Por que canalizar combustível

Crédito da imagem: Dedmityay/Dreamstime

Por Roger Brereton, Pailton Engenharia

Publicado sexta-feira, 19 de maio de 2023

Uma nova invenção inspirada no queimador de Bunsen poderia levar a grandes avanços na busca por um diesel mais limpo, com implicações significativas para o transporte comercial.

Um artigo de 2016 do New York Times que reconta a história da nossa relação com o diesel, desde a sua invenção em 1800 até ao escândalo “Dieselgate” da Volkswagen, concluiu que a noção de diesel limpo era “um oxímoro”.

O escapamento dos motores a diesel contém poluentes nocivos, como óxidos de nitrogênio e partículas de fuligem. Embora os governos a partir do final da década de 1990 tenham incentivado a sua adoção, na crença de que eram mais ecológicos do que os equivalentes gasolina/gasolina, desde então tem sido argumentado que os automóveis a gasóleo produzem mais de quatro vezes mais poluição.

Para o setor automóvel, a solução foi a introdução de regulamentos para desencorajar a utilização de veículos a diesel, acelerando ao mesmo tempo a adoção de alternativas elétricas. Para veículos comerciais, porém, não é tão simples. Apesar de toda a má publicidade que o diesel tem atraído nos últimos anos, simplesmente não há nada que se compare a este combustível em termos de densidade energética, fiabilidade e durabilidade.

Eletrificar veículos menores e mais leves é uma coisa. Para ônibus e veículos de longo curso, o diesel é muito superior na geração do torque necessário para mantê-los em movimento. Isso não exclui a viabilidade de caminhões e ônibus elétricos, híbridos ou a hidrogênio. No entanto, o peso destes veículos gera um conjunto diferente de requisitos que tornam mais difícil o desenvolvimento de alternativas ao motor de combustão.

Enquanto alguns estão determinados a superar os desafios do desenvolvimento de veículos eléctricos ou a hidrogénio, outros estão concentrados em tornar o diesel mais limpo. Poderão levar muitos anos e enormes investimentos em infra-estruturas antes de vermos camiões de longo curso movidos por baterias eléctricas ou células de combustível de hidrogénio em números significativos. Se o gasóleo veio para ficar – pelo menos a curto prazo – então qualquer coisa que possa reduzir as suas emissões fará uma grande diferença para o planeta.

Se o diesel pode ou não ser verdadeiramente “limpo” está aberto ao debate, mas em termos relativos as melhorias existem. Uma combinação de avanços de engenharia e regulamentação governamental garantiu que o diesel moderno seja significativamente mais limpo em comparação com os seus antecessores. Os principais desenvolvimentos tecnológicos incluem avanços nas tecnologias de injeção de combustível e nos sistemas de tratamento de emissões de gases de escape. De acordo com o fabricante DAF, as emissões de óxido de azoto de um camião moderno com motor Euro 6 são 95 por cento inferiores às de camiões semelhantes de 25 a 30 anos atrás.

Um dilema contínuo de engenharia é o compromisso entre a redução de fuligem e de óxido de nitrogênio. Um motor diesel oferece maior eficiência de combustível do que seu equivalente a gasolina ou gasolina, mas libera emissões tóxicas de óxido de nitrogênio. Para mitigar esta situação, os gases de combustão com baixo teor de oxigénio do ciclo anterior do motor são encaminhados de volta para a entrada de ar. Isto reduz a temperatura e as concentrações de oxigénio nas misturas ar-combustível, reduzindo assim a produção de óxidos de azoto.

A desvantagem desta estratégia de diluição é que a estas temperaturas mais baixas nem todo o combustível é consumido, com o que resta criando mais partículas de carbono parcialmente queimado ou fuligem. Os engenheiros precisam, portanto, de encontrar uma forma de queimar o diesel o mais completamente possível, mantendo ao mesmo tempo as temperaturas suficientemente baixas para evitar o excesso de óxido de azoto.

Charles Mueller, cientista de combustão dos Laboratórios Nacionais Sandia, nos EUA, pensa ter encontrado uma solução para este problema. Inspirando-se em um queimador de Bunsen, ele propõe equipar os injetores de combustível diesel com minúsculos equivalentes de chaminé de bico de Bunsen. Esses pequenos tubos de metal seriam instalados a uma curta distância do orifício do bico injetor e alinhados com o fluxo de combustível. Muito parecido com um queimador de Bunsen quando queima em azul, isso garantirá que o combustível e o ar sejam misturados de maneira mais completa e proporcione uma melhor queima, mas nas temperaturas mais baixas necessárias para a diluição do óxido de nitrogênio.