NREL-forskarna, tillsammans med kollegor vid Yale University, Argonne National Laboratory, och Oak Ridge National Laboratory, är en del av Department of Energys Co-Optimization of Fuels &Engines (Co-Optima) initiativ. Co-Optimas forskning fokuserar på att förbättra bränsleekonomin och fordonsprestanda och samtidigt minska utsläppen.

"Om du tittar på biomassa, 30% av det är syre, sa Derek Vardon, en senior forskningsingenjör på NREL och motsvarande författare till en ny uppsats som beskriver forskningsprojektet Co-Optima. "Om vi ​​kan komma på smarta sätt att hålla det runt och skräddarsy hur det ingår i bränslet, du kan få ut mycket mer av biomassa och förbättra prestandan hos dieselbränsle." Molekylen, 4-butoxiheptan, innehåller syre medan konventionella petroleumbaserade dieselbränslen består av kolväten. Närvaron av syre minskar avsevärt bränslets inneboende sotningstendens vid förbränning.

Pappret, "Prestandafördelad produktion av bioblandningsmaterial med eterdiesel genom a priori design, "visas i journalen Förfaranden från National Academy of Sciences . Vardons medförfattare från NREL är Nabila Huq som första författare, med medförfattare Xiangchen Huo, Glenn Hafenstine, Stephen Tifft, Jim Stunkel, jarl Christensen, Gina Fioroni, Lisa Fouts, Robert McCormick, Matthew Wiatrowski, Mary Biddy, Teresa Alleman, Peter St John, och Seonah Kim.

Forskare använde majsstover-härledda molekyler som utgångspunkt för en rad potentiella bränslekandidater. Härifrån, de förlitade sig på prediktiva modeller för att avgöra vilka molekyler som skulle vara bäst att blanda med och förbättra traditionell diesel. Molekylerna förscreenades baserat på attribut med implikationer som spänner över hälsa och säkerhet till prestanda.

"Med målet att utveckla drop-in biobränslen som fungerar med vår befintliga infrastruktur, Vardon sa, "det finns många regler och förordningar där ute som ett bränsle måste uppfylla. Det eliminerar många lovande molekyler eftersom de kan vara bra i vissa egenskaper men misslyckas i andra. När vi gör den här processen, det började bli klart vilka molekyler som kunde vara framgångsrika bränslen."

Avsikten är att blanda 4-butoxyheptanmolekylen till dieselbränsle vid en blandning av 20%-30%. De första resultaten tyder på potentialen att förbättra tändkvaliteten, minska sotning, och förbättra bränsleekonomin för basdieseln vid dessa blandningsnivåer.

Ytterligare forskning behövs, Huq sa, inklusive att testa bioblendstocken i en verklig motor och att producera bränslet i en integrerad process direkt från biomassa.

"Det första steget var bara att se vad som kunde stiga till toppen när det gäller bränsleegenskaper, " sa hon. "Då frågade det, kan vi göra något av dessa? Den molekyl som såg mest lovande ut var 4-butoxiheptan, och vi kunde framgångsrikt producera och karakterisera den. "Molekylen stämde inte exakt överens med de förutsagda bränsleegenskaperna men kom tillräckligt nära för att möta önskade prestandaförbättringar.

En ekonomisk analys och livscykelanalys avslöjade att syresatt bränsle skulle kunna vara kostnadskonkurrenskraftigt med petroleumdiesel och resultera i betydande minskningar av växthusgasutsläppen om processen också ger en högvärdig biprodukt som adipinsyra, som används vid tillverkning av nylon.