Pesquisadores do Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), em Richland, no estado norte-americano de Washington, desenvolveram um sistema de separação de combustível que promete permitir que o motor flex decida qual parte da mistura de combustível ele irá consumir, de acordo sua necessidade. O novo sistema de separação se baseia na química dos combustíveis ao invés de utilizar uma membrana física, como os sistemas atuais. Sua promessa é de maior economia de combustível ao tornar mais eficiente o uso de componentes com alta octanagem em uma solução de combustível duplo, como, por exemplo, gasolina e etanol.
Não há margem para o desperdício de energia. Novos padrões estão exigindo motores menores, mais eficientes e que não “batam pino” (engine knocking). Para os leigos, talvez seja difícil entender este conceito. Mas um motor a explosão funciona pela simultaneidade entre a compressão do combustível e o momento exato em que a faísca da vela detona esta mistura, fazendo o motor funcionar. Quando isto sai da sincronia, é como um remador que perde o ritmo no meio da competição. Assim como o barco deste remador, o motor perde força e pode até sofrer danos sérios. Para evitar “bater pino”, é necessário utilizar combustíveis com um maior número de octanas. A octanagem, ou índice de octanos, não tem correspondência com a qualidade do combustível.
É somente um índice de resistência à detonação de combustíveis, porém, motores mais potentes exigem maiores compressões e, por consequência, combustíveis mais resistentes à ignição espontânea.
Potência e rendimento ótimos são sempre obtidos a partir de combustíveis de octanagem compatível com o projeto do motor. No entanto, estudos demonstraram que os requisitos de octanagem não são uniformes ao longo do deslocamento do veículo.
O motor precisa de maior compressão, e consequentemente, maior octanagem, quando acelera aumentando a rotação. Quando em baixa rotação, basta um combustível de menor octanagem. Quando se trata de veículos flex e da combinação de gasolina e etanol, a coisa complica e, segundo os pesquisadores, leva ao uso ineficiente dos componentes de combustível de alta octanagem.
Para resolver este problema criaram uma maneira eficiente de separar, antes de chegarem aos cilindros, os componentes de combustível com alta octanagem dos de octanagem mais baixa. A solução foi batizada de:
Octanagem on demand
Nos veículos flex atuais, a central eletrônica (ECU) é capaz de identificar os combustíveis. Mas não pode “escolher” qual componente é melhor para determinado momento do deslocamento. Além disto, as proporções da mistura variam a cada vez que se abastece o tanque. Para solucionar este problema, os laboratórios trabalham com a proposta de separação dos componentes assim que são bombeados de dentro do tanque de combustível, antes de chegarem às câmaras de combustão. É a chamada separação a bordo.
Os sistemas atuais trabalham usando separação por membranas, ou pervaporação, que perde eficiência já que o oxigênio é removido no processo.
Estratégias de separação química
A equipe de pesquisa propõe uma abordagem diferente e inovadora, reações químicas sob medida para separação de líquido-sólido e líquido-líquido com vantagens sobre a separação por membrana. A Gasolina, combustível mundial para carros de passeio, é composta por vários hidrocarbonetos que evaporam em diferentes temperaturas. Já o etanol tem somente um hidrocarboneto evaporando de uma só vez. Ele tem também uma octanagem maior. Devido a isto, gera mais potência por ter maior taxa de compressão. Por outro lado, a energia gerada, chamada de poder calorífico é de aproximadamente 70% do poder da gasolina.
É por isso é o que fazemos aquela continha na hora de abastecer. Mas, uma vez feita a separação, o sistema determina a mistura de combustível correta conforme a potência exigida: octanagem mais baixa para marcha lenta, octanagem mais alta para acelerar. Assim, o etanol, que é mais ecológico por capturar mais CO2 na plantação da cana-de-açúcar, de onde é extraído, pode ser reservado para os momentos em que a rotação do motor pede um combustível mais rico. Os resultados dos testes indicaram uma redução no consumo de combustível de 30% e uma redução na emissão de gases de efeito estufa de 20%.
Através do uso eficiente dos componentes a octanagem sob demanda fornece combustível com a classificação de octanagem necessária, conforme determinado pelas demandas de torque do motor, fornecendo a proporção adequada de combustíveis de alta e baixa octanagem e propiciando uma maior economia de combustível.
