A medida que se siguen agotando los recursos basados en combustibles fósiles, existe una gran demanda de combustibles alternativos. Un artículo publicado en la revista Informes científicos tuvo como objetivo determinar la eficiencia del uso de biodiesel de aceite de pescado residual mezclado con nanopartículas en un motor de combustión interna monocilíndrico refrigerado por agua.
Estudio: uso de biodiésel de aceite de pescado residual mezclado con nanopartículas de alúmina en motores de combustión interna: un estudio experimental de rendimiento, combustión y emisiones. Crédito: Africa Studio/Shutterstock.com
El problema de los combustibles fósiles
El aumento de la industrialización ha aumentado la necesidad de productos basados en combustibles fósiles. El consumo de combustibles fósiles libera cantidades significativas de gases de efecto invernadero al medio ambiente, lo que perjudica el clima. Además, la creciente demanda de combustibles fósiles significa que las reservas mundiales de petróleo crudo se están agotando rápidamente.
Ilustración 1. Nanopartículas de óxido de aluminio. figura 3 Liberación de calor acumulativo con respecto al ángulo del cigüeñal. © Kannan BT, Sathish T, Sathyamurthy R y Erko KG (2022).
Los suministros de combustibles fósiles son finitos y no renovables; Por lo tanto, se promueven los combustibles limpios y alternativos en todo el mundo.
Biodiesel – combustible del futuro
El biodiésel ha atraído el interés como combustible alternativo potencial en los motores de combustión interna debido a sus propiedades similares al diésel y su capacidad para quemarse con menores emisiones de escape.
El biodiésel es un tipo de combustible diésel alternativo elaborado a partir de recursos biológicos sostenibles, como grasas animales, aceite vegetal y aceite de pescado. Es sostenible, no tóxico, biodegradable y tiene niveles de emisión reducidos.
Grandes cantidades de desechos de pescado están presentes en las instalaciones de eliminación correspondientes. El uso de este aceite de pescado de desecho para producir biodiesel utilizable es de gran beneficio para un futuro sostenible. También es esencial mejorar aún más el biodiésel de aceite de pescado usado.
Efectos del contenido de alcohol en el biodiesel
El uso de una mayor concentración de alcohol en biodiesel afecta su poder calorífico, viscosidad y número de cetano.
En comparación con el butanol, el propanol y el biodiesel puro, la combinación de pentanol con biodiesel redujo significativamente el consumo de combustible específico para frenos (BSFC). La reducción de BSFC al agregar pentanol como aditivo de biodiesel se debe a un mayor valor calorífico y una entalpía de vaporización reducida.
Figura 2 BTE – Eficiencia térmica del freno (%) en relación a la variación de carga (%). figura 3 Liberación de calor acumulativo con respecto al ángulo del cigüeñal. © Kannan BT, Sathish T, Sathyamurthy R y Erko KG (2022).
Para un motor con 10 % de pentanol, cuanto mayor sea la eficiencia térmica de frenado (BTE) y BSCF, mayor será la temperatura de los gases de escape (EGT).
Nanopartículas como aditivos de combustible
La incorporación de nanopartículas en el biodiésel elaborado a partir de aceite de pescado de desecho da como resultado mejores métricas de combustión y rendimiento. La capacidad de oxígeno del biodiésel de aceite de pescado mezclado con nanopartículas minimiza las emisiones de escape, incluidos humo, monóxido de carbono (CO), hidrocarburos (HC) y óxidos de nitrógeno (NO).X).
Nanopartículas de óxido de aluminio (Al2O3) otorgan al diésel propiedades de emisión superiores en comparación con las nanopartículas de óxido de cobre.
¿Qué hicieron los investigadores?
En este estudio, el equipo comparó cinco combustibles experimentales: diésel puro, biodiésel de aceite de pescado de desecho puro (BDWFO 100), biodiésel de aceite de pescado de desecho al 20 % (BDWFO 20), Al2O3 Nanopartículas incorporadas en biodiesel de aceite de pescado usado y Al2O3 Nanopartículas incorporadas en biodiesel de aceite de pescado usado al 20%. Los biodiesel fueron probados bajo idénticas condiciones de operación.
Entre los diversos nanoaditivos para biodiesel se encuentra Al2O3 Las nanopartículas han atraído el mayor interés debido a sus excelentes propiedades físicas y químicas, buena dispersabilidad en biodiesel para un mayor rendimiento, notables propiedades de combustión y emisiones reducidas.
Resultados del estudio
El impacto del biodiesel de aceite de pescado usado mezclado con Al2O3 En esta investigación se examinaron las nanopartículas sobre el rendimiento del motor de combustión interna, los niveles de emisión y las propiedades de combustión.
Las eficiencias de los combustibles examinados fueron comparables a las del combustible diesel. Todos los combustibles examinados, con o sin aditivos a nanoescala, tenían un consumo de energía específico de frenado (BSEC) ligeramente mayor que el combustible diésel.
figura 3 Liberación de calor acumulativo con respecto al ángulo del cigüeñal. © Kannan BT, Sathish T, Sathyamurthy R y Erko KG (2022).
De acuerdo con las pruebas de combustión, los combustibles examinados tenían presiones de cilindro y tasas de liberación de calor más altas que el combustible diésel.
Las emisiones de monóxido de carbono e hidrocarburos del combustible BDWFO 20 con Al2O3 Las nanopartículas eran menos, mientras que las emisiones de carbono eran mayores. Los residuos de pescado Biodiesel con Al2O3 Las nanopartículas produjeron menos emisiones, a excepción del CO2.
En comparación con el combustible diesel convencional, el Al2O3 El biodiésel de residuos mixtos elaborado a partir de aceite de pescado proporcionó un mejor rendimiento y una combustión con menores emisiones.
Relación
Kannan BT, Sathish T, Sathyamurthy R y Erko KG (2022). Uso de biodiesel de aceite de pescado residual mezclado con nanopartículas de alúmina en motores de combustión interna: un estudio experimental de rendimiento, combustión y emisiones. Informes científicos, 12. Disponible en: https://www.nature.com/articles/s41598-022-17059-5
