di Paolo Travisi
Biocarburanti, nuovo metodo per bruciare in modo ottimale miscele di glicerolo e metanolo
Una nuova tecnologia per la combustione efficiente dei biocarburanti con emissioni prossime allo zero. La ricerca condotta da un gruppo di scienziati della Baylor University del Cornerstone Atomization and Combustion Lab negli Stati Uniti potrebbe costituire una soluzione interessante e stabilire un nuovo standard per le soluzioni energetiche sostenibili. Lo studio ha svelato un metodo pionieristico per la combustione ultra pulita dei biocarburanti, utilizzando un rivoluzionario iniettore Swirl Burst per bruciare miscele di glicerolo/metanolo, carburanti solitamente difficili da bruciare a causa della loro elevata viscosità.
Biodiesel, numeri record in Ue: circa 14,11 milioni di tonnellate prodotte nel 2018
Nella lotta al riscaldamento globale, il ricorso a biocarburanti con emissioni molto basse e prossime allo zero è aumentato, ed il biodiesel è diventato un combustibile alternativo grazie alle sue proprietà vicine al diesel convenzionale: nell’Unione Europea, infatti, la produzione di biodiesel è aumentata da 6,129 milioni di tonnellate nel 2007 a 14,11 milioni di tonnellate nel 2018. Ma la combustione pulita dei combustibili liquidi non è determinata solo dalla sua composizione chimica – come un ciclo chiuso del carbonio dei biocarburanti – ma anche dal complicato processo fisico-chimico della combustione a spruzzo.
Un’atomizzazione efficace produce spruzzi fini che evaporano rapidamente, portando a una miscelazione omogenea di vapore di carburante e aria, quindi alla combustione premiscelata pulita di combustibili liquidi con emissioni prossime allo zero o emissioni nette pari a zero quando i combustibili sono di origine biologica con ciclo chiuso del carbonio.
Biocarburanti, quali differenze con gli iniettori convenzionali?
Sfortunatamente, gli iniettori convenzionali non riescono a bruciare in modo completo i grandi legamenti di questi combustibili molto viscosi, producendo elevate emissioni inquinanti come fuliggine, monossido di carbonio tossico, ossidi di azoto e idrocarburi incombusti. Poiché i carburanti ad alta viscosità bruciano in modo incompleto, è necessario bruciare una maggiore massa di carburante per ottenere la stessa potenza termica rispetto ai carburanti convenzionali a bassa viscosità come il diesel, oppure sarà necessaria più energia per preriscaldare i carburanti per ridurre la viscosità.
Questo nuovo studio esplora la combustione di miscele di carburante altamente ossigenate per ridurre l’impronta di carbonio utilizzando un nuovo iniettore a doppio fluido con comprovata tolleranza all’elevata viscosità e flessibilità del carburante, denominato iniettore Swirl Burst, che utilizza un nuovo concetto di atomizzazione bifase per generare immediatamente goccioline fini. “La ricerca attuale dimostra come i rifiuti organici viscosi possono essere trasformati in energia pulita grazie alla tecnologia di combustione della Baylor”, ha affermato l’autore principale Lulin Jiang, professore associato di ingegneria meccanica presso la Baylor School.
Iniettore in grado di trasformare economia dei biocarburanti
Secondo i ricercatori americani la capacità dell’iniettore di gestire il glicerolo senza richiedere costosi preriscaldamenti o lavorazioni del carburante potrebbe trasformare l’economia dei biocarburanti, promuovendo al contempo un processo di economia circolare e riducendo l’impronta di carbonio per la generazione di energia. “Essere in grado di trasformare i rifiuti, come il glicerolo di scarto, in energia rinnovabile conveniente promuove la resilienza energetica e l’equità energetica per i gruppi economicamente svantaggiati in un clima che cambia”, ha affermato Jiang.
Test su 3 miscele: efficienza di combustione superiore al 90%
Nel dettaglio gli scienziati della Baylor hanno testato tre diverse miscele di carburante, dosando il rapporto tra glicerolo e metanolo, con queste proporzioni: 50/50, 60/40 e 70/30. Tutte le miscele hanno raggiunto un’efficienza di combustione superiore al 90%, inclusa la combustione completa con la miscela 50/50, con emissioni di CO prossime allo zero, anche in configurazioni di combustione non preriscaldate.
“La dimostrata tolleranza all’elevata viscosità e la flessibilità della tecnologia in termini di carburante indicano che non solo il glicerolo di scarto, ma anche gli oli di origine viscosi del biodiesel e altri bio-oli di scarto possono essere utilizzati direttamente per la produzione di energia senza ulteriore elaborazione, riducendo significativamente i costi del biocarburante e stimolandone potenzialmente un’ampia applicazione”, ha affermato Jiang.
Lo studio è stato pubblicato sulla rivista scientifica Fuel.