e tubi flessibili durante la distribuzione del carburante. Poiché lo scheletro idrocarburico delle molecole polimeriche assomiglia a quello del carburante, rimangono solubili anche a basse temperature. Inoltre, le molecole si rompono in quelle più piccole quando passano nei motori e bruciano con il carburante, quindi non interferiscono con le prestazioni del motore. Come bonus inaspettato, l'additivo riduce del 12% la formazione di fuliggine nei motori diesel, secondo i test preliminari presso l'Università della California, Lungofiume.

Attualmente, i polimeri aggiungerebbero un centesimo o due al costo di un gallone di carburante, che lei dice è un po' costoso. Vorrebbero collaborare con partner in grado di ridurre il prezzo e testare le prestazioni delle molecole con una varietà di combustibili. L'esercito degli Stati Uniti prevede di studiare l'utilità degli additivi in ​​scenari che coinvolgono vari impatti e proiettili come ordigni esplosivi improvvisati.