Investigadores de Trinity y TOTAL han diseñado, sintetizado y probado nuevos aditivos que aumentan la eficiencia del combustible.

Dirigido por el profesor Stephen Dooley en Trinity's School of Physics, los investigadores de Trinity emprendieron el proyecto como resultado de un concurso abierto de TOTAL, donde su propuesta acogió varias solicitudes de equipos de investigación de todo el mundo.

La investigación fue financiada por TOTAL Marketing Services y apoyada por MaREI, el Science Foundation Ireland Research Centre for Energy, Clima y Marino.

El trabajo científico realizado por Trinity se centró en determinar sistemáticamente qué hace que algunas estructuras moleculares sean mejores impulsores de octanaje que otras. Modificando estas estructuras y agregando componentes moleculares como si fueran piezas de LEGO, los investigadores pudieron calcular si una estructura dada cumplía con los principios teóricos para convertirse en un potenciador de octanaje eficiente.

El transporte mundial sigue dependiendo de los motores de combustión interna

A raíz de los recientes escándalos de emisiones, La investigación de mercado actual indica que las ventas de motores de combustión interna alcanzaron su punto máximo en 2018 y que, a partir de ahora, las ventas de automóviles eléctricos superarán lentamente a los automóviles que funcionan con combustibles fósiles. En años recientes, muchos fabricantes de automóviles han anunciado planes ambiciosos para electrificar su oferta, principalmente mediante la hibridación con motores de combustión interna.

Sin embargo, Todavía existen algunos riesgos tecnológicos y de asequibilidad para esta transición. La realidad es que más del 90% de las ventas de automóviles nuevos todavía se basan en motores de combustión interna como tren de potencia principal. Aunque se está llevando a cabo la electrificación, es poco probable que tenga un impacto significativo en las emisiones durante la próxima década.

Además, hay otros modos de transporte, como aviación o marítima, donde la electrificación simplemente no es una opción ahora. Sin embargo, todavía podemos marcar la diferencia mediante el uso de aditivos en ubicuos, combustibles líquidos asequibles. Los aditivos para combustibles pueden llegar a ser particularmente importantes si se aplican a los biocombustibles, que ya tienen un bajo potencial de gases de efecto invernadero.

Profesor Stephen Dooley, investigador principal en ciencias de la energía en Trinity, dice, "Nos arriesgamos a perder importantes objetivos de emisiones si no exploramos más soluciones que permitan que los vehículos sean más eficientes y menos dañinos para el medio ambiente. Teniendo en cuenta que los combustibles líquidos se utilizan para casi todo el transporte de vehículos en todo el mundo, Incluso pequeñas mejoras en la eficiencia tendrán impactos globales significativos, especialmente en los países más pobres donde la movilidad eléctrica no es una opción.

"Particularmente, este último punto es importante si nos tomamos en serio el CO ₂ mitigación y justicia climática. Aditivos de este tipo, y los métodos que desarrollamos para descubrirlos, serán herramientas importantes en la transición al uso a gran escala de bajas emisiones de CO ₂ biocombustibles ".

Aditivos para combustible

Los aditivos de combustible se utilizan ampliamente para mejorar las propiedades técnicas de los combustibles, permitiéndoles ser ambientalmente seguros y funcionar bien en el motor. Los aditivos típicos van desde tintes simples, para distinguir diferentes tipos de combustibles, a los antioxidantes para prevenir la degradación, y potenciadores de octanaje para hacerlos más eficientes.

De estos, Los aditivos que aumentan el octanaje son los más buscados, ya que permiten que el vehículo avance más con el mismo volumen de gasolina al controlar mejor la forma en que el motor quema el combustible.

Aunque los potenciadores de octanaje se utilizan ampliamente, actualmente no existe un conocimiento completo sobre su mecanismo de acción molecular. La innovación en este espacio tiende a identificarse mediante ensayo y error ciegos, en lugar de un estudio científico sistemático.

La mayoría de los desafíos técnicos requieren competencias de investigación multidisciplinarias. Por ejemplo, el equipo de Trinity incluía especialistas técnicos en Termodinámica Molecular, Química sintética, Resonancia Magnética Nuclear y Aprendizaje Automático y Modelado Matemático.

El equipo de Trinity (el profesor Stephen Dooley, Dr. Andrew Ure, Dr. Manik Ghosh, Dr. John O Brien), adaptó las teorías preexistentes de cinética de reacciones químicas y termodinámica molecular para su uso con técnicas de aprendizaje automático más modernas, haciendo uso de las instalaciones de supercomputación del Irish Centre for High End Computing (ICHEC).

Esto les permitió identificar muchos aditivos potenciales, pero sólo se eligieron para los arriesgados y difíciles estudios experimentales aquellos que sugerían los cálculos teóricos tenían los mejores atributos.

Dr. Denis Lançon, Coordinador TOTAL de investigación colaborativa con universidades, dijo, "Los resultados de la investigación que han surgido de esta colaboración han sido excelentes. Los resultados son relevantes para una serie de unidades de negocio existentes en la empresa y ya se ha debatido cómo integrar este conocimiento en diferentes funciones. El equipo de Trinity participó de manera muy proactiva con nuestro personal de investigación y logró entregar un ambicioso plan de investigación a tiempo ".

Dr. Juan Valverde, gestión del desarrollo empresarial y la innovación en Trinity Research &Innovation, dice, "Trinity puede ayudar a las empresas interesadas en hacer la transición a una economía con bajas emisiones de carbono. A través del compromiso con Trinity, Los socios de la industria pueden beneficiarse de la experiencia académica de renombre mundial, propiedad intelectual de vanguardia e infraestructura de clase mundial. A cambio, nuestros académicos están expuestos a desafíos reales de la industria que motivan e inspiran su trabajo e ideas ".