Forskning giver potentielt bioblendstock til dieselbrændstof

NREL-forskerne, sammen med kolleger på Yale University, Argonne National Laboratory, og Oak Ridge National Laboratory, er en del af Energiministeriets Co-Optimization of Fuels &Engines (Co-Optima) initiativ. Co-Optimas forskning fokuserer på at forbedre brændstoføkonomien og køretøjets ydeevne og samtidig reducere emissionerne.

"Hvis man ser på biomasse, 30% af det er ilt, " sagde Derek Vardon, en senior forskningsingeniør ved NREL og tilsvarende forfatter til et nyt papir, der beskriver Co-Optima forskningsprojektet. "Hvis vi kan finde ud af smarte måder at holde det omkring og skræddersy, hvordan det er inkorporeret i brændstoffet, du kan få meget mere ud af biomasse og forbedre ydeevnen af ​​dieselbrændstof." Molekylet, 4-butoxyheptan, indeholder ilt, mens konventionel dieselolie består af kulbrinter. Tilstedeværelsen af ​​oxygen reducerer betydeligt brændstoffets iboende tilsodningstendens ved forbrænding.

Papiret, "Performance-fordelt ether diesel bioblendstock produktion af a priori design, " står i journalen Proceedings of the National Academy of Sciences . Vardons medforfattere fra NREL er Nabila Huq som første forfatter, med medforfatterne Xiangchen Huo, Glenn Hafenstine, Stephen Tifft, Jim Stunkel, Jarl Christensen, Gina Fioroni, Lisa Fouts, Robert McCormick, Matthew Wiatrowski, Mary Biddy, Teresa Alleman, Peter St. John, og Seonah Kim.

Forskere brugte majsstover-afledte molekyler som udgangspunkt for en række potentielle brændstofkandidater. Herfra, de var afhængige af prædiktive modeller for at bestemme, hvilke molekyler der ville være bedst at blande med og forbedre traditionel diesel. Molekylerne blev forhåndsscreenet baseret på egenskaber med implikationer, der spænder over sundhed og sikkerhed til ydeevne.

"Med det mål at udvikle drop-in biobrændstoffer, der fungerer sammen med vores eksisterende infrastruktur, " sagde Vardon, "der er en masse regler og regler derude, som et brændstof skal opfylde. Det eliminerer en masse lovende molekyler, fordi de kan være gode i visse egenskaber, men fejle i andre. Mens vi er i gang med denne proces, Det begyndte at blive klart, hvilke molekyler der kunne være succesfulde brændstoffer."

Hensigten er at blande 4-butoxyheptan-molekylet i dieselbrændstof ved en blanding på 20%-30%. De første resultater tyder på potentialet for at forbedre tændingskvaliteten, reducere tilsodning, og forbedre brændstoføkonomien for basisdieselen ved disse blandingsniveauer.

Yderligere forskning er nødvendig, Huq sagde, herunder test af bioblendstock i en egentlig motor og fremstilling af brændstoffet i en integreret proces direkte fra biomasse.

"Det første skridt var bare at se, hvad der kunne stige til toppen, hvad angår brændstofegenskaber, sagde hun. Så spurgte den, kan vi lave nogen af ​​disse? Det molekyle, der så mest lovende ud, var 4-butoxyheptan, og vi var i stand til at producere og karakterisere det med succes." Molekylet matchede ikke nøjagtigt de forudsagte brændselsegenskaber, men kom tæt nok på til at opfylde de ønskede præstationsforbedringer.

En økonomisk og livscyklusanalyse afslørede, at iltbrændstoffet kunne være omkostningskonkurrencedygtigt med petroleumsdiesel og resultere i betydelige drivhusgasreduktioner, hvis processen også giver et højværdi biprodukt såsom adipinsyre, som bruges til fremstilling af nylon.