I ricercatori di Trinity e TOTAL hanno progettato, sintetizzato e testato nuovi additivi che aumentano l'efficienza del carburante.

Guidato dal professor Stephen Dooley della Trinity's School of Physics, i ricercatori del Trinity hanno intrapreso il progetto a seguito di un concorso aperto di TOTAL, dove la loro proposta ha accolto diverse domande da gruppi di ricerca in tutto il mondo.

La ricerca è stata finanziata da TOTAL Marketing Services e supportata da MaREI, il Science Foundation Ireland Research Centre for Energy, Clima e Marine.

Il lavoro scientifico svolto da Trinity si è concentrato sulla determinazione sistematica di ciò che rende alcune strutture molecolari migliori di altri stimolatori di ottano. Modificando queste strutture e aggiungendo componenti molecolari come se fossero pezzi LEGO, i ricercatori sono stati in grado di calcolare se una data struttura soddisfaceva i principi teorici per diventare un efficiente moltiplicatore di ottani.

Il trasporto globale continua a fare affidamento sui motori a combustione interna

Sulla scia dei recenti scandali sulle emissioni, Le attuali ricerche di mercato indicano che le vendite di motori a combustione interna hanno raggiunto il picco nel 2018 e che d'ora in poi le vendite di auto elettriche supereranno lentamente le auto alimentate a combustibili fossili. Negli ultimi anni, molte case automobilistiche hanno annunciato piani ambiziosi per elettrificare la loro offerta, principalmente mediante ibridazione con motori a combustione interna.

Però, ci sono ancora alcuni rischi tecnologici e di accessibilità a questa transizione. La realtà è che oltre il 90% delle vendite di auto nuove si basa ancora sui motori a combustione interna come motore principale. Sebbene l'elettrificazione sia in corso, è improbabile che abbia un impatto significativo sulle emissioni nel prossimo decennio.

Inoltre, ci sono altre modalità di trasporto, come quello aereo o marittimo, dove l'elettrificazione semplicemente non è più un'opzione ora. Però, possiamo ancora fare la differenza utilizzando additivi all'interno di ubiquitari, combustibili liquidi a prezzi accessibili. Gli additivi per carburanti possono diventare particolarmente importanti se applicati ai biocarburanti, che hanno già un basso potenziale di gas serra.

Professor Stephen Dooley, ricercatore principale in scienze energetiche al Trinity, dice, "Rischiamo di perdere importanti obiettivi di emissioni se non esploriamo ulteriori soluzioni che potrebbero consentire ai veicoli di diventare più efficienti e meno dannosi per l'ambiente. Considerando che i combustibili liquidi sono utilizzati per quasi tutti i trasporti di veicoli in tutto il mondo, anche piccoli miglioramenti nell'efficienza avranno impatti globali significativi, soprattutto nei paesi più poveri dove la mobilità elettrica non è un'opzione.

"Particolarmente, quest'ultimo punto è importante se prendiamo sul serio la CO ₂ mitigazione e giustizia climatica. Additivi di questo tipo, e i metodi che abbiamo sviluppato per scoprirli, saranno strumenti importanti nella transizione verso l'uso su larga scala di basse emissioni di CO ₂ biocarburanti".

Additivi per carburante

Gli additivi per carburanti sono ampiamente utilizzati per migliorare le proprietà tecniche dei carburanti, consentendo loro di essere sicuri per l'ambiente e di funzionare bene nel motore. Gli additivi tipici vanno dai semplici coloranti, distinguere i diversi tipi di combustibili, agli antiossidanti per prevenire la degradazione, e ai booster di ottano per renderli più efficienti.

Di questi, gli additivi che aumentano il numero di ottano sono i più ricercati in quanto consentono al veicolo di andare oltre lo stesso volume di benzina (benzina) controllando meglio come il motore brucia il carburante.

Sebbene i booster di ottano siano ampiamente utilizzati, attualmente non esiste una comprensione completa del loro meccanismo d'azione molecolare. L'innovazione in questo spazio tende ad essere identificata per tentativi ed errori ciechi, piuttosto che uno studio scientifico sistematico.

La maggior parte delle sfide tecniche richiedono competenze di ricerca multidisciplinari. Per esempio, il team di Trinity includeva specialisti tecnici in Termodinamica Molecolare, chimica sintetica, Risonanza Magnetica Nucleare e Machine Learning e Modellazione Matematica.

Il team Trinity (il professor Stephen Dooley, Dott. Andrew Ure, Dottor Manik Ghosh, Dott. John O Brien), adattato le teorie preesistenti della cinetica delle reazioni chimiche e della termodinamica molecolare per l'uso con le più moderne tecniche di apprendimento automatico, avvalendosi delle strutture di supercalcolo dell'Irish Centre for High End Computing (ICHEC).

Ciò ha permesso loro di identificare molti potenziali additivi, ma solo quelli che i calcoli della teoria suggerivano avevano le migliori caratteristiche furono scelti per gli studi sperimentali rischiosi e difficili.

Dott. Denis Lançon, coordinatore TOTAL per la ricerca collaborativa con le università, disse, "I risultati della ricerca scaturiti da questa collaborazione sono stati eccellenti. I risultati sono rilevanti per una serie di business unit esistenti nell'azienda e si è già discusso su come integrare questa conoscenza tra le diverse funzioni. Il team Trinity si è impegnato in modo molto proattivo con il nostro personale di ricerca e siamo riusciti a consegnare in tempo un piano di ricerca ambizioso."

Dott. Juan Valverde, sviluppo del business e gestione dell'innovazione in Trinity Research &Innovation, dice, "Trinity può supportare le aziende interessate a passare a un'economia a basse emissioni di carbonio. Attraverso l'impegno con Trinity, i partner del settore possono beneficiare di competenze accademiche di fama mondiale, proprietà intellettuale all'avanguardia e infrastrutture di livello mondiale. In cambio, i nostri accademici sono esposti alle sfide del settore della vita reale che motivano e ispirano il loro lavoro e le loro idee".