Syntetiska föreningar som i allt högre grad används i vardagsprodukter som schampo och motorolja hittar sin väg till deponier och överladdar biogasen som dessa deponier producerar, forskare vid University of Michigan har hittat.

Även om det är ett problem idag, forskarna säger att det kan vara en möjlighet att få ut mer energi ur deponigas.

Föreningarna, kallas "siloxaner, "är effektiva på att leda värme och interagera med vatten, och som sådan har deras popularitet ökat i en mängd olika konsumentprodukter. Det betyder att fler och fler siloxaner leds till din lokala deponi.

Biogas avser bränslegaser som syntetiseras från olika biologiska eller organiska råvaror som deponigas och avloppsreningsverk. På senare år har det har blivit tydligt att siloxaner har skadat den kraftgenererande utrustning som drivs med deponigas. Men forskarna säger att siloxanerna faktiskt skulle kunna utnyttjas för att producera mer energi.

U-M-teamet genomförde den första kemiska analysen av hur siloxaner påverkar biogas. Forskarna fann att siloxaner ökar reaktiviteten hos biogas, leder till snabbare tändning i motorer och frigörande av mer energi. Men dessa motorer - vanligtvis kraftgenererande gasturbiner och kolvmotorer - kan skadas av siloxanerna i biogasen.

"Siloxaner är mycket antändliga, sa Margaret Wooldridge, Arthur F. Thurnau professor i maskinteknik och chef för Dow Sustainability Fellows Program vid U-M. "De förändrar biogasens kemi som galningar. Sakerna är som raketbränsle, bokstavligen - galet-reaktiv."

Siloxanerna förändrar i huvudsak biogasens "flamhastighet, " vilket är ett mått på hur snabbt ett bränsle förbränns och driver en turbin eller kolv.

Biogas består huvudsakligen av metan. Metangas finns i naturen men produceras också när organiskt material bryts ned i deponier, tillsammans med väte, kolmonoxid, och andra kolväten. Metan är huvudkomponenten i naturgas och biogas, gör både värdefulla bränslekällor och energi som är renare än kol.

I atmosfären, dock, metan är särskilt bra på att fånga värme, vilket bidrar till vårt globala uppvärmningsproblem. Särskilt, Metan är 30 gånger effektivare som växthusgas än CO2. Och enligt EPA, kommunala deponier för fast avfall står för 14 % av alla mänskliga relaterade metanutsläpp i USA varje år – den tredje största källan bakom gas- och petroleumindustrin och jordbruket.

Den egenskapen har stimulerat ansträngningar att fånga upp metan från deponier och använda det som bränsle, istället för att tillåta det att fly okontrollerat.

Mätning av "antändbarhet"

I den här studien, UM-forskare testade separat väte- och kolmonoxidblandningar innehållande två siloxaner - trimetylsilanol (TMSO) och hexametyldisiloxan (HMDSO) - mot väte- och kolmonoxidblandningar utan siloxaner.

Specifikt, forskarna klockade hur lång tid det tog för varje blandning att antändas. Bränsle som har en kortare antändningsfördröjning anses vara mer antändbara eller reaktiva — och väte är ett av de mest reaktiva bränslena vi använder.

Väte och kolmonoxid med TMSO gav antändningsfördröjningstider som var 37 % snabbare än referensfallet. Och HMDSO-infunderad metan producerade fördröjningstider 50 % snabbare.

Resultaten av U-M:s forskning publiceras i senaste upplagan av Förbränning och låga . Forskare hoppas att deras arbete belyser hur siloxaner förändrar motorns prestanda när de används som bränsle.

"Spårkoncentrationer av siloxaner har varit ett känt problem i biogasapplikationer - vilket leder till bildandet av slipande kiseldioxidavlagringar på motorkomponenter, sa Rachel Schwind, en doktorand och studiemedförfattare. "Av denna anledning, mest tidigare forskning inom detta område har fokuserat på hur man tar bort dem från den infångade gasen."

Utnyttja siloxaner, istället för att ta bort dem

Tillsammans med problemet med siloxaner, det finns också potential. Wooldridge sa att siloxaner kan vara nyckeln till att få förstärkt energiproduktion från biogas.

"Vi skulle älska att kunna utnyttja dem som en energikälla, " Hon sa.

Att analysera förbränningskemin är ett steg i den riktningen.

"Det skulle potentiellt förneka behovet av skrubbning eller borttagning under biogasbehandling och minska kostnaderna, ", sade Schwind. "Om vi ​​kan minska dessa kostnader, det flyttar biogas närmare att vara ett verkligt koldioxidneutralt bränsle. Och om vi kan göra deponigas till ett mer ekonomiskt attraktivt alternativ, Deponioperatörer kommer att ha fler incitament att fånga upp och utnyttja denna skadliga växthusgas."