Biobränslen erbjuder potentiella fördelar som förnybara bränslen med renare utsläpp, men med tusentals typer av biobränslen att välja mellan, det gör det svårt för energisektorn att fokusera på några få för vidare utveckling.

Det är därför som forskare från University of Central Florida arbetar för att begränsa fältet för potentiella biobränslen som en del av ett initiativ från Department of Energy, känd som samoptimering av bränslen och motorer.

I några av deras senaste forskning, som publicerades i Proceedings of the National Academy of Sciences , forskarna fastställde att etanol är det bästa biobränslet när det gäller att producera minsta mängd sot, en dödlig biprodukt av förbränning.

Sotexponering är direkt kopplad till luftvägssjukdomar, cancer och hjärtproblem.

Det finns fler än 10, 000 potentiella kandidater för biobränslen, sa Subith Vasu, en docent vid UCF:s institution för maskin- och rymdteknik, och som en del av denna studie, hans forskargrupp fick i uppdrag att testa fem som Energidepartementet anser vara några av de mest lovande.

"Det finns många ansträngningar inom Department of Energy och andra myndigheter för att producera mer ekonomiskt, bättre högpresterande biobränslen, sa Vasu.

Fyndet stärker användningen av etanol som biobränsle. Andra biobränslen som Vasus team testade inkluderade metylacetat, som finns i äpplen, vindruvor, bananer och lite andra frukter, och metylfuran, som finns naturligt i myrten och holländsk lavendel.

Etanol, som finns i det mesta av gas som säljs i USA, har redan ett ben på andra biobränslen på grund av den befintliga infrastrukturen på plats för dess tillverkning, dess användning i nuvarande motorer, och dess låga kostnad. I USA., det är ofta framställt av majs.

Samuel Barak, en examen från UCF:s doktorandprogram för avdelningen för mekanisk och rymdteknik och nu raketframdrivningsingenjör vid Boeings rymdprogram, var huvudstudentförfattaren till studien och den primära experimentalisten.

"Dessa biobränslen är fördelaktiga eftersom de kommer från befintliga råvaror, som grödor, och är koldioxidneutrala, " sade Barak. "När de används, kolet återinförs i atmosfären. Fossila bränslen å andra sidan tar bort lagrat underjordiskt kol och lägger det i vår atmosfär när det bränns."

Barak sa att trots framsteg, som batteridrivna fordon, det finns fortfarande en miljard bilar som kör på planeten, och att blanda biobränslen med gas är ett sätt att få renare utsläpp från denna flotta.

"Det fina med det här initiativet är att bestämma vilket biobränsle som är klart för drop-in som kan läggas till våra bränsleströmmar så snart som möjligt som kan öka prestandan, minska koldioxidutsläppen, och kommer att ha minst inverkan på befintliga system, sa Barak.

I första i sitt slag experiment, forskarna bestämde mängden sot som producerades av biobränslena genom att utsätta dem för temperaturer runt 3, 000 grader Fahrenheit i ett stötrör, en lång cylindrisk anläggning som möjliggör kontrollerade förbränningsexperiment. De använde en laser för att mäta sot som producerades under testerna.

De identifierade också kemiska vägar involverade i förbränningsreaktioner, information som kan användas för att forska vidare för att minska sotproduktionen. Data från deras forskning implementeras redan i nationella datormodeller av förbränningsreaktioner.

Studien påbörjades 2017 och kommer att fortsätta till och med 2021 eftersom forskarna fortsätter att generera data för att förbättra förbränningsmodellerna. Forskningen finansieras av U.S. Department of Energy's Office of Energy Efficiency and Renewable Energy.