Estos aerosoles de combustible ayudarán a reducir la contaminación ambiental

^{Destrucción explosiva de una gota de emulsión cuando se calienta sobre un sustrato (Fig. 1) y en una corriente de aire caliente (Fig. 2).}

Según los científicos, uno de los principales problemas en el sector de la energía es la búsqueda de condiciones para la ignición eficiente del combustible, que es una etapa importante de la gran mayoría de procesos de calor y energía. "Antes de alimentar el horno de la caldera con carbón, debe calentarse a altas temperaturas. Comúnmente, se quema fueloil, combustible diesel, para este propósito”, explica el jefe del equipo de investigación Pavel Strizhak.

Esta nueva tecnología desarrollada por el Politécnico de Tomsk (TPU, por sus siglas en ruso) ayuda a reducir esfuerzos y ahorrar recursos durante la ignición de combustibles. Los científicos obtienen aerosoles de combustible usando aguas residuales que contienen de 3% -10% de impurezas orgánicas (gasolina, kerosene o petróleo). Estas impurezas no interfieren sino que incluso contribuyen a una mejor combustión. Esto se logra debido a que cada gota inyectada en la cámara de combustión se pulveriza cuando se calienta, gracias a los efectos de efervescencia explosiva y la dispersión de gotitas.

La dispersión es la desintegración fina de líquidos o sólidos para producir suspensiones, emulsiones y polvos finamente dispersos. Los científicos de TPU obtienen emulsiones acuosas (una mezcla de compuestos en la que un componente consiste de partículas diminutas que son insolubles en otro) y una suspensión (una mezcla de sustancias, en la que una sustancia sólida se distribuye en forma de partículas diminutas en el material líquido en suspensión). “Tales efectos se logran al agregar una pequeña cantidad de agua (1%-3%) a la composición del combustible. Además, la caída de gotas ocurre a temperaturas relativamente bajas de 150°C -3000°C“, explica Pavel Strizhak.

Luego, inyectan las emulsiones y suspensiones a la cámara de combustión. Cuando se calienta se produce una explosión y la formación de vapor. Esto se ve facilitado por una caída en el límite de los diferentes componentes del combustible: en la emulsión de dos líquidos diferentes y en suspensiones de líquidos y partículas sólidas. En ambos casos, la gota original se divide en varias aún más pequeñas.

“Como resultado, obtenemos aerosoles fácilmente inflamables. Como muestran nuestros experimentos, el área de la superficie de evaporación se puede incrementar en más de 15 veces. Esto significa que el aerosol se calentará, se evaporará y se encenderá 3 o 4 veces más rápido que utilizando los sistemas de suministro de combustible ampliamente utilizados en la actualidad. Es decir, es posible abaratar sustancialmente el costo y acelerar el proceso de ignición”, resume Pavel Strizhak.

Se podrá usar tales aerosoles no solo en fábricas, sino también en los motores de combustión interna de los automóviles.

“Gracias a la ignición rápida, la cámara de combustión se calentará más rápido, por lo tanto, se gastará menos combustible. Además de acelerar el proceso de ignición, añadir agua al combustible contribuye a una reducción en el nivel de contaminación ambiental, -dice Pavel Strizhak-. Los grandes consorcios de producción de automóviles hoy están muy interesados en esto. Por ejemplo, nuestros colegas de Francia, Alemania e Italia llevan a cabo experimentos con combustible diésel a pedido de BMW”.

Según el científico, tres grupos de Alemania, España, Reino Unido, Francia y la Universidad Politécnica de Tomsk, trabajan en el desarrollo de esta tecnología, que es única ya que se puede aplicar a una amplia variedad de emulsiones y suspensiones de combustible. "En el extranjero trabajan con un tipo de combustible. Por ejemplo, Alemania usa emulsiones basadas en combustible diésel y agua. Nosotros podemos trabajar con aguas residuales y desechos líquidos, y esto amplía el rango de posibilidades y aplicaciones prácticas de nuestro trabajo”, explica Pavel Strizhak.

Ahora, los científicos de la Universidad Politécnica de Tomsk trabajan en la creación de una base de datos piloto, que incluirá los parámetros básicos de los procesos de calentamiento, evaporación, dispersión e ignición de gotas de combustible de diferentes composiciones en una amplia gama de condiciones externas e internas. En el futuro, gracias a esta base de datos, los científicos crearán modelos matemáticos predictivos que acelerarán la introducción del desarrollo de TPU en nuestras vidas.

María Cervantes

Si te gustó esta noticia, entérate de más a través de nuestros canales de Facebook y Twitter.