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Un modo per ridurre la vergogna del volo potrebbe trovarsi in un anello di fiamme. E nel gas che viene generato in un capannone.
Il mondo intero è ansioso di avere un modo di volare più rispettoso dell'ambiente. Mentre alcune persone cercano di coprire i tetti degli aerei con celle solari o di riempire i serbatoi di carburante con olio di frittura usato, il ricercatore Nicholas Worth di NTNU sta studiando un anello di fiamme per un importo di milioni di euro dall'UE.
Inquinare di meno
La ricerca di Worth può portare a una riduzione delle emissioni inquinanti dei motori aeronautici odierni o a rendere più economico il carburante ecologico.
Alcune delle particelle di scarico più dannose sono gli ossidi di azoto. Questo è un gas inodore e incolore che si forma quando i motori bruciano ad alta temperatura. Questo tipo di inquinamento può innescare problemi di funzionalità polmonare per le persone con asma. Al peggio, può scatenare l'asma. Il diesel emette più di questo tipo di inquinamento rispetto alla benzina. Le auto elettriche non emettono nulla. Gli aeroplani emettono molto.
Tanto inquinamento negli aeroporti
"Troverete molti di questi fumi negli aeroporti. Inoltre ci sono emissioni di gas serra che provengono dalla combustione del carburante stesso, " Vale la pena.
Mentre alcune persone credono che le emissioni di gas serra degli aerei rappresentino il due percento delle emissioni globali, altri ritengono che la cifra sia superiore al dieci per cento. Forse nessuno può fornire una cifra esatta, ma visto da una base individuale, i voli sono una fonte di elevate emissioni per persona.
Per capire come un anello di fiamme può portare a un trasporto aereo più ecologico, dobbiamo fare un piccolo tuffo nel motore di un aeroplano.
Velivoli alimentati da una forma di paraffina
Gli aeroplani hanno un motore a turbina a gas alimentato da benzina per aviazione. Questo è derivato dal petrolio e, notevolmente semplificato, può essere indicato come olio per lampade, paraffina o cherosene. è facile da accendere, funziona molto bene e non è molto rispettoso dell'ambiente.
È proprio qui che entra in gioco il lavoro di Worth.
Indipendentemente dal fatto che un aeromobile sia alimentato da olio per lampade, idrogeno, benzina per aviazione o olio da cucina, i gas che vengono prodotti quando viene bruciato ad alta temperatura sono ciò che crea energia e pressione per sollevare l'aereo.
Nel motore dell'aereo, il combustibile viene bruciato in una camera di combustione anulare contenente una serie di singole fiamme.
Le fiamme instabili consumano più benzina
La forma della camera può far cambiare forma alle fiamme che consumano il combustibile, sfarfallio di più, o diventare completamente instabile. Nel linguaggio della fisica, questa è chiamata instabilità termoacustica.
Le fiamme che diventano instabili emetteranno più suono, e le onde sonore create influenzeranno le altre fiamme nella camera. Ciò rende più difficile progettare motori aeronautici a basse emissioni rispetto a quelli ad alte emissioni.
Ad oggi, il processo di studio di una fiamma è stato eseguito una fiamma alla volta. Al contrario, Vale la pena studiare tra 12 e 18 fiamme in un anello, in una varietà di camere di combustione e con vari tipi di combustibili come gas metano, idrogeno e ammoniaca.
"Le camere di combustione sono disponibili in tutti i tipi di dimensioni. Negli elicotteri, sono piccoli, nei jet sono grandi e nelle centrali elettriche enormi. Finora, nessuno è stato in grado di prevedere se un piccolo cambiamento nella camera comporterà un cambiamento per l'intero motore. O come cambiano le fiamme nella camera mentre cambia il carburante, "dice Vale.
Svolta internazionale
Vale ha già ottenuto risultati. Il suo lavoro è considerato una svolta internazionale, e potrebbe essere decisivo per consentire ai produttori di motori di sviluppare nuovi motori con basse emissioni di gas serra e ossidi di azoto.
"Avere una conoscenza di base della fisica dell'instabilità creata dalle fiamme è necessario in modo da poter sviluppare strumenti per controllarle, ed evitare instabilità durante la progettazione dei motori. La benzina dell'aviazione brucia in un modo, mentre l'idrogeno brucia in modo completamente diverso. Comprendere questo renderà più facile progettare motori in grado di bruciare diversi tipi di carburante, Per esempio. Ciò si tradurrà in un minore inquinamento dallo scarico, " Vale la pena.
Yara uno dei maggiori produttori mondiali
L'idrogeno è il gas che si crea dall'acqua, e diversi ricercatori lo considerano la migliore alternativa al carburante ecologico perché può essere prodotto e utilizzato interamente senza emissioni di gas serra. Di valore, d'altra parte, ritiene che l'ammoniaca possa avere un potenziale ancora maggiore dell'idrogeno come combustibile per motori a turbina a gas.
I motori alimentati a gas bruciano il carburante in una camera. Nel passato, i ricercatori hanno studiato la combustione in queste camere studiando singole fiamme, non un numero di fiamme in una camera, come è comune nelle applicazioni del mondo reale. Nicholas Worth alla NTNU studia 12 o 18 fiamme in una camera circolare. Attestazione:NTNU
L'ammoniaca è un gas incolore che costituisce la base per la moderna produzione di fertilizzanti. Questo è anche il gas che si forma quando l'urina viene lasciata in piedi, come in un capannone.
"L'ammoniaca è più facile da trasportare, più facile da riporre, e per convertirlo in forma liquida è necessaria una pressione inferiore rispetto all'idrogeno. L'ammoniaca brucia anche più lentamente dell'idrogeno, " Vale la pena.
L'azienda norvegese Yara è tra i maggiori produttori mondiali di ammoniaca. Lo stato norvegese è il maggiore azionista di Yara.
"La ricerca condotta presso NTNU contribuirà a ridurre l'emissione di inquinanti dai motori degli aerei, e consentirà una maggiore flessibilità del carburante per le turbine a gas fisse utilizzate per la generazione di energia, "Vale detto.
Gran parte delle emissioni di gas serra dalla Norvegia provengono da centrali elettriche alimentate a gas su piattaforme petrolifere offshore. Questo gas naturale è un combustibile fossile.
"Se si usassero ammoniaca o idrogeno al posto del gas naturale, allora questo sarebbe un ottimo modo per ridurre le emissioni di gas serra della Norvegia, "Vale detto.
Utilizzando ancora vecchie tecnologie che inquinano
Edgar Hertwich è professore alla NTNU e alla Yale University negli Stati Uniti. Dice che le tecnologie di cui abbiamo bisogno per ridurre le emissioni sono già disponibili. Tuttavia, le industrie continuano a investire in tecnologie che bruciano combustibili fossili.
Secondo la politica attuale, la temperatura aumenterà di tre gradi nel 2100 fino a quattro gradi senza intraprendere alcuna azione, Egli ha detto. Il mondo deve ridurre le emissioni molto più velocemente e puntare a zero emissioni entro il 2040 anziché nel 2060, se vogliamo limitare il riscaldamento a 1,5 invece di 2 gradi.
"I veicoli elettrici sono diventati un successo, e in alcuni luoghi l'energia solare è competitiva rispetto ai combustibili fossili. La riduzione dei costi per l'eolico offshore al di fuori del Regno Unito è stata inaspettatamente rapida. Nonostante tutto questo, CO 2 le emissioni sono aumentate del due percento nel 2018. Il motivo è che continuiamo a sviluppare sistemi energetici basati su combustibili fossili, come aeroporti, autostrade e centrali elettriche a carbone, "Ha detto Hertwich.
"Le nuove tecnologie non aiuteranno se non sfruttiamo l'opportunità di allontanarci da quelle vecchie. È un paradosso che l'energia da combustibili fossili riceva ancora più sussidi rispetto alle rinnovabili".
