Dīzeļdzinēju izplūdes gāzes arvien biežāk tiek saistītas ar sirds slimībām, plaušu vēzi un priekšlaicīgu mirstību. Zinātniskie pierādījumi strauji pieaug, un tos kļūst aizvien grūtāk ignorēt. Tomēr pat visoptimistiskākajos scenārijos pasaule nevar ļoti ātri pilnībā atteikties no fosilajiem kurināmajiem.
Tāpēc uzmanība netiek pievērsta tikai elektrifikācijai un ūdeņradim – tiek meklēti arī risinājumi, kas samazinātu piesārņojumu nozarēs, kur dīzeļdegviela vēl ilgi būs neizbēgama. Būvniecībā, lauksaimniecībā, ostās un dzelzceļā strādā miljoniem vecu kravas auto un tehnikas vienību. Tās nepazudīs gada vai divu laikā, tāpēc ir vajadzīgi risinājumi, kas pagarinātu esošās tehnikas kalpošanas laiku un vienlaikus mazinātu tās ietekmi uz vidi.
Vienkārša ideja: mainīt dīzeli “no iekšpuses”
Šādā kontekstā zinātnieki arvien biežāk atgriežas pie šķietami ļoti vienkāršas domas: kas būtu, ja izmainītu dīzeļdegvielas sadegšanas procesu no iekšpuses, nepaļaujoties tikai uz filtriem, katalizatoriem un piedevām izplūdes sistēmas galā? Nigērijas Tehnoloģiju universitātes Oweri (Federal University of Technology Owerri) pētnieku grupa nolēma šo jautājumu pētīt, izmantojot ūdens un dīzeļdegvielas maisījumu, t. s. emulsiju.
Jums varētu patikt šie:
Ūdens emulsija dīzeļdegvielā
Pētnieki pētīja tā saucamo ūdens emulsiju dīzeļdegvielā, ko angļu valodā apzīmē ar saīsinājumu WiDE (Water-in-Diesel Emulsion). Tas nenozīmē vienkārši ieliet ūdeni degvielas bākā, bet gan rūpīgi sagatavotu maisījumu, kurā mikroskopiskas ūdens pilītes ir vienmērīgi izkliedētas degvielā.
Emulsijas stabilitāti nodrošina īpašas virsmaktīvās vielas (surfaktanti), kuru uzdevums ir nepieļaut, ka ūdens un degviela atdalās, bet saglabāt tos kā viendabīgu maisījumu. Tādējādi šāds maisījums var palikt stabils ilgu laiku, nešķiroties atsevišķos ūdens un dīzeļa slāņos.
Nonākot karstajā sadegšanas kamerā, šādā emulsijā esošās ūdens pilītes momentā pārvēršas tvaikā. Tvaiks strauji izplešas, sadrupinot dīzeļdegvielu vēl sīkākos pilienos un veicinot tās labāku sajaukšanos ar gaisu. Vienlaikus samazinās sadegšanas temperatūra, jo daļa enerģijas tiek patērēta ūdens iztvaikošanai, nevis tikai degvielas sadegšanai.
Testu rezultāti: ko WiDE patiesībā maina?
Dažādu pētījumu rezultātu apkopojums parādīja iespaidīgus skaitļus. Atsevišķos dzinējos slāpekļa oksīdu (NOx) emisijas samazinājās līdz aptuveni divām trešdaļām, bet cieto daļiņu daudzums – gandrīz tikpat lielā mērā.
Daudzos darbos tika reģistrēts, ka NOx daudzums samazinājās par vienu trešdaļu līdz pat uz pusi, ja ūdens saturs degvielā bija aptuveni 10–20%. Tas nozīmē, ka pat salīdzinoši neliels ūdens daudzums degvielā var nodrošināt pamanāmu gaisa kvalitātes uzlabojumu.
Jums varētu patikt šie:
Būtiski ir arī tas, ka dažos testos tika novērots labāks siltuma lietderības koeficients: lielāka degvielas enerģijas daļa pārvērtās lietderīgā darbā, nevis izklīda kā siltums. Ja līdzīgs efekts apstiprinātos arī ikdienas lietojumā, pilsētu gaisa kvalitāte un degvielas patēriņš varētu uzlaboties vienlaikus.
Ceļš no laboratorijas līdz degvielas uzpildes stacijai
Lai gan ideja šķiet vienkārša, to nevajadzētu pārvērtēt par universālu brīnumlīdzekli. WiDE izmantošana prasa ļoti precīzas receptes un ražošanas procesus. Nepareizi izvēlētas piedevas var izraisīt emulsijas sašķelšanos, koroziju degvielas sistēmā vai nogulšņu veidošanos dzinējā.
Labākie rezultāti parasti tiek sasniegti, izmantojot vairāku surfaktantu kombinācijas, kas savukārt rada jautājumus par izmaksām un ražošanas iespēju rūpnieciskā mērogā. Turklāt jāņem vērā, ka mūsdienu degvielas iesmidzināšanas sistēmas nav piemērotas jebkādam ūdens daudzumam – pārāk liela ūdens daļa var samazināt dzinēja jaudu un palielināt oglekļa monoksīda, nepilnīgi sadegušu ogļūdeņražu vai citu starpproduktu emisijas.
Praksē tāpēc ūdens īpatsvaru parasti ierobežo aptuveni 10–20 procentu robežās. Šāds līmenis ļauj mazināt NOx un cieto daļiņu izmešus, būtiski neietekmējot dzinēja uzticamību un jaudu.
Jāņem vērā, ka šis risinājums pamata līmenī nesamazina oglekļa dioksīda (CO₂) emisijas. Tas galvenokārt mazina vietējo gaisa piesārņojumu un zināmā mērā var samazināt degvielas patēriņu, taču neaizstāj nepieciešamību pēc daudz dziļākām klimata problēmu risināšanām.
Ko tas varētu nozīmēt nākotnē?
Pašlaik WiDE atrodas pārejas posmā starp laboratorijas testiem un reālu pielietojumu. Testu rezultāti ir nepārprotami pozitīvi, taču joprojām nav atbildes uz virkni praktisku jautājumu: kas šādu degvielu ražos, kā tā tiks sertificēta, kāda būs tās ietekme uz dzinējiem ilgtermiņā un kā mainīsies apkope?
Tāpat nav skaidrs, kā šādas degvielas ieviešana ietekmēs garantijas nosacījumus un gala cenu kravas automašīnu un industriālās tehnikas īpašniekiem. Bez skaidrām atbildēm lielu lietotāju piesardzība ir saprotama.
Tomēr pats virziens ir sološs un praktisks, jo ļauj samazināt piesārņojumu, neprojektējot visus vecos dzinējus no jauna un neaizstājot tos tūlītēji. Ja izdosies atrast stabilu, ekonomiski pamatotu un tehniski uzticamu risinājumu, ūdens emulsija dīzeļdegvielā var kļūt par nozīmīgu starpposmu starp mūsdienu dīzeli un rītdienas tīrākajām tehnoloģijām.
