Les biocarburants offrent des avantages potentiels en tant que carburants renouvelables avec des émissions plus propres, mais avec des milliers de types de biocarburants parmi lesquels choisir, il est donc difficile pour le secteur de l'énergie de se concentrer sur quelques-uns pour un développement ultérieur.

C'est pourquoi les chercheurs de l'Université de Floride centrale s'efforcent de restreindre le champ des biocarburants potentiels dans le cadre d'une initiative du Département de l'énergie, connue sous le nom de co-optimisation des carburants et des moteurs.

Dans certaines de leurs dernières recherches, qui a été publié dans le Actes de l'Académie nationale des sciences , les chercheurs ont déterminé que l'éthanol est le meilleur biocarburant lorsqu'il s'agit de produire le moins de suie, un sous-produit mortel de la combustion.

L'exposition à la suie est directement liée aux maladies respiratoires, cancer et problèmes cardiaques.

Il y en a plus de 10, 000 candidats potentiels pour les biocarburants, dit Subith Vasu, professeur agrégé au Département de génie mécanique et aérospatial de l'UCF, et dans le cadre de cette étude, son groupe de recherche a été chargé d'en tester cinq que le ministère de l'Énergie considère parmi les plus prometteurs.

"Il y a beaucoup d'efforts au sein du ministère de l'Énergie et d'autres agences pour produire plus économiquement, des biocarburants plus performants, " dit Vasu.

La découverte renforce l'utilisation de l'éthanol comme biocarburant. D'autres biocarburants testés par l'équipe de Vasu comprenaient l'acétate de méthyle, que l'on trouve dans les pommes, les raisins, bananes et quelques autres fruits, et le méthyl-furane, qui se trouve naturellement dans le myrte et la lavande hollandaise.

Éthanol, qui est dans la plupart des gaz vendus aux États-Unis, a déjà une longueur d'avance sur les autres biocarburants en raison de l'infrastructure existante pour sa fabrication, son utilisation dans les moteurs actuels, et son faible coût. Aux Etats-Unis., il est souvent produit à partir de maïs.

Samuel Barak, diplômé du programme doctoral du Département de génie mécanique et aérospatial de l'UCF et maintenant ingénieur en propulsion de fusée au programme spatial de Boeing, était le principal étudiant auteur de l'étude et le principal expérimentateur.

« Ces biocarburants sont avantageux car ils proviennent de matières premières existantes, comme les cultures, et sont neutres en carbone, " dit Barak. " Quand ils sont utilisés, le carbone est réintroduit dans l'atmosphère. Les combustibles fossiles, quant à eux, éliminent le carbone souterrain stocké et le mettent dans notre atmosphère lorsqu'ils sont brûlés. »

Barak a déclaré qu'en dépit des avancées, comme les véhicules à batterie, il y a encore un milliard de voitures circulant sur la planète, et le mélange de biocarburants avec du gaz est un moyen d'obtenir des émissions plus propres de cette flotte.

"La beauté de cette initiative est de déterminer quel biocarburant prêt à l'emploi peut être ajouté à nos flux de carburant dès que possible pour augmenter les performances, réduire les émissions de carbone, et aura le moins d'impact sur les systèmes existants, " dit Barak.

Dans des expériences inédites, les chercheurs ont déterminé la quantité de suie produite par les biocarburants en les exposant à des températures autour de 3, 000 degrés Fahrenheit dans un tube à choc, une longue installation cylindrique qui permet des expériences de combustion contrôlée. Ils ont utilisé un laser pour mesurer la suie produite pendant les tests.

Ils ont également identifié des voies chimiques impliquées dans les réactions de combustion, informations qui peuvent être utilisées pour approfondir les recherches sur la réduction de la production de suie. Les données de leurs recherches sont déjà mises en œuvre dans des modèles informatiques nationaux de réactions de combustion.

L'étude a commencé en 2017 et se poursuivra jusqu'en 2021 alors que les chercheurs continuent de générer des données pour améliorer les modèles de combustion. La recherche est financée par l'Office of Energy Efficiency and Renewable Energy du département américain de l'Énergie.