En un nuevo estudio publicado en la revista Dr. combustibleInvestigadores de la Universidad de Baylor en el Laboratorio de Combustión y Atomización de Cornerstone (CAC) han presentado un método pionero para la combustión eficiente de biocombustibles, utilizando un revolucionario inyector de ráfaga de remolino (SB) para quemar mezclas de glicerol/metanol con emisiones cercanas a cero. Esta nueva tecnología permite una combustión ultralimpia de combustibles que normalmente son difíciles de quemar debido a su alta viscosidad.
La investigación establece un nuevo estándar para soluciones energéticas sostenibles, preparadas para hacer contribuciones significativas tanto a la investigación académica como a las aplicaciones industriales.
“El estudio actual muestra cómo los biorresiduos viscosos se pueden convertir en energía limpia mediante la tecnología de combustión de Baylor”, dijo el autor principal Lulin Jiang, PhD, investigador principal en el Laboratorio CAC y profesor asistente de ingeniería mecánica en Baylor, en su Escuela de Ingeniería. y Ciencias de la Computación.
Importancia para la industria de los biocombustibles, impacto ambiental.
Los inyectores convencionales tienen dificultades para quemar glicerol (un subproducto abundante de la producción de biodiesel) debido a su alta viscosidad, a pesar de su moderada densidad energética.
Por el contrario, la capacidad del inyector SB para manejar glicerol sin la necesidad de un costoso precalentamiento o procesamiento del combustible podría transformar la economía de los biocombustibles. El proceso permite que el inyector SB produzca finas gotas para lograr una combustión completa y limpia, reduciendo significativamente las emisiones de contaminantes nocivos como el monóxido de carbono (CO) y los óxidos de nitrógeno (NOx).
Jiang dijo que esta novedosa tecnología permite a los productores de biodiesel convertir los desechos de glicerol en una fuente de combustible viable, promoviendo una economía circular y reduciendo la huella de carbono de la producción de energía. La flexibilidad del inyector SB permite la combustión de diferentes proporciones de glicerol/metanol sin modificación de hardware, lo que lo hace ideal para plantas de energía que buscan cumplir con estrictas regulaciones de emisiones.
Al ser pioneros en soluciones innovadoras para abordar los desafíos globales, Jiang y su equipo ejemplifican el compromiso de Baylor con el avance del conocimiento para mejorar la sociedad.
“Ser capaz de convertir desechos como el glicerol residual en energía renovable asequible aumenta la resiliencia energética y la equidad energética para los grupos económicamente desfavorecidos en un clima cambiante”, dijo Jiang.
Comprobación de la mezcla de combustible
El equipo de investigación probó tres mezclas de combustible diferentes (proporciones de glicerol a metanol de 50/50, 60/40 y 70/30 según la tasa teórica de liberación de calor) en múltiples relaciones de masa de aire a líquido atomizado (ALR). Todas las mezclas lograron eficiencias de combustión superiores al 90%, incluida la combustión completa mediante una mezcla 50/50, con casi cero emisiones de CO y NOx, incluso en configuraciones de combustión sin precalentamiento y sin aislamiento. Esta es una mejora significativa con respecto a los inyectores convencionales de chorro de aire o de rotación a presión, que a menudo producen altas emisiones con combustible de alta viscosidad.
“La alta tolerancia a la viscosidad y la flexibilidad del combustible de la tecnología demuestran que no sólo el glicerol de desecho, sino también el aceite viscoso del biodiesel y otros bioaceites de desecho se pueden utilizar directamente para la producción de energía sin procesamiento adicional, lo que reduce significativamente los costos del biocombustible y, por lo tanto, potencialmente Estimular su aplicación generalizada”, dijo Jiang.
El avance podría ayudar a reducir el impacto ambiental de la industria del biodiesel y mejorar la rentabilidad.
NSF National I-Corps/NSF Desafío de Innovación Cívica
Jiang y su equipo de investigación son miembros del programa Cuerpo Nacional de Innovación (o I-Corps™) de la Fundación Nacional de Ciencias, que subraya el impacto potencial de su innovadora tecnología de combustión de combustible flexible. A través del programa National I-Corps, los científicos e ingenieros están preparados para ampliar su enfoque más allá de los laboratorios universitarios, acelerando los beneficios económicos y sociales de los proyectos de investigación básica financiados por la NSF y otros proyectos que están preparados para avanzar hacia la comercialización.
En un proyecto relacionado de NSF, Baylor y la ciudad de Waco se están asociando en un proyecto de Desafío de Innovación Cívica de NSF para desarrollar una combustión de combustible climáticamente inteligente y de conversión de residuos en energía en el vertedero de Waco para ayudar a reducir el metano y otra contaminación del aire y convertir los residuos en energía limpia. Baylor y Waco se encuentran entre los 19 equipos que avanzaron a la siguiente fase del desafío NSF y obtuvieron una subvención de $1 millón para un proyecto piloto con la esperanza de avanzar a la siguiente fase.