Os óxidos de nitrogênio (NOx) são alguns dos poluentes mais significativos em nossa atmosfera - eles contribuem para a formação de poluição, chuva ácida e ozônio ao nível do solo. Por causa disso, pesquisadores de combustão e empresas de motores têm trabalhado desde a década de 1980 para entender como esses gases são produzidos durante a combustão, para que possam encontrar maneiras de reduzi-los.

Em um novo artigo de revisão publicado em Progresso na Ciência da Energia e Combustão , pesquisadores do Laboratório Nacional de Argonne do Departamento de Energia dos EUA e da Universidade Técnica da Dinamarca explicam como sintetizaram mais de uma década de estudos de combustão para criar um novo modelo abrangente de como os óxidos de nitrogênio são produzidos.

"Nossa compreensão de como esses poluentes são produzidos em diferentes ambientes de motores se aprofundou dramaticamente." - Stephen Klippenstein, Químico Argonne

"A produção de NOx é uma das principais preocupações das empresas de motores, "disse o químico de Argonne Stephen Klippenstein, um autor do artigo. "Nossa compreensão de como esses poluentes são produzidos em diferentes ambientes de motores se aprofundou dramaticamente."

Uma ampla gama de diferentes interações químicas ocorrem dentro da mistura de combustível e ar em um motor, e o novo modelo identifica várias rotas diferentes para a formação de NOx.

Em um caminho, chamado prompt NO (monóxido de nitrogênio), o nitrogênio atmosférico se combina com o carbono para formar um intermediário de um átomo de carbono e dois átomos de nitrogênio, que eventualmente se combinam com o oxigênio para formar o monóxido de nitrogênio. Em outro caminho, chamado de NÃO térmico, o monóxido de nitrogênio é produzido diretamente do nitrogênio e do oxigênio. Em um terceiro, chamado combustível NÃO, um composto de nitrogênio, o carbono e o oxigênio constituem a etapa intermediária no caminho para o monóxido de nitrogênio.

"Tentar reunir esses caminhos para criar um modelo que reproduza com precisão as observações experimentais sempre foi um pouco como um jogo de adivinhação, "disse o químico Argonne Branko Ruscic, outro autor do estudo. "Contudo, porque tantos cientistas de todo o mundo estão contribuindo com informações sobre diferentes segmentos do quadro mais amplo, estamos mais perto do que nunca de um modelo que verdadeiramente representa a realidade. "

De acordo com Klippenstein, uma das principais características do processo de combustão - a temperatura - faz uma grande diferença na quantidade de NOx produzida. "A temperatura afeta a vida útil das moléculas da mistura, ", disse ele." Ser capaz de modelar com precisão e prever o comportamento de algumas moléculas de vida extremamente curta é crucialmente importante para determinar as vias da reação. "

"Se você pode operar o motor em uma temperatura mais baixa, você pode evitar a formação de muito NOx, " ele adicionou.

Outro fator no processo de combustão que afeta dramaticamente a produção de NOx envolve o que os pesquisadores chamam de riqueza da mistura de combustível, isto é, a proporção de combustível para o ar à medida que a combustão ocorre no motor. Os motores que funcionam mais ricos terão moléculas com mais grupos metil, Ruscic disse, que tendem a promover a formação de NOx.

"Estamos chegando a um ponto em que entendemos muito bem a produção de NOx, "disse Ruscic." É realmente um bom exemplo do triunfo da ciência comunitária.

"É como montar um quebra-cabeça onde algumas das peças parecem se encaixar, mas ainda não foram pintadas, "disse Klippenstein." É nosso papel descobrir como pintar mais algumas peças para que nossos colaboradores possam montar o quadro melhor. "

O estudo, "Modelando a química do nitrogênio na combustão, "apareceu em 22 de fevereiro em Progresso na Ciência da Energia e Combustão .