Accelerare la ricerca sui biocarburanti
L’adozione di biocarburanti alternativi altamente efficienti e a basse emissioni ha appena ricevuto una spinta grazie alle sovvenzioni del Dipartimento dell’Energia per un valore di 7 milioni di dollari annunciate all’inizio di questo mese.
L’Università della Florida centrale ha ottenuto due sovvenzioni del valore di oltre 1,25 milioni di dollari, che aiuteranno il Dipartimento dell’Energia ad accelerare l’introduzione di carburanti alternativi ad alte prestazioni, accessibili, scalabili e sostenibili, da utilizzare nei motori dei veicoli ad alta efficienza e basse emissioni. L’UCF e altre sette squadre hanno vinto un totale di otto sovvenzioni.
La competizione è stata dura e il team UCF ha battuto centinaia di altri team multi-universitari. Anche il Massachusetts Institute of Technology, per esempio, ha vinto con successo una borsa di studio. Il suo team comprende il professor Subith Vasu, professore di ingegneria dell’UCF, che lavora anche lui con il team dell’UCF.
“Siamo onorati ed entusiasti di ricevere due degli otto premi di questo programma altamente competitivo”, ha dichiarato Debra Reinhart, vicepresidente associato per la ricerca e la borsa di studio. “Questi premi ci collocano in un gruppo d’élite di ricercatori che stanno aprendo la strada verso la massimizzazione dell’efficienza nell’uso dei carburanti, riducendo al minimo l’impatto ambientale”.
L’agenzia federale ha annunciato i premi nell’ambito della sua iniziativa “Co-Optimization of Fuels and Engines”, che “mira a trasformare simultaneamente sia i carburanti per il trasporto che i veicoli al fine di massimizzare le prestazioni e l’efficienza energetica, ridurre al minimo l’impatto ambientale e accelerare l’adozione diffusa di strategie di combustione innovative”.
Ma la sfida non è solo trovare il miglior carburante che funzioni con motori ad alte prestazioni. Per ottenere un’adozione diffusa, ci sono molte altre sfide che devono essere risolte. Ad esempio, il nuovo carburante può essere convogliato nelle stazioni senza perdite nel terreno circostante e senza danneggiare l’ambiente? Saranno necessarie guarnizioni speciali nei motori o nei punti di distribuzione per proteggere le parti del motore e gli esseri umani dai fumi?
Il progetto dell’UCF non si limiterà a esaminare la fattibilità dei composti e il loro potenziale utilizzo in motori ad alte prestazioni, ma il team sottoporrà i composti a nove test che forniranno informazioni sulla probabilità di poter produrre e fornire i carburanti alternativi in modo sicuro, efficiente ed economico.
“Ci occuperemo di centinaia di composti”, ha detto il professor Kareem Ahmed, assistente tecnico dell’UCF, che è il ricercatore principale del progetto guidato dall’UCF. “Alcuni di essi non sono mai stati testati, quindi li sottoporremo a una serie di test per esplorare e valutare l’atomizzazione degli spruzzi di carburante, la topologia della fiamma, la velocità della fiamma, l’autoaccensione, la volatilità, la viscosità, la fuliggina/raffreddamento e la compatibilità”.
Questi test forniranno le informazioni DOE che aiuteranno l’agenzia e i produttori di motori a determinare quali combustibili potrebbero essere buoni da perseguire per un ulteriore sviluppo.
L’esperienza dell’UCF con studi simili sui carburanti per motori aeronautici ha contribuito a posizionare l’università per essere competitiva, ha detto Ahmed. E il Center for Advanced Turbomachinery and Energy Research del campus principale è posizionato per testare e fornire i dati.
“Questo sforzo mira alla caratterizzazione olistica o globale dei biocarburanti o di qualsiasi altro carburante alternativo”, ha detto il professore di ingegneria dell’UCF e direttore del CATER Jayanta Kapat. Anche lui è un membro del team. “La maggior parte degli sforzi di ricerca precedenti sono stati finalizzati alla produzione di carburanti e/o alla valutazione di alcune proprietà. Tuttavia, le applicazioni automobilistiche e la logistica di fornitura e consegna richiedono che una pletora di proprietà sia all’interno delle gamme prescritte per poter classificare tale carburante come un sostituto ‘drop-in’. Questa è la necessità che questo progetto affronterà”.
Kapat ha detto di ritenere che questo sia il primo sforzo di caratterizzazione olistica o globale dei biocarburanti in un’università statunitense.
Anche il lavoro del Vasu con il MIT è unico. Il progetto costruirà modelli al computer per prevedere la chimica di combustione dei biocarburanti proposti, che potranno poi essere utilizzati per determinare quali dei carburanti proposti avranno prestazioni elevate nei motori avanzati. Il ruolo di Vasu sarà quello di fornire i dati degli esperimenti nel suo laboratorio, che alimenteranno i modelli informatici.
“Il MIT è un pioniere in questo campo dei modelli generati dal computer”, ha detto Vasu. “Sono le principali persone che lo fanno in questo paese. Sono felice di collaborare con loro”. Gli esperimenti con tubi d’urto nel mio laboratorio forniranno dati per calibrare i loro modelli e, si spera, accelerare il processo di ricerca delle migliori opzioni di carburante tra un mare di centinaia”.
Vasu lavorerà anche nella squadra guidata dall’UCF.
Il ricercatore dell’UCF Richard Blair, che è anche membro del CATER e del Cluster dell’UCF per la progettazione razionale dei catalizzatori per applicazioni energetiche e propulsione, sta mettendo a disposizione del progetto la sua esperienza nella caratterizzazione chimica e fisica dei combustibili. Il lavoro di Blair fornirà una nuova visione delle proprietà che dipendono dalla temperatura dei combustibili equivalenti alla benzina.
“Abbiamo visto che i combustibili bio-derivati possono avere differenze di composizione che aggiungono sfide alla realizzazione di un combustibile drop-in”, ha detto Blair.
Ahmed ha detto che lo sviluppo di questa tecnologia è fondamentale non solo per il bene della scienza, ma anche per la sicurezza della nazione e per il futuro economico della nazione.
“La combustione della benzina e del gasolio è la fonte dominante della produzione di energia per l’industria automobilistica”, ha detto. “C’è un ampio desiderio di sviluppare carburanti alternativi e carburanti miscelati per la combustione automobilistica nel prossimo futuro”. L’esaurimento della disponibilità di carburanti ha avuto un’influenza destabilizzante sulla sicurezza economica della nazione, mentre le emissioni di anidride carbonica derivanti dalla combustione continuano ad avere un impatto sull’ambiente. In questo contesto, c’è una necessità critica di esplorare e implementare questi biocarburanti alternativi nei sistemi di combustione che hanno un’elevata efficienza di conversione e un impatto ambientale minimo”.
