اكتشف العلماء اختراقًا بسيطًا للديزل يخفض التلوث بشكل كبير ويحسن الكفاءة

تظهر مراجعة جديدة أن خلط الماء بوقود الديزل يمكن أن يقلل بشكل كبير من الانبعاثات أوتعزيز الكفاءة، مما يوفر طريقًا بسيطًا بشكل مدهش نحو محركات الديزل النظيفة.

لفت فريق بحث في جامعة أويري الفيدرالية للتكنولوجيا في نيجيريا الانتباه إلى طريقة واعدة لتقليل التلوث الناجم عن محركات الديزل دون خفض إنتاج المحرك.

وفي تقييمهم للدراسات العالمية حول تكنولوجيا مستحلب الماء في الديزل (WiDE)، وجدت المجموعة أن دمج كميات صغيرة من الماء في وقود الديزل يمكن أن يقلل بشكل حاد من الانبعاثات الضارة مع الحفاظ على الكفاءة الإجمالية للمحرك، وفي بعض الحالات تحسينها.

تظل محركات الديزل أساسية في وسائل النقل والزراعة والعديد من العمليات الصناعية بسبب قوتها وموثوقيتها. وعلى الرغم من هذه المزايا، فإنها تطلق كميات كبيرة من الملوثات مثل أكاسيد النيتروجين والجسيمات، وكلاهما يساهم في الضباب الدخاني، ومشاكل صحة الجهاز التنفسي، والاحتباس الحراري.

على الرغم من أن أنظمة التحكم في الانبعاثات مثل المحولات الحفازة ومرشحات الجسيمات يمكن أن تساعد في تقليل هذه الملوثات، إلا أنها تقدم أيضًا تكلفة إضافية وتعقيدًا ميكانيكيًا. وفقًا للتحليل الجديد، توفر WiDE خيارًا أكثر وضوحًا ووضوحًا يمكن استخدامه مع محركات الديزل الحالية دون الحاجة إلى إعادة التصميم.

يتضمن نهج WiDE تشتيت قطرات ماء صغيرة جدًا داخل وقود الديزل بمساعدة المواد الخافضة للتوتر السطحي التي تحافظ على استقرار المزيج لمدة تصل إلى ستين يومًا. عندما يحترق هذا الخليط، يتحول الماء بسرعة إلى بخار، مما يخلق “انفجارًا صغيرًا” يعزز اختلاط الهواء والوقود. وهذا التأثير يقلل من أعلى درجات الحرارة التي يتم الوصول إليها أثناء الاحتراق، مما يحد من تكوين أكاسيد النيتروجين. وفي الوقت نفسه، يؤدي التفاعل المحسن بين الهواء والوقود إلى حرق الوقود بشكل أكثر اكتمالاً، مما يؤدي إلى تقليل انبعاثات السخام والجسيمات.

تخفيضات الانبعاثات ومكاسب الكفاءة

وأظهرت الدراسات التي استعرضها الباحثون أن استخدام WiDE يمكن أن يقلل من أكاسيد النيتروجين بنسبة تصل إلى سبعة وستين بالمائة والجسيمات بنسبة تصل إلى ثمانية وستين بالمائة مقارنة بوقود الديزل العادي. بالإضافة إلى الانبعاثات النظيفة، وجدت العديد من التجارب أيضًا أن المحركات التي تعمل بنظام WiDE حققت كفاءة حرارية أعلى للفرامل، مما يعني أنها حولت الوقود إلى عمل مفيد بشكل أكثر فعالية.

وقال المؤلف الرئيسي الدكتور تشوكويميكا فورتوناتوس نداوزي: “إن مستحلبات الماء في الديزل هي طريقة عملية وفعالة من حيث التكلفة لجعل محركات الديزل أكثر نظافة”. “ولأن التكنولوجيا لا تتطلب إعادة تصميم المحرك، فإنها توفر مسارا فوريا نحو خفض الانبعاثات في البلدان النامية والمتقدمة على حد سواء.”

وتناولت الدراسة أيضًا دور المواد الخافضة للتوتر السطحي، والمواد الكيميائية التي تسمح للماء والديزل بالبقاء مختلطين بشكل موحد. يعد الاختيار الصحيح وتركيز المادة الخافضة للتوتر السطحي أمرًا ضروريًا للحفاظ على استقرار المستحلب، مما يؤثر على الأداء والسلامة. وجد الباحثون أن التركيبات التي تستخدم مزيجًا من المواد الخافضة للتوتر السطحي حققت أفضل نتائج الاستقرار والاحتراق.

الإمكانات المستقبلية والاحتياجات البحثية

في حين أن WiDE يُظهر وعدًا كبيرًا، يوصي المؤلفون بالمزيد من العمل لتحسين اختيار المواد الخافضة للتوتر السطحي ودراسة التأثيرات طويلة المدى للمستحلبات على مكونات المحرك. ويؤكدون أيضًا أن WiDE يمكن أن يكمل التقنيات النظيفة الأخرى، مثل وقود الديزل الحيوي وأنظمة التحكم في الانبعاثات المتقدمة، في تحقيق أهداف المناخ العالمي وجودة الهواء.

وقال البروفيسور إيميكا إيمانويل أوغوزي، المؤلف المشارك: “هذه التكنولوجيا يمكن أن تسد الفجوة بين استخدام الديزل التقليدي ومستقبل الطاقة النظيفة”. “مع الصياغة والاختبار المناسبين، يمكن أن يصبح جزءًا مهمًا من أنظمة النقل والطاقة الصناعية المستدامة.”

المرجع: “التقدم في استراتيجيات الحد من انبعاثات الديزل: التركيز على تكنولوجيا مستحلب الماء في الديزل” بقلم Chukwuemeka Fortunatus Nnadozie، Chiamaka Prisca Onuoha، Emeka Emmanuel Oguzie و Enos Ihediohamma Emereibeole، 28 مايو 2025، أبحاث الكربون.
DOI: 10.1007/s44246-025-00210-y

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.