Les scientifiques du NREL, avec des collègues de l'Université de Yale, Laboratoire National d'Argonne, et le Laboratoire national d'Oak Ridge, font partie de l'initiative de co-optimisation des carburants et des moteurs (Co-Optima) du ministère de l'Énergie. Les recherches de Co-Optima se concentrent sur l'amélioration de l'économie de carburant et des performances des véhicules tout en réduisant les émissions.

« Si vous regardez la biomasse, 30% c'est de l'oxygène, " a déclaré Derek Vardon, ingénieur de recherche senior au NREL et auteur correspondant d'un nouvel article détaillant le projet de recherche Co-Optima. "Si nous pouvons trouver des moyens intelligents de le garder et d'adapter la façon dont il est incorporé dans le carburant, vous pouvez tirer beaucoup plus de la biomasse et améliorer les performances du carburant diesel. » La molécule, 4-butoxyheptane, contient de l'oxygène tandis que le carburant diesel conventionnel dérivé du pétrole est composé d'hydrocarbures. La présence d'oxygène réduit considérablement la tendance intrinsèque à l'encrassement du combustible lors de la combustion.

Le papier, « Production de biomélange diesel d'éther à performances optimisées par conception a priori, " apparaît dans le journal Actes de l'Académie nationale des sciences . Les co-auteurs de Vardon de NREL sont Nabila Huq en tant que premier auteur, avec les co-auteurs Xiangchen Huo, Glenn Hafenstine, Stéphane Tifft, Jim Stunkel, Comte Christensen, Gina Fioroni, Lisa Fouts, Robert McCormick, Matthieu Wiatrowski, Marie Biddy, Teresa Alleman, Pierre Saint-Jean, et Seonah Kim.

Les chercheurs ont utilisé des molécules dérivées de la tige de maïs comme point de départ d'un éventail de candidats combustibles potentiels. D'ici, ils se sont appuyés sur des modèles prédictifs pour déterminer quelles molécules seraient les meilleures à mélanger avec et à améliorer le diesel traditionnel. Les molécules ont été présélectionnées sur la base d'attributs ayant des implications allant de la santé et de la sécurité à la performance.

« Dans le but de développer des biocarburants de remplacement qui fonctionnent avec notre infrastructure existante, " Vardon a dit, "Il existe de nombreuses règles et réglementations qu'un carburant doit respecter. Cela élimine beaucoup de molécules prometteuses car elles peuvent être excellentes dans certaines propriétés mais échouer dans d'autres. Pendant que nous effectuons ce processus, il a commencé à devenir clair quelles molécules pourraient être des carburants efficaces."

L'intention est de mélanger la molécule de 4-butoxyheptane dans du carburant diesel à un mélange de 20 à 30 %. Les premiers résultats suggèrent le potentiel d'amélioration de la qualité de l'allumage, réduire l'encrassement, et améliorer l'économie de carburant du diesel de base à ces niveaux de mélange.

Des recherches supplémentaires sont nécessaires, Huq a dit, y compris tester le bioblendstock dans un moteur réel et produire le carburant dans un processus intégré directement à partir de la biomasse.

"Cette première étape consistait simplement à voir ce qui pourrait atteindre le sommet en ce qui concerne les propriétés du carburant, " dit-elle. " Alors il demandait, pouvons-nous faire l'un de ceux-ci? La molécule qui semblait la plus prometteuse était le 4-butoxyheptane, et nous avons réussi à le produire et à le caractériser. » La molécule ne correspondait pas exactement aux propriétés prédites du carburant, mais s'en approchait suffisamment pour atteindre les améliorations de performances souhaitées.

Une analyse économique et du cycle de vie a révélé que le carburant oxygéné pourrait être compétitif par rapport au diesel pétrolier et entraîner des réductions significatives des gaz à effet de serre si le processus donne également un co-produit de grande valeur tel que l'acide adipique, qui est utilisé dans la fabrication du nylon.