NewsFossiliMobilitàCarburantiRinnovabiliBiocarburanteBiocombustibiliBiomassaStakeholder energiaCnr

BIOCOMBUSTIBILI – COMBUSTIBILI: UN ESPERIMENTO CNR VOLERA SULLA STAZIONE SPAZIALE

    Verrà ‘acceso un fuoco’ nello spazio. Lo farà l’astronauta Luca Parmitano, durante la missione ‘Volare’, per verificare il comportamento di Combustibili e Biocombustibili secondo un programma di ricerca messo a punto all’Istituto motori del Consiglio Nazionale delle Ricerche (IM-CNR) di Napoli. Si tratta dell’esperimento ICE (Italian Combustion Experiment) che, nell’ambito del programma Green Air, prevede lo studio di CarburantiCarburanti
    Sostanze solide, liquide o gassose, di origine naturale o derivanti da processi industriali, contenenti carbonio e idrogeno, che, se bruciate, sviluppano calore in base al loro “contenuto energetico” (potere calorifico).
    innovativi
    a basso impatto ambientaleimpatto ambientale
    L’insieme degli effetti (diretti e indiretti, nel breve o nel lungo termine, positivi o negativi, ecc..) che l’avvio di una determinata attività ha sull’ambiente naturale circostante.
    , biocombustibili di seconda/terza generazione e di loro surrogati.

    In particolare, in questa prima fase, verrà analizzata la combustionecombustione
    Processo chimico esotermico (ovvero che comporta sviluppo di calore) in cui il combustibile si combina con l’ossigeno presente nell’aria oppure appositamente separato (comburente). La reazione di combustione avviene previo innesco localizzato (accensione).
    di singole gocce di miscele binarie di ‘surrogati’ al variare della pressione e della percentuale di ossigeno in condizione di microgravità sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS)
    ”, spiega Patrizio Massoli, dirigente di ricerca dell’IM-CNR.

    Una migliore comprensione del processo di riscaldamento, evaporazione e combustione di combustibili ad alta pressione è di fondamentale importanza per lo sviluppo di tecnologie di combustione nei motori e Sistemi Energetici di nuova generazione.

    L’assenza di gravità crea condizioni sperimentali uniche che consentono di esplorare processi e reazioni non realizzabili sulla terra. “Permette, infatti, la semplificazione della geometria e della fluidodinamica del processo che da tridimensionale diventa monodimensionale (simmetria sferica o radiale)”, spiega Patrizio Massoli, “e di conseguenza i processi di trasferimento di massa e calore, consentendo quindi una maggiore focalizzazione sui processi fisico-chimici che avvengono durante il processo di combustione. La simmetria sferica consente, inoltre, la perfetta modellazione del processo con notevoli vantaggi per lo sviluppo della simulazione numerica di combustibili innovativi da utilizzare in codici fluidodinamici tridimensionali ”.

    La composizione dei biocombustibili varia in funzione della biomassabiomassa
    In generale si identifica con biomassa tutto ciò che ha matrice organica ad eccezione delle plastiche e dei materiali fossili. Come indicato nel decreto legislativo del 29 Dicembre 2003 n. 387, per biomassa si intende ” la parte biodegradabile dei prodotti, rifiuti e residui provenienti dall’agricoltura (comprendente sostanze vegetali e animali) e dalla silvicoltura e dalle industrie connesse, nonchè la parte biodegradabile dei rifiuti industriali e urbani “. Ciò che accomuna le diverse tipologie di biomassa è la presenza di carbonio che mette a disposizione un elevato potere calorifico eventualmente sfruttabile per fini energetici.
    iniziale, delle condizioni stagionali e del processo di trasformazione: in base al processo produttivo impiegato è possibile ottenere combustibili completamente diversi pur utilizzando la stessa Biomassa. “Per questo è difficile poter definire un comportamento univoco dal quale estrarre leggi generali. Si ricorre, pertanto, ai ‘surrogati’: composti che pur possedendo alcune proprietà fisico-chimiche simili ai Biocombustibili sono composti puri”, spiega ancora Massoli. “Definiti i composti base che caratterizzano la struttura del biocombustibile risulterebbe allora possibile sintetizzare il suo ‘modello’ modulandone la composizione in termini di surrogati. Idealmente, le proprietà di combustione di un qualsiasi Biocombustibile potranno essere determinate dalla conoscenza di quelle dei surrogati che compongono il suo ‘modello’ ”.

    L’obiettivo dello studio è il raggiungimento di una riduzione dei consumi e dell’impatto ambientale dei sistemi per la generazione di energiaenergia
    Fisicamente parlando, l’energia è definita come la capacità di un corpo di compiere lavoro e le forme in cui essa può presentarsi sono molteplici a livello macroscopico o a livello atomico. L’unità di misura derivata del Sistema Internazionale è il joule (simbolo J)
    in impianti stazionari e per la propulsione spaziale aerea, marittima, terrestre.

    In parallelo alla sperimentazione sulla stazione spaziale, parte degli studi saranno condotti nei laboratori dell’Im-CNR a terra. Questi consentiranno di effettuare uno screening preliminare degli studi da condurre sulla ISS, ma anche di portare avanti esperimenti in condizioni complementari a quelle realizzate in microgravità, che consentiranno di evidenziare le trasferibilità dei risultati ottenuti a gravità zero.

    La sperimentazione verrà condottacondotta
    Rete di tubazioni adibite al trasporto di combustibili (gas e petrolio) dai luoghi di produzione ai luoghi di stoccaggio, di imbarco, di trattamento e di consumo.
    utilizzando sia una cella di combustione per lo studio di gocce di uguali dimensioni a quelle studiate sulla Stazione spaziale internazionale, sia un sistema particolarmente complesso di fasci laser, ‘optical tweezers’ (pinzette ottiche). Tale sistema consente di catturare e sospendere in aria gocce di combustibile di alcune decine di micron senza alcun sistema meccanico, ma utilizzando unicamente luce laser
    ”, spiega ancora il ricercatore CNR. In altri termini, le particelle sono catturate e sospese da fasci luminosi. “Il sistema sviluppato utilizza una combinazione originale di fasci laser che oltre a catturare e sospendere le goccioline servono alla loro caratterizzazione mediante diagnostica laser avanzata”, conclude Massoli.

    La scheda

    Chi: Istituto motori del CNR di Napoli

    Che cosa: programma di ricerca ICE (Italian Combustion Experiment) Green Air: prevede lo studio di combustibili e biocombustibili nello spazio, in condizione di microgravità.

    Fonte: CNR

    Tags
    Show More

    Lascia un commento

    Il tuo indirizzo email non sarà pubblicato. I campi obbligatori sono contrassegnati *