Wanneer een terroristische daad of een voertuig- of bedrijfsongeval brandstof doet ontbranden, de resulterende brand of explosie kan verwoestend zijn. Vandaag, wetenschappers zullen beschrijven hoe lange maar microscopisch kleine ketens van polymeren aan brandstof kunnen worden toegevoegd om de schade van deze angstaanjagende incidenten aanzienlijk te verminderen zonder de prestaties te beïnvloeden.

De onderzoekers zullen hun resultaten vandaag presenteren op de American Chemical Society (ACS) Spring 2019 National Meeting &Exposition.

Het project werd gemotiveerd door de 11 september, 2001, terroristische aanslagen. Op die dag, passagiersvliegtuigen geladen met brandstof werden neergestort in de Twin Towers in het World Trade Center in New York City. De impact veroorzaakte een reeks gebeurtenissen die uiteindelijk de gebouwen neerhaalden, Julia Kornfield, doctoraat, zegt.

Toen de vliegtuigen de gebouwen raakten, hun brandstof veranderde in mist. Ontsteking van de mist blies honderden ramen uit (voor meer lucht om het vuur te voeden), gescheurde betonnen membranen tussen vloeren en gestripte isolatie van stalen balken, ze zegt. Als er geen brandstofnevel was opgetreden, de aanvankelijke vernietiging zou niet zo ernstig zijn geweest, en de gebouwen hadden misschien de kleinere schade kunnen weerstaan, zegt Kornfield, die polymeren en stromingsgedrag bestudeert aan het California Institute of Technology.

Na de aanval, een van haar collega's suggereerde dat het toevoegen van kleine hoeveelheden polymeren aan brandstof het beslaan tijdens een botsing met hoge snelheid zou kunnen beperken en het risico op daaropvolgende brand of explosie zou verminderen. Naar aanleiding van de suggestie, Kornfield en haar team begonnen een zoektocht naar geschikte polymeren die de impactenergie konden afvoeren die normaal gesproken brandstofdruppels in een mist zou breken.

Andere onderzoekers die dit doel nastreven, hebben "ultralange" polymeren ontwikkeld die de uitkomst van een impact kunnen verminderen, wat resulteert in koeler, kortere branden. Echter, ultralange polymeren zijn niet erg praktisch omdat ze de werking van de motor verstoren, Kornfield merkt op. Ze vallen ook onomkeerbaar uiteen in kleinere moleculen wanneer ze door pijpleidingen of pompen lopen, werkzaamheid verliezen.

Als een alternatief, haar team creëerde polymeren die omkeerbaar end-to-end kunnen verbinden via carbonzuur- en aminegroepen om "megasupramoleculen" te vormen, " die zo lang zijn als ultralange polymeren, maar niet uiteenvallen in pijpleidingen of pompen. De onderzoekers, die video's over het werk heeft gemaakt, medeoprichter van het startup-bedrijf Fluid Efficiency om de polymeren verder te ontwikkelen en monsters te leveren voor evaluatie aan petrochemische bedrijven, producenten van smeermiddelen en exploitanten van pijpleidingen.

De resultaten waren bemoedigend. Verneveling werd aanzienlijk verminderd in brandstof behandeld met de polymeren, en nadat de brandstof was ontstoken, de vlam doofde vanzelf. Een recente test suggereert dat megasupra-moleculen die in een raffinaderij of brandstofdepot worden toegevoegd, actief blijven na het passeren van meer dan 600 mijl pijpleiding en honderden pompen. Kornfield zegt, opmerkend dat ultralange polymeren na 50 mijl het grootste deel van hun potentie zouden hebben verloren. "Dit is een belangrijke stap in de richting van het leveren van een additief dat de transportveiligheid kan verbeteren voor alle gebruikers die brandstof ontvangen via een pijpleidingnetwerk zonder zich zorgen te hoeven maken dat de bescherming tijdens het transport verloren gaat. " ze legt uit.

De moleculen van Kornfield hebben nog andere voordelen. Ze verbeteren de smering en vloeien door pijpleidingen en slangen tijdens de brandstofdistributie. Omdat de koolwaterstofruggengraat van de polymeermoleculen lijkt op die van brandstof, ze blijven zelfs bij lage temperaturen oplosbaar. In aanvulling, de moleculen vallen uiteen in kleinere wanneer ze in motoren terechtkomen en met de brandstof verbranden, zodat ze de motorprestaties niet verstoren. Als een onverwachte bonus, het additief vermindert de roetvorming door dieselmotoren met 12 procent, volgens voorlopige testen aan de Universiteit van Californië, Rivieroever.

Momenteel, de polymeren zouden een cent of twee toevoegen aan de kosten van een gallon brandstof, waarvan ze zegt dat het een beetje duur is. Ze willen graag samenwerken met partners die de prijs kunnen verlagen en de prestaties van de moleculen kunnen testen met verschillende brandstoffen. Het Amerikaanse leger is van plan het nut van de additieven te bestuderen in scenario's met verschillende effecten en projectielen, zoals geïmproviseerde explosieven.