Los óxidos de nitrógeno (NOx) son algunos de los contaminantes más importantes de nuestra atmósfera:contribuyen a la formación de smog, lluvia ácida y ozono a nivel del suelo. Debido a esto, Los investigadores de la combustión y las empresas de motores han estado trabajando desde la década de 1980 para comprender cómo se producen estos gases durante la combustión para poder encontrar formas de reducirlos.

En un nuevo artículo de revisión publicado en Progreso en la ciencia de la energía y la combustión , Investigadores del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. y la Universidad Técnica de Dinamarca explican cómo sintetizaron más de una década de estudios de combustión para crear un nuevo modelo general de cómo se producen los óxidos de nitrógeno.

"Nuestro conocimiento de cómo se producen estos contaminantes en diferentes entornos de motores se ha profundizado drásticamente". Stephen Klippenstein, Químico de argón

"La producción de NOx es una de las principales preocupaciones de las empresas de motores, "dijo el químico de Argonne Stephen Klippenstein, un autor del artículo. "Nuestro conocimiento de cómo se producen estos contaminantes en diferentes entornos de motores se ha profundizado drásticamente".

Se produce una amplia gama de interacciones químicas diferentes dentro de la mezcla de combustible y aire en un motor, y el nuevo modelo identifica varias rutas diferentes para la formación de NOx.

En un camino llamado NO inmediato (monóxido de nitrógeno), el nitrógeno atmosférico se combina con el carbono para formar un intermediario de un carbono y dos átomos de nitrógeno, que eventualmente se combinan con oxígeno para formar monóxido de nitrógeno. En otro camino llamado NO térmico, El monóxido de nitrógeno se produce directamente a partir de nitrógeno y oxígeno. En un tercero, llamado combustible NO, un compuesto de nitrógeno, el carbono y el oxígeno forman el paso intermedio en el camino hacia el monóxido de nitrógeno.

"Tratar de unir estas vías para crear un modelo que reproduzca con precisión las observaciones experimentales siempre ha sido un juego de adivinanzas, "dijo el químico de Argonne Branko Ruscic, otro autor del estudio. "Sin embargo, debido a que muchos científicos de todo el mundo están aportando información sobre diferentes segmentos del panorama general, estamos más cerca que nunca de un modelo que realmente representa la realidad ".

Según Klippenstein, una de las principales características del proceso de combustión, la temperatura, marca una gran diferencia en la cantidad de NOx producida. "La temperatura afecta la vida útil de las moléculas en la mezcla, "Ser capaz de modelar y predecir con precisión el comportamiento de algunas moléculas de vida extremadamente corta es de vital importancia para determinar las vías de la reacción".

"Si puede hacer funcionar el motor a una temperatura más baja, puede evitar la formación de gran parte de NOx, "añadió.

Otro factor en el proceso de combustión que afecta dramáticamente la producción de NOx involucra lo que los investigadores llaman la riqueza de la mezcla de combustible, es decir, la proporción de combustible con respecto al aire a medida que se produce la combustión en el motor. Los motores más ricos tendrán moléculas con más grupos metilo, Ruscic dijo:que tienden a promover la formación de NOx.

"Estamos llegando a un punto en el que entendemos bastante bien la producción de NOx, ", dijo Ruscic." Es realmente un buen ejemplo del triunfo de la ciencia comunitaria ".

"Es como armar un rompecabezas en el que algunas de las piezas parecen encajar pero aún no se han pintado, ", dijo Klippenstein." Nuestro papel es descubrir cómo pintar algunas piezas más para que nuestros colaboradores puedan armar la imagen mejor ".

El estudio, "Modelado de la química del nitrógeno en combustión, "apareció el 22 de febrero en Progreso en la ciencia de la energía y la combustión .