El cambio a combustibles renovables podría reducir significativamente las emisiones de escape de óxidos de nitrógeno tóxicos (NOx) y reducir las emisiones globales de gases de efecto invernadero. Los investigadores de KAUST han combinado el análisis por computadora con mediciones de concentración de NOx basadas en láser para comprender las vías de producción de NOx en diferentes tipos de combustible. Los resultados pueden inspirar nuevas formas de mitigar las emisiones de NOx, dicen los investigadores.

Mucho antes de que el cambio climático centrara la atención mundial en las emisiones de carbono de los vehículos, los reguladores estaban tomando medidas drásticas contra los NOx debido a su efecto perjudicial sobre la calidad del aire. "Controlar las emisiones de óxidos de nitrógeno sigue siendo un verdadero desafío, con restricciones cada vez más estrictas sobre los automóviles, camiones y aviación, "dice William Roberts, quien dirige el Centro de Investigación de Combustión Limpia de KAUST. "Estamos continuamente buscando combustibles emergentes y tratando de desarrollar mecanismos cinéticos químicos para predecir la formación de NOx".

En el último estudio, Roberts y sus colegas examinaron las emisiones de NOx de los combustibles de alcohol, como el etanol. Estos combustibles renovables han ganado atención porque son potencialmente neutrales en carbono, pero también producen menores emisiones de NOx que los combustibles fósiles convencionales. Los óxidos de nitrógeno pueden producirse por diversas vías, cada uno de los cuales domina una etapa diferente de combustión, dice Myles Bohon, quien contribuyó al estudio durante su doctorado. antes de unirse a Technische Universität Berlin. "Al comprender estas vías y su importancia relativa, resulta más fácil desarrollar técnicas de mitigación de NOx, "Dice Bohon.

Los investigadores utilizaron fluorescencia inducida por láser plano (PLIF) para medir la producción de NOx en toda la llama. comparando los combustibles de alcohol con un sustituto de combustibles fósiles de alcanos. La técnica ayudó al equipo a diferenciar las vías de producción de NOx no térmicas, que dominan temprano en la llama, de las vías de producción térmica de NOx, que ocurren principalmente en la región post-llama de alta temperatura.

"Estos tipos de mediciones directas son bastante difíciles de realizar, ", dice Bohon." Pero son importantes porque muestran directamente las diferencias en la formación de NO no térmico entre las dos clases de combustibles. "Se produjo hasta un 50 por ciento menos de NO no térmico en las llamas de alcohol, los investigadores observaron. También desarrollaron un algoritmo para identificar aún más las diferencias específicas de contribución de la vía de NOx entre los combustibles de alcohol y alcanos.

"Los combustibles de alcohol definitivamente tienen aplicaciones en motores de combustión interna, donde se agregan alcoholes, en particular etanol, a la gasolina, ", dice Bohon." Existe un gran potencial para usar mezclas de combustibles para mitigar los NOx, " él añade.

Los investigadores de KAUST continúan perfeccionando su comprensión mecanicista de la producción de NOx, validando sus modelos utilizando diagnósticos basados ​​en láser, para "predecir, comprender y eventualmente mitigar las emisiones de NOx, "Dice Roberts.