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Ripulire la combustione?
Uno spin-off dell'Università di Oxford sta assicurando accordi in Europa e in Asia per una tecnologia che fa un uso migliore dei motori diesel e dei carburanti di oggi. Oxonica PLC sostiene che facilitando la combustione, il suo additivo per carburante a nanoparticelle aumenta l'efficienza del carburante in media del 5% e riduce le emissioni di fuliggine fino al 15%.
Il CEO Kevin Matthews afferma che il carburante diesel addizionato con il catalizzatore a nanoparticelle di Oxonica brucia più a lungo, aumentando l'efficienza del carburante e riducendo l'inquinamento del tubo di scappamento. (Credito: Oxonica)
La scorsa settimana, Oxonica ha annunciato il suo più grande affare: un contratto di fornitura di additivi con Petrol Ofisi A.S. , il più grande distributore di carburante della Turchia, per un valore di 12,7 milioni di dollari quest'anno. Il risparmio di carburante risultante potrebbe essere pari a 200.000 tonnellate di CO2 all'anno, secondo il CEO di Oxonica Kevin Matthews. Ironia della sorte, una nuova serie di preoccupazioni ambientali intorno alla nanotecnologia rappresenta un serio ostacolo all'accettazione diffusa della tecnologia di Oxonica.
Il potenziatore dell'efficienza del carburante Envirox di Oxonica utilizza l'ossido di cerio come catalizzatore. Questo metallo è uno dei tanti utilizzati nei convertitori catalitici per ridurre la quantità di inquinamento atmosferico nello scarico del motore. Il cerio di solito svolge un ruolo di supporto al platino, che è un catalizzatore più attivo ma anche più costoso. Modellare l'ossido di cerio in nanoparticelle di appena 5-25 nanometri di diametro ha dato a Oxonica due vantaggi: ha trasformato il metallo più economico in un catalizzatore altamente attivo e lo ha prodotto in una forma che può essere miscelata direttamente nel carburante.
Le dimensioni contano, perché l'attività di un catalizzatore è una funzione della sua area superficiale e l'area superficiale totale in una massa di particelle aumenta esponenzialmente man mano che la massa delle singole particelle diminuisce. Di conseguenza, è necessaria solo una piccola quantità di prodotto; Envirox viene miscelato al carburante diesel in un rapporto di appena 5 parti per milione.
Matthews, un chimico formatosi a Oxford, afferma che le nanoparticelle di ossido di cerio promuovono un'ustione che è più uniformemente diffusa e più longeva. In un motore diesel, la combustione avviene quando il carburante iniettato in un cilindro viene compresso. Distribuendo la combustione, il catalizzatore a base di carburante riduce la forza esercitata all'inizio della combustione, quando il pistone sta ancora spingendo nel cilindro, un momento in cui il motore diesel sta combattendo contro se stesso. Quello che ottieni è un trasferimento dell'ustione, quindi più di esso si verifica alla fine positiva del ciclo, dice Matthews. Più avanti nel ciclo, le particelle possono dare un contributo non catalitico: decomponendosi sotto il calore e la pressione della combustione, le particelle di ossido di cerio rilasciano parte del loro ossigeno per alimentare la fiamma, bruciando sacche residue di combustibile.
Scott Anderson, professore di chimica fisica e analitica presso l'Università dello Utah, definisce il catalizzatore a base di carburante di Oxonica un'idea praticabile, basata sulla propria esperienza nel testare le nanoparticelle di ossido di cerio come catalizzatori per il carburante degli aerei militari. È noto per essere un catalizzatore di combustione. Se ne metti abbastanza, aumenterà sicuramente la velocità di combustione e questo dovrebbe aumentare l'efficienza della combustione, afferma Anderson.
Oxonica ha affrontato lo scetticismo tra gli acquirenti convincendo Perth, con sede nel Regno Unito Gruppo Diligenza , operatore di 7.000 autobus, per provare Envirox. Nel 2003 e nel 2004, Stagecoach e Oxonica hanno testato l'additivo in 1.000 autobus nel Regno Unito e ne hanno monitorati altri 500 come controlli. Stagecoach riferisce che, nel complesso, gli autobus di prova hanno utilizzato il 5% in meno di carburante e che il risparmio di carburante è stato più che pagato per l'additivo. Entro la fine del 2004, Stagecoach ha implementato Envirox in tutto il Regno Unito e l'estate scorsa ha acquistato azioni quando Oxonica è diventata pubblica.
Oxonica vorrebbe vedere il suo additivo anche nelle flotte di autobus statunitensi, ma l'EPA teme che le nanoparticelle di ossido di cerio che escono dal tubo di scappamento possano rappresentare una minaccia per la salute. Mentre la registrazione di un nuovo additivo per gas con EPA è solitamente un processo di sei mesi, Oxonica ha già aspettato un anno; Matthews dice che accetta che l'azienda possa avere ancora due anni da fare.
Mentre la tossicità dell'ossido di cerio in forma sfusa è paragonabile al sale da cucina, in forma di nanoparticelle potrebbe comportare un rischio molto maggiore, specialmente se inalato. Mentre le particelle più grandi vengono eliminate dai polmoni, gli studi hanno dimostrato che alcuni tipi di nanoparticelle di diametro inferiore a 100 nanometri possono infiltrarsi nei tessuti che rivestono il polmone. Le nanoparticelle possono finire nel flusso sanguigno, all'interno delle cellule e persino, in alcuni casi, all'interno dei nuclei delle cellule dove risiedono i cromosomi. L'EPA teme che mentre i veicoli che bruciano diesel trattato con Envirox possono produrre meno fuliggine, possono anche produrre una nuova serie di particelle pericolose per l'uomo.
Matthews afferma che la ricerca di Oxonica mostra che la combustione del diesel trattato con Envirox non altera la distribuzione dimensionale dell'inquinamento da particolato, il che significa che la proporzione di particelle più piccole rimane invariata. E dice che gli studi di tossicità dell'azienda sui cosiddetti polmoni sintetici non hanno mostrato segni di problemi.
Anderson dice che il problema per Oxonica potrebbe essere il diavolo che non conosciamo. Per prima cosa, dice Anderson, le nanoparticelle nei gas di scarico tendono ad essere difficili da misurare con le tecniche di rilevamento ottico convenzionali. Sono così piccoli che non diffondono la luce in modo efficace, afferma Anderson. Inoltre, la comprensione scientifica degli effetti sulla salute delle nanoparticelle è in una fase nascente e l'EPA sta ancora cercando di capire come regolarle. Stanno appena arrivando al punto di iniziare a preoccuparsi delle piccole particelle di dimensioni micron, dice Anderson. Non credo che abbiano la più pallida idea di come regoleranno le particelle molto più piccole.
L'EPA ha tenuto incontri per discutere su come trattare le nanoparticelle e lo scorso dicembre ha emesso una carta bianca sul tema, che è stato successivamente sottoposto a peer review. Ma un programma di segnalazione volontario pianificato per incoraggiare un esame più approfondito dei prodotti su scala nanometrica deve ancora concretizzarsi. L'EPA può sviluppare politiche pragmaticamente, poiché considera nuove applicazioni nanotecnologiche. In effetti, Julia Moore, vicedirettore del Project on Emerging Nanotechnologies presso il Woodrow Wilson International Center for Scholars (un think tank di Washington, DC), afferma che Envirox di Oxonica potrebbe rivelarsi un banco di prova cruciale di come l'EPA gestirà le nanotecnologie.