Auto’s met verbrandingsmotoren die geen emissies veroorzaken zouden denkbaar zijn met synthetische brandstoffen zoals oxymethyleenether. Onderzoekers aan de Technische Universität München (TUM) hebben getest hoe zo’n brandstof zich in de motor gedraagt en hebben een geoptimaliseerde verbrandingsmethode ontwikkeld. Komt er toch nog een schone verbrandingsmotor.
Verbrandingsmotoren liggen onder een vergrootglas omdat ze kooldioxide, fijnstof en stikstofoxiden produceren. In veel binnensteden gelden reeds rijverboden voor bepaalde voertuigen op diesel.
Schone verbrandingsmotor
Synthetische brandstoffen zoals de groep van oxymethyleenethers (OME) zouden de oplossing kunnen zijn. Ze verbranden bijna zonder ongewenste nevenproducten zoals roetdeeltjes of koolwaterstoffen. Ten opzichte van andere, al lange bekende kunstmatige brandstoffen bieden ze daarmee een extra voordeel voor de luchtkwaliteit.
Deze brandstoffen hebben echter ook nadelen. De productiekosten zijn hoger dan die voor fossiele brandstoffen en er zijn nog geen fabrieken. Het project XME-Diesel, dat wordt gesubsidieerd door Duitse ministerie van economische zaken, heeft tot doel de toepassing van OME te versnellen.
Ook wetenschappers van de leerstoel voor verbrandingsmotoren aan de TUM nemen aan dit project deel. Ze hebben onderzocht hoe OME zich in de motor gedraagt, welke aanpassingen nodig zijn om de verbranding efficiënter te laten verlopen en hoe de schadelijke emissies zijn te beperken in vergelijking met fossiele brandstoffen.
Van ééncilinder naar zescilinder
Eerst werkten de onderzoekers met computersimulatie en proeven aan een teststand met één cilinder. Ze bepaalden de optimale parameters voor een efficiënte verbranding. Zo heeft de synthetische brandstof bijvoorbeeld een lagere calorische waarde dan diesel. Dat betekent dat meer brandstof aan de motor moet worden toegevoerd om hetzelfde vermogen te bereiken. De wetenschappers pasten daartoe de inspuitkleppen navenant aan.
Omdat de synthetische brandstof geen roet produceert, is het bovendien mogelijk grote hoeveelheden uitlaatgas weer terug te voeren in de motor zonder dat de inlaat wordt vervuild. Met deze methoden wordt het ontstaan van stikstofoxiden afgeremd, terwijl het teruggevoerde uitlaatgas zeer hoge temperaturen tijdens de verbranding voorkomt.
Aansluitend testen de wetenschappers de parameters op een testbank met een volwaardige motor. Het betreft hier een in serie gebouwde zescilinder die speciaal werd omgebouwd voor het gebruik van de synthetische brandstof. De proeven aan deze motor bevestigden de eerder verkregen resultaten.
Emissies naar nul
De onderzoekers hebben vastgesteld dat de emissie van schadelijke stoffen aanmerkelijk kan worden gereduceerd door het gebruik van de synthetische brandstof. Het Euro-6 niveau, de huidige grenswaarde dus, is met de synthetische brandstof zonder problemen te halen. De onderzoekers zijn er bovendien van overtuigd, dat met een krachtige uitlaatgas nabehandeling de emissies zelfs tot nagenoeg nul kunnen worden teruggebracht. Dan is er dus echt sprake van een schone verbrandingsmotor.
Als OME zou worden geproduceerd uit CO2 dat vrijkomt bij processen in de staal- en cementindustrie en kolen- en gascentrales en met behulp van stroom uit duurzame bronnen, dan zou de nieuwe brandstof zelfs klimaatneutraal zijn.
Het gebruik van OME zou vooral interessant zijn voor voertuigen en installaties waarbij de verbrandingsmotor niet gemakkelijk door elektrische aandrijvingen met batterijvoeding kan worden vervangen. Te denken valt bijvoorbeeld aan vrachtwagens waarbij een grote actieradius belangrijk is, aan de energievoorziening in afgelegen gebieden en in de luchtvaart en scheepvaart.
Onderzoek
De proeven worden uitgevoerd in het kader van het project ‘XME Diesel – (Bio-)Methylether als alternative Kraftstoffe in bivalenten Dieselmotoren’, dat wordt gesteund door het Bundesministerium für Wirtschaft und Energie.
Ander onderzoek dat aan de leerstoel in München aan OME wordt uitgevoerd vindt plaats in het kader van het project ‘OME – Umweltfreundliche Dieselkraftstoffadditive’ (dat wordt gesubsidieerd door de Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe mit Mitteln van het Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft) en het project ‘Sub-Zero-Emissions Dieselmotor’ dat wordt gesubsidieerd door de Bayerische Forschungsstiftung).
Alle propaganda van de aanhangers van volledig elektrisch rijden ten spijt is de verbrandingsmotor dus nog lang niet afgeschreven.
