Remiantis Nigerijos mokslininkų komandos paskelbta pasaulinių tyrimų apžvalga, įmaišius nedidelį kiekį vandens į dyzelinį kurą galima reikšmingai sumažinti kenksmingų teršalų kiekį, tuo pačiu išlaikant, o kai kuriais atvejais netgi pagerinant variklio našumą.
Dyzeliniai varikliai jau daugelį metų yra neatsiejama pramonės, transporto ir žemės ūkio technikos dalis. Jie vertinami dėl savo galios, ilgaamžiškumo ir degalų taupumo. Tačiau dyzelinių variklių išmetamosios dujos yra vienas iš pagrindinių oro taršos šaltinių – jos išskiria azoto oksidus ir kitas daleles, kurios gali pakenkti žmonių sveikatai ir prisidėti prie aplinkos problemų.
Dabar Nigerijos mokslininkai teigia, kad šią problemą gali padėti išspręsti netikėtai paprastas sprendimas.
Federalinio technologijos universiteto Owerri mokslininkų komanda išnagrinėjo duomenis apie „Water-in-Diesel Emulsion“ (WiDE) technologiją – metodą, kuriuo į dyzelinį kurą įmaišomi smulkūs vandens lašeliai.
Jų tyrimų rezultatai rodo, kad šis palyginti nesudėtingas kuro modifikavimas galėtų tapti praktišku būdu, kaip padaryti dyzelinius variklius ekologiškesnius, nereikalaujant brangių konstrukcinių pakeitimų.
Kodėl dyzelinių variklių tarša kelia problemų?
Azoto oksidai prisideda prie miesto smogo susidarymo ir gali dirginti plaučius, o kietosios dalelės susideda iš mikroskopinių dalelių, kurios gali būti įkvėptos ir patekti giliai į kvėpavimo sistemą. Šių teršalų poveikis siejamas su kvėpavimo takų ligomis ir kitomis sveikatos problemomis, todėl jie kasmet prisideda prie milijonų ankstyvų mirčių bei prastesnės gyvenimo kokybės visame pasaulyje.
Šiuolaikinėse dyzelinėse transporto priemonėse dažnai naudojamos tokios technologijos kaip kataliziniai konverteriai ir kietųjų dalelių filtrai, siekiant sumažinti taršą. Nors šios sistemos yra veiksmingos, jos gali padidinti variklių sudėtingumą ir kainą. Mokslininkai teigia, kad „vandens dyzelinėje emulsijoje“ technologija gali būti paprastesnis papildomas sprendimas.
Kaip veikia vandens ir dyzelino emulsija?
Iš pirmo žvilgsnio vandens įmaišymas į dyzelinį kurą gali atrodyti nelogiškas. Vanduo ir kuras paprastai laikomi blogu deriniu variklio viduje.
Svarbiausia yra tai, kad vanduo nėra tiesiog įpilamas į kuro baką. Vietoj to, mažyčiai vandens lašeliai yra tolygiai paskirstomi po visą dyzeliną naudojant junginius, vadinamus paviršinio aktyvumo medžiagomis. Paviršinio aktyvumo medžiagos veikia kaip stabilizatoriai, padėdamos vandeniui išlikti suspensijoje kure ir užkirsdamos kelią mišinio susiskirstymui. Remiantis apžvalga, tinkamai paruoštos emulsijos gali išlikti stabilios iki 60 dienų.
Kai kuras įpurškiamas į variklį ir užsidega, įvyksta kažkas neįprasto. Įstrigęs vanduo greitai virsta garais. Šis staigus išsiplėtimas sukelia tai, ką mokslininkai vadina „mikroeksplozija“, suskaidydamas kurą į smulkesnius lašelius ir pagerindamas jo susimaišymą su oru.
Geresnis susimaišymas užtikrina pilnesnį degimą. Tuo pačiu metu vandens buvimas padeda sumažinti didžiausias degimo temperatūras variklio viduje. Šis derinys suteikia du svarbius pranašumus. Žemesnės temperatūros sumažina azoto oksidų susidarymą, o pilnesnis degimas sumažina suodžių ir kietųjų dalelių išmetimą.
Tyrimų rezultatai: mažiau taršos ir didesnis efektyvumas
Palyginti su įprastu dyzeliniu kuru, „WiDE“ degalai sumažino azoto oksidų išmetimą net 67 %, o kietųjų dalelių išmetimą – iki 68 %.
Privalumai neapsiribojo tik švaresnėmis išmetamosiomis dujomis. Daugelis eksperimentų taip pat parodė stabdymo šiluminio efektyvumo pagerėjimą – tai rodiklis, parodantis, kaip efektyviai variklis paverčia kuro energiją naudinga mechanine galia. Didesnis efektyvumas reiškia, kad didesnė kuro energijos dalis panaudojama darbui atlikti, o ne prarandama kaip šiluma.
„Vandens ir dyzelino emulsijos yra praktiškas ir ekonomiškas būdas padaryti dyzelinius variklius ekologiškesnius. Kadangi ši technologija nereikalauja variklio konstrukcijos pakeitimų, ji suteikia greitą kelią į mažesnes emisijas tiek besivystančiose, tiek išsivysčiusiose šalyse“, – teigė pagrindinis straipsnio autorius dr. Chukwuemeka Fortunatus Nnadozie.
Kas dar trukdo šią technologiją pritaikyti plačiau?
Vienas iš pagrindinių veiksnių, lemiančių „WiDE“ technologijos sėkmę, yra paviršinio aktyvumo medžiagų pasirinkimas.
Mokslininkai nustatė, kad naudojant paviršinio aktyvumo medžiagų derinius dažnai gaunami stabiliausi kuro mišiniai ir geriausi degimo parametrai. Tinkamos paviršinio aktyvumo medžiagų sudėties parinkimas buvo įvardytas kaip vienas iš svarbiausių aspektų, užtikrinančių veiksmingą šios technologijos veikimą.
Nors rezultatai yra daug žadantys, mokslininkai pabrėžia, kad vis dar reikalingi papildomi tyrimai. Ateityje atliekami tyrimai galėtų padėti nustatyti veiksmingiausius paviršinio aktyvumo medžiagų derinius ir išsiaiškinti, kaip ilgalaikis vandens ir dyzelino emulsijų naudojimas laikui bėgant veikia variklio komponentus.
„Ši technologija gali užpildyti spragą tarp tradicinio dyzelino naudojimo ir ekologiškesnės energetikos ateities. Tinkamai suderinus sudėtį ir atlikus bandymus, ji galėtų tapti svarbia tvarių transporto ir pramoninių energijos sistemų dalimi“, – teigė vienas iš straipsnio autorių, profesorius Emeka Emmanuel Oguzie.
Pramonės šakoms, kurios ir toliau priklauso nuo dyzelino energijos, paprastas vandens ir kuro mišinys galėtų tapti labai veiksmingu būdu siekti švaresnio oro.
