Um aditivo para combustível convencional composto de compostos orgânicos oxigenados poderia ajudar a reduzir a liberação de poluentes na atmosfera durante a combustão de combustíveis fósseis. Os pesquisadores da KAUST estabeleceram agora como esses aditivos potenciais se decompõem em condições relevantes para a combustão.

A seleção de um aditivo adequado para uma mistura de combustível depende de um bom entendimento de seu comportamento cinético sob condições de combustão. Por causa de sua capacidade de queimar de forma limpa, compostos orgânicos que contêm mais de 33% de oxigênio em massa surgiram recentemente como aditivos em potencial para misturas de combustíveis convencionais.

Especificamente, carbonato de dietila (DEC), que compreende 40,6% de oxigênio em massa, espera-se que facilite a combustão limpa de combustíveis diesel. Também, graças ao seu alto ponto de ebulição, pode reduzir a volatilidade da mistura de combustíveis, o que é desejável em climas quentes para minimizar o acúmulo de vapor que bloqueia as linhas de combustível. Contudo, sua decomposição térmica permanece mal compreendida.

Para preencher essa lacuna de conhecimento, Binod Raj Giri e colegas de trabalho avaliaram agora os efeitos da pressão e da temperatura na decomposição do DEC. Com colaboradores da Universidade de Miskolc, Hungria, os pesquisadores avaliaram a cinética de decomposição do DEC monitorando a evolução do etileno, um dos produtos da reação, em tempo real usando um laser de gás CO2 sintonizável. "Selecionamos cuidadosamente o comprimento de onda do laser para minimizar as interferências de outros intermediários de reação, "diz o estudante de doutorado, Muhammad AlAbbad, que realizou esses experimentos nas instalações de tubos de choque de baixa pressão da Universidade.

Os pesquisadores combinaram experimentos com cálculos teóricos para "fornecer uma imagem cinética detalhada e confiável para a decomposição e seus produtos, "diz Giri.

A equipe de Giri havia descoberto anteriormente que o grupo funcional carboxilato tinha um pequeno efeito na decomposição de ésteres orgânicos chamados propionato de etila e levulinato de etila. “Isso nos motivou a descobrir se o mesmo fenômeno ocorreria para DEC, que carrega mais um átomo de oxigênio em seu esqueleto de carbono do que ésteres, " ele diz.

Os pesquisadores descobriram que o átomo de oxigênio adicional desestabilizou o carbonato, reduzindo significativamente a barreira de energia da reação, aumentando assim a reatividade.

De acordo com Giri, essas descobertas irão lançar luz sobre a aplicabilidade dos combustíveis biodiesel, que consistem em vários ésteres metílicos e etílicos, para motores diesel modernos e híbridos de motor. Também, eles ajudarão a esclarecer o efeito da mistura de ésteres e carbonatos com combustíveis convencionais.

A equipe de Giri está investigando as vias de decomposição do carbonato de glicerol, que tem um conteúdo de oxigênio mais alto que o DEC. "Esta molécula pode ser ainda mais atraente do que a DEC em relação à redução da fuligem e ao impacto ambiental, " ele adiciona.