Le passage aux carburants renouvelables pourrait réduire considérablement les émissions d'échappement d'oxydes d'azote (NOx) toxiques ainsi que les émissions mondiales de gaz à effet de serre. Les chercheurs de la KAUST ont combiné une analyse informatique avec des mesures de concentration de NOx par laser pour comprendre les voies de production de NOx dans différents types de carburant. Les résultats peuvent inspirer de nouvelles façons d'atténuer les émissions de NOx, disent les chercheurs.

Bien avant que le changement climatique n'attire l'attention mondiale sur les émissions de carbone des véhicules, les régulateurs réprimaient le NOx en raison de son effet néfaste sur la qualité de l'air. « La maîtrise des émissions d'oxydes d'azote reste un véritable défi, avec des restrictions de plus en plus strictes sur les automobiles, camions, et aéronautique, " dit William Roberts, qui dirige le KAUST Clean Combustion Research Center. "Nous examinons continuellement les carburants émergents et essayons de développer des mécanismes cinétiques chimiques pour prédire la formation de NOx."

Dans la dernière étude, Roberts et ses collègues ont examiné les émissions de NOx des carburants alcoolisés, comme l'éthanol. Ces carburants renouvelables ont attiré l'attention car ils sont potentiellement neutres en carbone, mais ils produisent également moins d'émissions de NOx que les combustibles fossiles conventionnels. Les oxydes d'azote peuvent être produits par diverses voies, dont chacun domine une étape différente de la combustion, dit Myles Bohon, qui a contribué à l'étude pendant son doctorat. avant de rejoindre la Technische Universität Berlin. "En comprenant ces voies et leur importance relative, il devient plus facile de développer des techniques d'atténuation des NOx, " dit Bohon.

Les chercheurs ont utilisé la fluorescence induite par laser plan (PLIF) pour mesurer la production de NOx dans toute la flamme, comparer les carburants alcoolisés avec un substitut de carburant fossile alcane. La technique a aidé l'équipe à différencier les voies de production de NOx non thermiques, qui dominent tôt dans la flamme, issus des filières thermiques de production de NOx, qui se produisent principalement dans la région post-flamme à haute température.

"Ces types de mesures directes sont assez difficiles à réaliser, " dit Bohon. " Mais ils sont importants car ils montrent directement les différences dans la formation de NO non thermique entre les deux classes de carburant. les chercheurs ont observé. Ils ont également développé un algorithme pour mieux cerner les différences de contribution spécifiques à la voie des NOx entre les carburants alcool et alcanes.

« Les carburants alcoolisés ont certainement des applications dans les moteurs à combustion interne, où les alcools, en particulier l'éthanol, sont ajoutés à l'essence, " dit Bohon. " Il existe de nombreuses possibilités d'utiliser des mélanges de carburants pour atténuer les NOx, " il ajoute.

Les chercheurs de la KAUST continuent d'affiner leur compréhension mécanistique de la production de NOx, valider leurs modèles à l'aide de diagnostics laser, prédire, comprendre et éventuellement atténuer les émissions de NOx, ", dit Roberts.