Ce se întâmplă dacă pui puțină apă în motorină. Cercetătorii au descoperit că scad emisiile de carbon cu 68%

Adăugarea unei doze de apă la motorină este considerată benefică de cercetători, aceștia susținând că acțiunea poate reduce semnificativ emisiile și face ca motoarele să funcționeze mai eficient.

Puțină apă în motorină poate fi benefică, spun specialiștii. Foto Shutterstock

Fie că este vorba de o dubă de livrare, un tractor sau un motor de navă – motorina diesel rămâne indispensabilă pentru multe industrii. Însă prețul pentru această fiabilitate este mare: oxizii de azot și particulele din gazele de eșapament poluează orașele și dăunează sănătății publice. Deși motoarele electrice nu sunt încă un produs de larg consum în sectorul vehiculelor grele, o idee surprinzător de simplă se conturează acum în urma cercetărilor: adăugarea unei doze de apă în motorină.

O nouă analiză din revista Carbon Research analizează date din numeroase studii asupra așa-numitei emulsii apă-în-motorină (WiDE). Chiar și cantități mici de apă din combustibil au fost suficiente în unele studii pentru a reduce emisiile de oxizi de azot (NOx) cu până la 67% și emisiile de particule (PM) cu 68%.

Potențialele câștiguri de eficiență sunt, de asemenea, măsurabile, de exemplu în ceea ce privește eficiența termică. Cu toate acestea, amploarea acestor câștiguri depinde de amestec, procesul de fabricație și funcționarea motorului, conform analizei prezentate de Frankfurter Rundshau.

Apa face motorina mai curată

Emulsia apă-în-motorină funcționează pe un principiu simplu: motorina este amestecată cu 5 până la 20% apă, împreună cu un surfactant special. Acest surfactant asigură combinarea permanentă a celor două lichide. Articolul de analiză descrie cum astfel de emulsii pot rămâne stabile până la 60 de zile în anumite formulări - dar nu fiecare amestec durează automat atât de mult.

În cilindrul motorului, apa are două efecte. Scade temperatura de ardere, rezultând mai puțini oxizi de azot. În același timp, micile picături de apă se evaporă exploziv. Aceste microexplozii atomizează combustibilul mai fin, arderea este mai completă și se produce mai puțină funingine.

În mod normal, în cazul motoarelor diesel, există adesea un conflict de obiective – mai puține NOx pot însemna mai multă funingine. WiDE poate reduce ambele, dar nu o face neapărat în fiecare situație.

Microexploziile cresc eficiența

„Efectul de microexplozie” îmbunătățește amestecul dintre aer și motorină, crescând astfel eficiența termică – raportul dintre energia consumată și puterea produsă – cu până la 12%.

În ceea ce privește consumul de combustibil (BSFC), literatura de specialitate prezintă o imagine mixtă: unele studii măsoară un consum mai mic, altele mai mare. Puterea și cuplul variază, de asemenea, în funcție de conținutul de apă și de sarcina motorului. La un conținut ridicat de apă, unele studii raportează chiar probleme precum creșterea detonării motorului diesel.

Spre deosebire de sistemele complexe de post-tratare a gazelor de evacuare, emulsia acționează direct în timpul arderii. În general, poate fi utilizată în motoarele existente fără a necesita o reproiectare fundamentală. Acest lucru economisește bani și întreținere - în special pentru întreprinderile care rămân dependente de motorină. Autorii văd WiDE ca o completare a tehnologiilor existente - nu ca un înlocuitor pentru toate componentele sistemului de evacuare.

Alternativă la sistemele de filtrare scumpe

WiDE este una dintre numeroasele strategii consacrate: un filtru de particule diesel (DPF) reduce în principal particulele în suspensie, în timp ce recircularea gazelor de eșapament (EGR) reduce în special oxizii de azot. Un catalizator de oxidare (DOC) reduce în principal monoxidul de carbon și hidrocarburile, iar un sistem SCR reduce oxizii de azot.

WiDE poate reduce simultan NOx și particulele în suspensie – dar CO și hidrocarburile nearse (HC) pot crește și ele în funcție de amestec. Cu toate acestea, abordarea rămâne interesantă deoarece poate reduce simultan două dintre cele mai mari probleme ale motorinei – oxizii de azot și funinginea/particulele în suspensie.

Acest lucru le face o opțiune promițătoare pentru industriile în care electrificarea nu este încă practică – cum ar fi agricultura, transportul maritim sau utilajele de construcții.

Compoziția corectă este crucială

Alegerea surfactanților este crucială pentru eficacitate. Aceștia combină motorina și apa într-un amestec stabil. Conform unei analize, emulsiile cu aproximativ 3% surfactant și o așa-numită valoare HLB (echilibru hidrofil-lipofil) de aproximativ 8 până la 9 au arătat rezultate bune în mai multe studii.

Cantitatea de surfactant adăugată (de obicei, aproximativ 0,5 până la 5%), durata și intensitatea agitării amestecului și modul în care este produs (de exemplu, cu un omogenizator sau prin ultrasunete) determină cât de stabilă rămâne emulsia - și cât de bine funcționează în motor.

„Stabilitatea emulsiei determină succesul întregii tehnologii”, au declarat autorii studiului. În cadrul proiectelor în curs de desfășurare, aceștia testează amestecuri suplimentare pentru a îmbunătăți durabilitatea și a elimina potențialele solicitări ale materialelor.

Un pas practic către o motorină mai curată

Emulsiile apă-în-motorină ar putea îmbunătăți flotele existente fără o reproiectare fundamentală a motoarelor. Cu toate acestea, sunt necesare date mai robuste pentru o utilizare pe scară largă - de exemplu, privind compatibilitatea materialelor, coroziunea și formarea depunerilor, precum și potențialele efecte pe termen lung asupra componentelor motorului. În plus, experții recomandă combinarea WiDE cu alte tehnologii de gaze de eșapament pentru a reduce obiectivele conflictuale privind emisiile.