Un additif pour carburant conventionnel composé de composés organiques oxygénés pourrait aider à réduire le rejet de polluants dans l'atmosphère lors de la combustion de carburants fossiles. Les chercheurs de KAUST ont maintenant établi comment ces additifs potentiels se décomposent dans des conditions pertinentes pour la combustion.

Le choix d'un additif approprié pour un mélange de carburant repose sur une bonne compréhension de son comportement cinétique dans des conditions de combustion. En raison de leur capacité à brûler proprement, des composés organiques qui contiennent plus de 33 % d'oxygène en masse sont récemment apparus comme des additifs potentiels pour les mélanges de carburants conventionnels.

Spécifiquement, carbonate de diéthyle (DEC), qui comprend 40,6 % d'oxygène en masse, devrait faciliter la combustion propre des carburants diesel. Aussi, grâce à son point d'ébullition élevé, il peut réduire la volatilité des carburants mélangés, ce qui est souhaitable par temps chaud pour minimiser l'accumulation de vapeur qui bloque les conduites de carburant. Cependant, sa décomposition thermique reste mal connue.

Pour combler ce manque de connaissances, Binod Raj Giri et ses collaborateurs ont maintenant évalué les effets de la pression et de la température sur la décomposition du DEC. Avec des collaborateurs de l'Université de Miskolc, Hongrie, les chercheurs ont évalué la cinétique de décomposition de la DEC en suivant l'évolution de l'éthylène, l'un des produits de la réaction, en temps réel à l'aide d'un laser à gaz CO2 accordable. "Nous avons soigneusement sélectionné la longueur d'onde du laser pour minimiser les interférences d'autres intermédiaires de réaction, " dit le doctorant, Mohammed Al-Abbad, qui a effectué ces expériences dans l'installation de tubes à chocs à basse pression de l'Université.

Les chercheurs ont combiné des expériences avec des calculs théoriques pour "fournir une image cinétique détaillée et fiable de la décomposition et de ses produits, " dit Giri.

L'équipe de Giri avait précédemment découvert que le groupe fonctionnel carboxylate avait un faible effet sur la décomposition des esters organiques appelés propionate d'éthyle et lévulinate d'éthyle. "Cela nous a motivé à savoir si le même phénomène se produirait pour DEC, qui porte un atome d'oxygène de plus dans son squelette carboné que les esters, " il dit.

Les chercheurs ont découvert que l'atome d'oxygène supplémentaire déstabilisait le carbonate en abaissant considérablement la barrière d'énergie de réaction, augmentant ainsi la réactivité.

Selon Giri, ces résultats éclaireront l'applicabilité des carburants biodiesel, qui se composent de divers esters méthyliques et éthyliques, aux moteurs diesel modernes et aux moteurs hybrides. Aussi, ils aideront à clarifier l'effet de mélange des esters et des carbonates avec les carburants conventionnels.

L'équipe de Giri étudie actuellement les voies de décomposition du carbonate de glycérol, qui a une teneur en oxygène plus élevée que le DEC. "Cette molécule pourrait être encore plus attractive que le DEC en termes de réduction des suies et d'impact environnemental, " il ajoute.