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ENERGÍA. ¿Diésel "verde" como mejor solución para el transporte por carretera de larga distancia?

 


Los motores diésel superan con creces a los motores de gasolina cuando se trata de kilómetros por litro de combustible para camiones de carga pesada. Y gracias a los avances en la tecnología, los motores diésel actuales emiten niveles mucho más bajos de contaminantes, incluidas las partículas y los óxidos de nitrógeno (NO x ), que antes.

Debido a que los camiones pesados ​​son más difíciles de electrificar que los vehículos de pasajeros, reducir aún más las emisiones de  incluidos los gases de efecto invernadero (GEI), ayudará a mejorar la calidad del aire y la intensidad de carbono del transporte de servicio mediano y pesado.

Un nuevo informe de la iniciativa Co-Optima del Departamento de Energía de EE.UU. (DOE) identifica las 13 principales mezclas de combustibles diésel a partir de recursos de biomasa que podrían reducir  de los vehículos diésel de servicio mediano a pesado. Las 13 mezclas principales incluyen hidrocarburos, ésteres y éteres que tienen el potencial de reducir las emisiones de GEI en al menos un 60% y producirse a un costo competitivo.

Las mezclas de materiales también podrían hacer que el sistema de control de emisiones sea más simple y menos costoso de operar. Juntas, las mejoras podrían traducirse en menores costos para la industria y los consumidores.

"Reducir las emisiones del motor puede ser más barato de operar y potencialmente un poco más eficiente, y el uso de mezclas hechas de biomasa y desechos significa menores emisiones de GEI desde el pozo hasta las ruedas", dijo Dan Gaspar, investigador de bioenergía del Pacific Northwest National Laboratory ( PNNL) y autor principal del informe.

Co-Optima significa Co-Optimización de Combustibles y Motores y es una colaboración entre múltiples laboratorios, universidades e industrias nacionales del DOE para acelerar el desarrollo de biocombustibles asequibles, escalables y sostenibles junto con motores de vehículos de alta eficiencia y bajas El trabajo está patrocinado por la Oficina de Tecnologías de Vehículos y la Oficina de Tecnologías de Bioenergía del DOE.

Las 13 mezclas de materiales de alto rendimiento con potencial para reducir los criterios y las emisiones de GEI comprenden 6 hidrocarburos, 3 ésteres y 4 éteres. Fuente: Dan Gaspar, Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico


Analizando las alternativas

Gaspar, quien lidera la iniciativa Co-Optima, coordinó el desarrollo del informe, fusionando las contribuciones de más de tres docenas de investigadores de nueve laboratorios nacionales, incluido el PNNL. El equipo se centró en mezclas de materiales para mejorar la operatividad en climas fríos, garantizar un buen rendimiento de combustión, reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y reducir el  .

Las partículas y el NOx son dos criterios de emisión regulados por la Agencia de Protección Ambiental de EE.UU. junto con los ajustes menores del funcionamiento del motor, la reducción del hollín producido en el motor también puede disminuir la producción de NOx .

Para determinar sus 13 mezclas principales, los investigadores primero realizaron modelos, experimentos a pequeña escala y pruebas de un solo cilindro para establecer valores objetivo de propiedades clave del combustible para reducir la producción de hollín y mejorar la operatividad del motor. Estas propiedades incluyen el índice de cetano, una medida de la rapidez con la que se enciende el combustible; la propensión a generar hollín relacionado con las emisiones de criterio; operaciones en climas fríos: una limitación clave de las mezclas de biodiésel actuales;  más energía por galón significa menos volumen necesario.

Luego, los investigadores utilizaron métodos computacionales y experimentales para seleccionar miles de mezclas de materiales en comparación con los valores objetivo para determinar cuál de ellos tenía el mayor potencial para mejorar el rendimiento y reducir las emisiones. 

Para evaluar el potencial de diferentes clases de moléculas para reducir el hollín y el NOx , el equipo llevó a cabo pruebas en motores de un solo cilindro, incluidos motores convencionales y un nuevo tipo de  llamado inyección de combustible por conductos. A continuación, el equipo realizó análisis tecno-económicos y de ciclo de vida de los candidatos más prometedores para evaluar su potencial de mercado, escalabilidad y sostenibilidad.

Los resultados proporcionan una base científica sólida para explorar la producción a gran escala de las mezclas de materiales más prometedoras para las pruebas en motores de varios cilindros.

Más información: Daniel Gaspar et al, Top 13 Blendstocks Derived from Biomass for Mixing-Controlled Compression-Ignition (Diesel) Engines: Bioblendstocks with Potential for Decreased Emissions and Improved Operability, (2021). DOI: 10.2172/1806564

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