Quando um ato de terrorismo ou um veículo ou acidente industrial incendeia combustível, o incêndio ou explosão resultante pode ser devastador. Hoje, os cientistas descreverão como cadeias de polímeros longas, mas microscópicas, podem ser adicionadas ao combustível para reduzir significativamente os danos desses terríveis incidentes sem afetar o desempenho.

Os pesquisadores apresentarão seus resultados hoje no Encontro e Exposição Nacional da American Chemical Society (ACS) na primavera de 2019.

O projeto foi motivado pelo dia 11 de setembro, 2001, ataques terroristas. Naquele dia, aviões de passageiros carregados de combustível colidiram com as Torres Gêmeas do World Trade Center de Nova York. O impacto desencadeou uma cadeia de eventos que, por fim, derrubou os edifícios, Julia Kornfield, Ph.D., diz.

Quando os aviões atingiram os edifícios, seu combustível se transformou em névoa. A ignição da névoa estourou centenas de janelas (fornecendo mais ar para alimentar o fogo), membranas de concreto rompidas entre pisos e isolamento retirado de vigas de aço, ela diz. Se a névoa de combustível não tivesse ocorrido, a destruição inicial não teria sido tão severa, e os edifícios poderiam ter sido capazes de suportar os danos menores, diz Kornfield, que estuda polímeros e comportamento de fluxo no California Institute of Technology.

Após o ataque, um de seus colegas sugeriu que adicionar pequenas quantidades de polímeros ao combustível poderia limitar a névoa durante um impacto de alta velocidade e reduzir o risco de incêndio ou explosão subsequente. Levado pela sugestão, Kornfield e sua equipe começaram uma busca por polímeros adequados que pudessem dissipar a energia de impacto que normalmente transformaria as gotas de combustível em uma névoa.

Outros pesquisadores que buscam esse objetivo desenvolveram polímeros "ultralongos" que podem diminuir o resultado de um impacto, resultando em mais frio, incêndios mais curtos. Contudo, polímeros ultralongos não são muito práticos porque interferem na operação do motor, Notas de Kornfield. Eles também se quebram irreversivelmente em moléculas menores quando passam por dutos ou bombas, perder eficácia.

Como uma alternativa, sua equipe criou polímeros que podem se ligar reversivelmente de ponta a ponta via ácido carboxílico e grupos amina para formar "megasupramoléculas, "que são tão longos quanto polímeros ultralongos, mas não se separam em dutos ou bombas. Os pesquisadores, quem criou vídeos sobre o trabalho, co-fundou a empresa iniciante Fluid Efficiency para desenvolver ainda mais os polímeros e fornecer amostras para avaliação para empresas petroquímicas, produtores de lubrificantes e operadores de dutos.

Os resultados foram encorajadores. A névoa foi significativamente reduzida no combustível tratado com os polímeros, e depois que o combustível foi aceso, a chama autoextinguida. Um teste recente sugere que moléculas de megasupra adicionadas em uma refinaria ou depósito de combustível permaneceriam ativas após passar por mais de 600 milhas de oleoduto e centenas de bombas, Kornfield diz, observando que polímeros ultralongos teriam perdido a maior parte de sua potência após 80 quilômetros. "Este é um passo importante para fornecer um aditivo que pode melhorar a segurança do transporte para todos os usuários que recebem combustível através de uma rede de dutos sem a preocupação de que a proteção seja perdida no trânsito, " Ela explica.

As moléculas de Kornfield têm outras vantagens. Eles melhoram a lubrificação e o fluxo através de dutos e mangueiras durante a distribuição de combustível. Como a estrutura de hidrocarbonetos das moléculas de polímero se assemelha à do combustível, eles permanecem solúveis mesmo em baixas temperaturas. Além disso, as moléculas se dividem em menores quando passam para os motores e queimam com o combustível, para que não interfiram no desempenho do motor. Como um bônus inesperado, o aditivo reduz a formação de fuligem pelos motores a diesel em 12 por cento, de acordo com testes preliminares na Universidade da Califórnia, Riverside.

Atualmente, os polímeros acrescentariam um ou dois centavos ao custo de um galão de combustível, que ela diz que é um pouco caro. Eles gostariam de colaborar com parceiros que possam reduzir o preço e testar o desempenho das moléculas com uma variedade de combustíveis. O Exército dos EUA planeja estudar a utilidade dos aditivos em cenários envolvendo vários impactos e projéteis, como dispositivos explosivos improvisados.