Os cientistas do NREL, junto com colegas da Universidade de Yale, Laboratório Nacional de Argonne, e Oak Ridge National Laboratory, fazem parte da iniciativa de Co-Otimização de Combustíveis e Motores (Co-Optima) do Departamento de Energia. A pesquisa da Co-Optima se concentra em melhorar a economia de combustível e o desempenho do veículo, ao mesmo tempo em que reduz as emissões.

"Se você olhar para a biomassa, 30% é oxigênio, "disse Derek Vardon, um engenheiro de pesquisa sênior do NREL e autor correspondente de um novo artigo detalhando o projeto de pesquisa da Co-Optima. "Se pudermos descobrir maneiras inteligentes de mantê-lo por perto e adaptar como ele é incorporado ao combustível, você pode obter muito mais da biomassa e melhorar o desempenho do combustível diesel. "A molécula, 4-butoxiheptano, contém oxigênio, enquanto o combustível diesel derivado do petróleo convencional é composto de hidrocarbonetos. A presença de oxigênio reduz significativamente a tendência intrínseca de fuligem do combustível durante a queima.

O papel, "Produção de bioblenda de éter diesel com desempenho favorável por um projeto a priori, "aparece no jornal Proceedings of the National Academy of Sciences . Os co-autores de Vardon do NREL são Nabila Huq como o primeiro autor, com os co-autores Xiangchen Huo, Glenn Hafenstine, Stephen Tifft, Jim Stunkel, Earl Christensen, Gina Fioroni, Lisa Fouts, Robert McCormick, Matthew Wiatrowski, Mary Biddy, Teresa Alleman, Peter St. John, e Seonah Kim.

Os pesquisadores usaram moléculas derivadas de palha de milho como ponto de partida para uma série de candidatos a combustível em potencial. Daqui, eles confiaram em modelos preditivos para determinar quais moléculas seriam melhores para se misturar e melhorar o diesel tradicional. As moléculas foram pré-selecionadas com base em atributos com implicações que vão desde a saúde e segurança até o desempenho.

"Com o objetivo de desenvolver biocombustíveis drop-in que funcionem com nossa infraestrutura existente, "Vardon disse, "Existem muitas regras e regulamentos que um combustível deve cumprir. Isso elimina muitas moléculas promissoras porque podem ser ótimas em certas propriedades, mas falhar em outras. Enquanto estamos fazendo este processo, começou a ficar claro quais moléculas poderiam ser combustíveis de sucesso. "

A intenção é misturar a molécula de 4-butoxiheptano ao óleo diesel em uma mistura de 20% -30%. Os resultados iniciais sugerem o potencial para melhorar a qualidade de ignição, reduzir a fuligem, e melhorar a economia de combustível do diesel básico nesses níveis de mistura.

Mais pesquisas são necessárias, Huq disse, incluindo o teste da biomassa em um motor real e a produção do combustível em um processo integrado diretamente da biomassa.

"O primeiro passo foi apenas ver o que poderia chegar ao topo no que diz respeito às propriedades do combustível, "ela disse." Então estava perguntando, podemos fazer qualquer um desses? A molécula que parecia mais promissora foi o 4-butoxiheptano, e fomos capazes de produzi-lo e caracterizá-lo com sucesso. ”A molécula não correspondeu exatamente às propriedades previstas do combustível, mas chegou perto o suficiente para atingir as melhorias de desempenho desejadas.

Uma análise econômica e de ciclo de vida revelou que o combustível oxigenado pode ter um custo competitivo com o diesel de petróleo e resultar em reduções significativas de gases de efeito estufa se o processo também render um coproduto de alto valor, como ácido adípico, que é usado na fabricação de náilon.