Biobrandstoffen bieden potentiële voordelen als hernieuwbare brandstoffen met schonere emissies, maar met duizenden soorten biobrandstoffen om uit te kiezen, het maakt het voor de energiesector moeilijk om zich op slechts enkele te concentreren voor verdere ontwikkeling.

Daarom werken onderzoekers van de University of Central Florida aan het verkleinen van het veld van potentiële biobrandstoffen als onderdeel van een initiatief van het Department of Energy, bekend als de Co-Optimization of Fuels &Engines.

In sommige van hun laatste onderzoeken, die werd gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences , de onderzoekers stelden vast dat ethanol de beste biobrandstof is als het gaat om het produceren van de minste hoeveelheid roet, een dodelijk bijproduct van verbranding.

Blootstelling aan roet is direct gekoppeld aan aandoeningen van de luchtwegen, kanker en hartproblemen.

Er zijn meer dan 10, 000 potentiële kandidaten voor biobrandstoffen, zei Subith Vasu, een universitair hoofddocent bij de afdeling Mechanische en Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek van UCF, en als onderdeel van deze studie, zijn onderzoeksgroep kreeg de opdracht om er vijf te testen die het ministerie van Energie als een van de meest veelbelovende beschouwt.

"Er zijn veel inspanningen binnen het ministerie van Energie en andere instanties om zuiniger te produceren, betere hoogwaardige biobrandstoffen, ' zei Vasu.

De bevinding ondersteunt het gebruik van ethanol als biobrandstof. Andere biobrandstoffen die Vasu's team testte, waren onder meer methylacetaat, die wordt gevonden in appels, druiven, bananen en wat ander fruit, en methylfuran, die van nature voorkomt in mirte en Nederlandse lavendel.

ethanol, dat in het meeste gas zit dat in de VS wordt verkocht, heeft al een voorsprong op andere biobrandstoffen vanwege de bestaande infrastructuur voor de productie ervan, het gebruik ervan in de huidige motoren, en zijn lage kosten. In de VS, het wordt vaak gemaakt van maïs.

Samuël Barak, afgestudeerd aan het doctoraatsprogramma van UCF's Department of Mechanical and Aerospace Engineering en nu een raketvoortstuwingsingenieur bij het ruimteprogramma van Boeing, was de hoofdauteur van de studie en de primaire experimentator.

"Deze biobrandstoffen zijn voordelig omdat ze afkomstig zijn van bestaande grondstoffen, zoals gewassen, en zijn klimaatneutraal, " zei Barak. "Als ze worden gebruikt, de koolstof wordt opnieuw in de atmosfeer gebracht. Fossiele brandstoffen daarentegen verwijderen opgeslagen ondergrondse koolstof en brengen het in onze atmosfeer wanneer het wordt verbrand."

Barak zei dat ondanks vorderingen, zoals voertuigen op batterijen, er rijden nog steeds een miljard auto's op de planeet, en het mengen van biobrandstoffen met gas is een manier om schonere uitstoot van deze vloot te krijgen.

"Het mooie van dit initiatief is om te bepalen welke drop-in-ready biobrandstof zo snel mogelijk aan onze brandstofstromen kan worden toegevoegd die de prestaties kan verbeteren, CO2-uitstoot verminderen, en heeft de minste impact op bestaande systemen, ' zei Barak.

In eerste-van-zijn-soort experimenten, de onderzoekers bepaalden de hoeveelheid roet geproduceerd door de biobrandstoffen door ze bloot te stellen aan temperaturen rond de 3, 000 graden Fahrenheit in een schokbuis, een lange cilindrische faciliteit die gecontroleerde verbrandingsexperimenten mogelijk maakt. Ze gebruikten een laser om het tijdens de tests geproduceerde roet te meten.

Ze identificeerden ook chemische routes die betrokken zijn bij verbrandingsreacties, informatie die kan worden gebruikt voor verder onderzoek naar het verminderen van de roetproductie. Gegevens van hun onderzoek worden al geïmplementeerd in nationale computermodellen van verbrandingsreacties.

De studie begon in 2017 en zal doorgaan tot 2021 terwijl de onderzoekers gegevens blijven genereren om verbrandingsmodellen te verbeteren. Het onderzoek wordt gefinancierd door het Office of Energy Efficiency and Renewable Energy van het Amerikaanse Department of Energy.