به گزارش «سای‌تک‌دیلی» (SciTechDaily)، یک تیم پژوهشی در دانشگاه فدرال فناوری اوِری (Federal University of Technology Owerri) در نیجریه توجه‌ها را به روشی امیدوارکننده برای کاهش آلودگی موتور‌های دیزل بدون کاهش توان خروجی موتور جلب کرده است.

این گروه در ارزیابی مطالعات جهانی در زمینه فناوری امولسیون آب در دیزل (WiDE)، دریافت که افزودن مقادیر اندکی آب به سوخت دیزل می‌تواند انتشار آلاینده‌های مضر را به شدت کاهش دهد و در عین حال کارایی کلی موتور را حفظ یا در برخی موارد بهبود بخشد.

موتر‌های دیزل

موتور‌های دیزل به علت قدرت و قابلیت اطمینان، همچنان در حمل‌ونقل، کشاورزی و بسیاری از فعالیت‌های صنعتی نقش مرکزی دارند. با وجود این مزایا، آنها مقدار قابل‌توجهی آلاینده منتشر می‌کنند؛ مانند اکسید‌های نیتروژن و ذرات معلق که هر دو در تشکیل مه‌دود، مشکلات تنفسی و گرمایش محیطی نقش دارند.

اگرچه سامانه‌های کنترل انتشار گاز‌های گلخانه‌ای مانند مبدل‌های کاتالیزوری و فیلتر‌های ذرات می‌توانند به کاهش این آلاینده‌ها کمک کنند، اما آنها هزینه و پیچیدگی مکانیکی اضافی را به همراه دارند. بر أساس تجزیه و تحلیل جدید، فناوری امولسیون آب در دیزل (WiDE) گزینه‌ای ساده‌تر و پاک‌تر ارائه می‌دهد که می‌تواند با موتور‌های دیزل فعلی بدون نیاز به بازطراحی سازگار شود.

فناوری امولسیون آب در دیزل (WiDE) چگونه کار می‌کند؟

رویکرد امولسیون آب در دیزل (WiDE) شامل پراکندن قطرات بسیار ریز آب درون سوخت گازوئیل با کمک مواد فعال سطحی (سورفکتانت‌ها) است که مخلوط را تا شصت روز پایدار نگه می‌دارند. هنگام احتراق این مخلوط، آب به‌سرعت به بخار تبدیل می‌شود و انفجار‌های ریز (micro-explosions) ایجاد می‌کند که اختلاط هوا و سوخت را تقویت می‌کند. این پدیده دما‌های اوج حاصل از احتراق را کاهش می‌دهد که به نوبه خود تشکیل اکسید‌های نیتروژن را محدود می‌کند. هم‌زمان، تعامل بهتر هوا و سوخت به سوختن کامل‌تر سوخت منجر می‌شود و در نتیجه دوده و انتشار ذرات کاهش می‌یابد. 

کاهش انتشار و افزایش کارایی

مطالعاتی که توسط پژوهشگران مرور شده، نشان داد استفاده از امولسیون آب در دیزل (WiDE) می‌تواند اکسید‌های نیتروژن را تا ۶۷ درصد و ذرات معلق را تا ۶۸ درصد در مقایسه با سوخت گازوئیل معمولی کاهش دهد. علاوه بر انتشار پاک‌تر، بسیاری از آزمایش‌ها نیز نشان دادند موتور‌هایی که با این امولسیون کار می‌کنند، بازده حرارتی ترمز بالاتری به‌دست آورده‌اند؛ به این معنی که سوخت را مؤثرتر به توان مکانیکی تبدیل می‌کنند. 

نقش مواد فعال سطحی (سورفکتانت‌ها) و پایداری امولسیون

این مطالعه همچنین نقش سورفکتانت‌ها را بررسی کرد؛ مواد شیمیایی‌ای که اجازه می‌دهند آب و دیزل به‌طور یکنواخت مخلوط بمانند. انتخاب و غلظت مناسب سورفکتانت برای حفظ پایداری امولسیون حیاتی است و این پایداری هم بر عملکرد و هم بر ایمنی تأثیر می‌گذارد. پژوهشگران دریافتند فرمولاسیون‌هایی که از ترکیب چند سورفکتانت استفاده می‌کنند، بهترین پایداری و نتایج احتراقی را ارائه می‌دهند.

پتانسیل آینده و نیاز‌های پژوهشی

در حالی که فناوری امولسیون آب در دیزل (WiDE) پتانسیل بزرگی نشان می‌دهد، نویسندگان توصیه می‌کنند کار‌های بیشتری برای بهینه‌سازی انتخاب سورفکتانت و مطالعه اثرات بلندمدت امولسیون‌ها بر قطعات موتور انجام شود. آنها همچنین تاکید می‌کنند که این فناوری می‌تواند مکمل سایر فناوری‌های پاک مانند بیودیزل (زیست‌دیزل) و سامانه‌های پیشرفته کنترل انتشار گاز‌های گلخانه‌ای در دستیابی به اهداف جهانی آب‌وهوا و کیفیت هوا باشد.