Mudar para combustíveis renováveis ​​pode reduzir significativamente as emissões de gases de escape tóxicos de óxidos de nitrogênio (NOx), bem como reduzir as emissões globais de gases de efeito estufa. Os pesquisadores da KAUST combinaram a análise de computador com medições de concentração de NOx baseadas em laser para entender as vias de produção de NOx em diferentes tipos de combustível. Os resultados podem inspirar novas maneiras de mitigar as emissões de NOx, dizem os pesquisadores.

Muito antes das mudanças climáticas focarem a atenção global nas emissões de carbono dos veículos, os reguladores estavam reprimindo o NOx por causa de seu efeito prejudicial na qualidade do ar. "Controlar as emissões de óxido de nitrogênio continua sendo um verdadeiro desafio, com restrições cada vez mais rígidas sobre automóveis, caminhões, e aviação, "diz William Roberts, que dirige o Centro de Pesquisa de Combustão Limpa KAUST. "Estamos continuamente olhando para os combustíveis emergentes e tentando desenvolver mecanismos cinéticos químicos para prever a formação de NOx."

No último estudo, Roberts e seus colegas examinaram as emissões de NOx dos combustíveis alcoólicos, como o etanol. Esses combustíveis renováveis ​​têm ganhado atenção porque são potencialmente neutros em carbono, mas também produzem menos emissões de NOx do que os combustíveis fósseis convencionais. Os óxidos de nitrogênio podem ser produzidos por várias vias, cada um dos quais domina um estágio diferente de combustão, diz Myles Bohon, que contribuíram para o estudo durante seu doutorado. antes de ingressar na Technische Universität Berlin. "Ao compreender esses caminhos e sua importância relativa, torna-se mais fácil desenvolver técnicas de mitigação de NOx, "Bohon diz.

Os pesquisadores usaram fluorescência induzida por laser planar (PLIF) para medir a produção de NOx em toda a chama, comparando combustíveis de álcool com um substituto de combustível fóssil alcano. A técnica ajudou a equipe a diferenciar as vias de produção de NOx não-térmicas, que dominam no início da chama, das vias de produção térmica de NOx, que ocorrem principalmente na região pós-chama de alta temperatura.

"Esses tipos de medições diretas são muito difíceis de realizar, "diz Bohon." Mas eles são importantes porque mostram diretamente as diferenças na formação de NO não-térmico entre as duas classes de combustível. "Tanto quanto 50 por cento menos NO não-térmico foi produzido nas chamas do álcool, os pesquisadores observaram. Eles também desenvolveram um algoritmo para apontar ainda mais as diferenças específicas de contribuição da via de NOx entre o álcool e os combustíveis alcanos.

"Combustíveis de álcool definitivamente têm aplicações em motores de combustão interna, onde álcoois - etanol em particular - são adicionados à gasolina, "diz Bohon." Há muito potencial para usar misturas de combustível para mitigar o NOx, " ele adiciona.

Os pesquisadores da KAUST continuam a refinar sua compreensão mecanicista da produção de NOx, validando seus modelos usando diagnósticos baseados em laser, prever, compreender e eventualmente mitigar as emissões de NOx, "Roberts diz.