Valutazione sperimentale delle prestazioni del biodiesel dell'olio di semi di saponaria nel motore diesel CRDI

Jun 15, 2023

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 5699 (2023) Citare questo articolo

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A causa della continua domanda di carburanti alternativi per i motori ad accensione spontanea, la ricerca basata sul biodiesel ha ricevuto sostegno a livello globale. In questo studio, l'olio di semi di saponaria prodotto mediante il processo di transesterificazione per creare biodiesel. Si chiama BDSS (Biodiesel of Soapberry Seed). Secondo criteri, le qualità dell'olio sono riconosciute, quindi nei motori CRDI (Common Rail Direct Injection) sono state testate tre diverse miscele e diesel puro. Le descrizioni delle miscele sono: 10BDSS (10% BDSS + 90% diesel), 20BDSS (20% BDSS + 80% diesel) e 30BDSS (30% BDSS + 70% diesel). I risultati dei relativi test di combustione, prestazioni e inquinamento sono stati confrontati con quelli ottenuti utilizzando carburante diesel al 100%. In questo caso la miscelazione ha comportato un rendimento termico di frenata peggiore rispetto al diesel e minori emissioni residue con maggiori emissioni di NOx. I risultati superiori sono stati ottenuti da 30BDSS, che aveva BTE del 27,82%, emissioni di NOx di 1348 ppm, pressione di picco di 78,93 bar, tasso di rilascio di calore (HRR) di 61,15 J/deg, emissioni di CO (0,81%), HC (11 ppm) e opacità del fumo pari al 15,38%.

I combustibili alternativi derivanti dalla ricerca basata sulle fonti naturali rappresentano l’area più concentrata degli attuali criteri di domanda di combustibili fossili. Le tradizionali risorse di carburante diminuiscono e producono maggiori emissioni nell'ambiente, il che porta a effetti dannosi per gli organismi viventi e influisce sulla fattibilità dell'ambiente1. Ci sono così tanti biodiesel che possono essere prodotti dai diversi tipi di semi di oli vegetali commestibili e non commestibili. Inoltre tanti biodiesel prodotti anche con prodotti di scarto in natura e artificiali.

Venkatesan et al.2 hanno affermato che le emissioni di particolato e di NOx prodotte dai motori ad accensione spontanea per carichi pesanti (macchine edili, di carico, agricole) aumenteranno nel 2035 stesso poiché NOx e PM hanno registrato un aumento del 70% e dell'85%. L'inalazione eccessiva di PM provoca la morte di soggetti prematuri3. Jayabal et al.4 hanno affermato che l'opacità del fumo prodotto dal motore a combustione interna è dannosa per la vita e causa malattie cardiache e problemi respiratori.

Il biodiesel è quello del carburante utilizzato nel motore ad accensione spontanea. Ci sono tanti studi condotti da diverse ricerche sulla verità dei biomateriali con e senza diesel. Sono disponibili diversi metodi per la preparazione del biodiesel5. Tra questi, la transesterificazione è uno dei metodi più semplici e migliori per estrarre il biodiesel6.

Zimmerman et al.7 hanno spiegato chiaramente le sfide e i metodi basati sul processo di esterificazione per superare tali problemi. Muthukumaran et al.8 si occupano della produzione di biodiesel dall'olio di Madhuca Indica mediante processo di transesterificazione. Hanno affermato che l'idrazide di potassio ha una migliore influenza sul processo di produzione del biodiesel. L'olio a 60 °C per un trattamento di un'ora e mezza con metanolo (0,32%) con catalizzatore (1,5%) produce il 51% della resa in biodiesel.

Moradi et al.9 si occupano dei fattori che influenzano la produzione di biodiesel dai semi di ricino. Si esercitano nell'estrattore Soxhlet. I solventi utilizzati per l'estrazione dell'olio sono acetone e metanolo. Il mantenimento della temperatura a 75 °C per sei ore ha prodotto risultati migliori in termini di resa. Kamil et al.10 si occupa delle miscele di biodiesel di lardo di tacchino e lardo di suino nel motore CRDI. La miscela diesel con estere metilico ha prodotto minori emissioni di monossido di carbonio (20%), anidride carbonica (6%) ed idrocarburi (9%).

Alptekin et al.11 si occupano degli esteri metilici ed etilici dell'olio vegetale alimentato nel motore CRDI con vari carichi. Dai risultati sperimentali si evince chiaramente che i combustibili considerati hanno una pressione di picco inferiore, una maggiore velocità di rilascio del calore con un consumo di carburante più elevato rispetto al gasolio. I tempi dell'iniezione pilota e principale erano superiori a quelli dell'iniezione diesel. Yingqun et al.12 si occupano del biodiesel dell'olio di palma nel motore CRDI con diversa pressione di iniezione. L'aumento della pressione di iniezione del carburante aumenta le emissioni di NOx e riduce le emissioni di PM, CO e HC a carichi più elevati.