Xăng sinh học mới đạt chỉ số octan lên tới 102

Nhóm nghiên cứu tại Viện Nghiên cứu Khoa học và Kỹ thuật, Đại học Sharjah (UAE), phát triển bốn công thức xăng carbon thấp HyperFuel-95, HyperFuel-98, HyperFuel-100 và HyperFuel-102, nhằm tạo giải pháp giảm phát thải cho các phương tiện vẫn sử dụng động cơ đốt trong.

Thay vì loại bỏ hoàn toàn xăng dầu, HyperFuel thay thế một phần thành phần có nguồn gốc hóa thạch bằng các chất có nguồn gốc sinh học với chỉ số octan cao. Cách tiếp cận này có thể giúp giảm lượng khí thải carbon mà không buộc người dùng phải đổi sang xe điện hoặc cải tạo động cơ.

Nhóm nghiên cứu cho biết HyperFuel có thể ứng dụng cho nhiều loại phương tiện, từ xe thông thường, xe thể thao đến hàng không.

Tăng chỉ số octan

Chỉ số octan thể hiện khả năng chống kích nổ sớm của nhiên liệu khi hỗn hợp xăng và không khí bị nén trong động cơ. Khả năng chống kích nổ càng tốt càng cho phép động cơ hoạt động ổn định ở điều kiện nén cao.

Điểm đáng chú ý trong công thức HyperFuel là methyl ester of dimate (MED), hợp chất sử dụng làm phụ gia xăng. MED được tổng hợp từ isohexene và methanol, đóng vai trò tăng chỉ số octan.

Thử nghiệm cho thấy MED đạt chỉ số octan nghiên cứu (RON) 131,5 và chỉ số octan động cơ (MON) 120, cao hơn nhiều phụ gia thông thường. Khi được bổ sung vào HyperFuel, hợp chất này giúp tăng khả năng chống kích nổ và độ ổn định của nhiên liệu.

Thành phần sinh học quan trọng khác là isopropanol, được sản xuất từ sinh khối thông qua quá trình lên men. Hai chất này được phối trộn với các thành phần nhiên liệu như reformate, naphtha nhẹ chưng cất trực tiếp và nhiên liệu từ quá trình Fischer-Tropsch để tạo thành bốn loại HyperFuel.

Nhóm nghiên cứu điều chỉnh tỷ lệ từng thành phần để tạo ra nhiên liệu có chỉ số octan từ 95 đến 102. Tỷ lệ isopropanol được giữ ở mức 25%, trong khi MED tăng từ 17% ở HyperFuel-95 lên 20% ở HyperFuel-102. Reformate, một thành phần có chỉ số octan cao, cũng tăng từ 15% lên 29%.

Đồng thời, tỷ lệ các thành phần có chỉ số octan thấp được giảm bớt. Cách phối trộn này giúp tăng khả năng chống kích nổ, đồng thời cân bằng giữa thành phần dầu mỏ và nguồn gốc sinh học.

Các nhà nghiên cứu sau đó so sánh bốn loại HyperFuel với xăng thương mại tham chiếu, gồm 60% reformate và 40% xăng từ quá trình cracking xúc tác tầng sôi.

Nhiên liệu được kiểm tra hàng loạt đặc tính quan trọng như chỉ số octan, mật độ, áp suất hơi, độ ổn định oxy hóa, hàm lượng cặn và khả năng ăn mòn đồng.

Kết quả thử nghiệm trong phòng thí nghiệm cho thấy các hỗn hợp đáp ứng những tiêu chuẩn liên quan, có khả năng chống kích nổ tốt, độ ổn định oxy hóa cao, đồng thời chứa ít lưu huỳnh và benzene.

Chưa thể thương mại hoá

Theo nhóm phát triển, kết quả mở ra khả năng sử dụng HyperFuel như một giải pháp chuyển tiếp trong quá trình giảm phát thải giao thông.

Khác với chuyển sang xe điện, loại nhiên liệu này hướng tới tận dụng đội xe và hệ thống động cơ đốt trong đang tồn tại mà không cần cải tạo động cơ, trong bối cảnh quá trình điện hóa phương tiện cần thời gian và chi phí đầu tư lớn.

Nhiên liệu carbon thấp có thể giúp giảm một phần phát thải của hàng triệu phương tiện sử dụng động cơ đốt trong trong giai đoạn chuyển tiếp.

Tuy nhiên, HyperFuel hiện mới được kiểm chứng trong phòng thí nghiệm và chưa sẵn sàng để bán thương mại. Khả năng sản xuất với quy mô lớn vẫn là trở ngại quan trọng.

Nhóm nghiên cứu cho biết cần tiếp tục đánh giá hiệu quả kinh tế - kỹ thuật, lượng phát thải carbon trong toàn bộ vòng đời cũng như chi phí của chuỗi cung ứng. Những yếu tố này sẽ quyết định liệu lợi ích đạt được trong phòng thí nghiệm có thể duy trì khi nhiên liệu được sản xuất và phân phối ở quy mô thương mại hay không.

Nếu vượt qua những rào cản này, HyperFuel có thể trở thành một trong những giải pháp giúp động cơ đốt trong giảm phát thải trong quá trình chuyển đổi sang giao thông carbon thấp.