211service.com
Rensa upp förbränning?
En spinoff från University of Oxford säkrar affärer i Europa och Asien för en teknik som bättre utnyttjar dagens dieselmotorer och bränslen. Oxonica PLC hävdar att genom att underlätta förbränningen ökar dess nanopartikelbränsletillsats bränsleeffektiviteten med i genomsnitt 5 procent och minskar sotutsläppen med så mycket som 15 procent.
VD Kevin Matthews säger att dieselbränsle med tillsats av Oxonicas nanopartikelkatalysator brinner längre, vilket ökar bränsleeffektiviteten och minskar avgasföroreningarna. (Kredit: Oxonica)
Förra veckan tillkännagav Oxonica sin största affär hittills: ett avtal om leverans av tillsatser med Bensin Ofisi A.S. , Turkiets största bränsledistributör, värd 12,7 miljoner dollar i år. De resulterande bränslebesparingarna kan motsvara 200 000 ton CO2 per år, enligt Oxonicas vd Kevin Matthews. Ironiskt nog utgör en ny uppsättning miljöhänsyn kring nanoteknik ett allvarligt hinder för en bred acceptans av Oxonicas teknologi.
Oxonicas Envirox bränsleeffektivitetshöjare använder ceriumoxid som katalysator. Denna metall är en av flera som används i katalysatorer för att minska mängden luftföroreningar i motorns avgaser. Cerium spelar vanligtvis en stödjande roll till platina, som är en mer aktiv katalysator men också dyrare. Att förvandla ceriumoxid till nanopartiklar bara 5 till 25 nanometer i diameter har gett Oxonica två fördelar: det har förvandlat den billigare metallen till en mycket aktiv katalysator och producerat den i en form som kan blandas direkt i bränslet.
Storleken spelar roll, eftersom en katalysators aktivitet är en funktion av dess ytarea, och den totala ytan i en massa av partiklar ökar exponentiellt när massan av de enskilda partiklarna minskar. Som ett resultat krävs endast en liten mängd av produkten; Envirox blandas in i dieselbränsle i ett förhållande på bara 5 ppm.
Matthews, en Oxford-utbildad kemist, säger att ceriumoxidnanopartiklarna främjar en brännskada som sprids jämnare och har längre livslängd. I en dieselmotor uppstår förbränning när bränslet som sprutas in i en cylinder komprimeras. Genom att sprida ut bränningen minskar den bränsleburna katalysatorn kraften som utövas i början av bränningen, när kolven fortfarande trycker in i cylindern – ett ögonblick då dieselmotorn kämpar mot sig själv. Det du får är en överföring av bränningen, så mer av det sker i den positiva änden av cykeln, säger Matthews. Senare i cykeln kan partiklarna ge ett icke-katalytiskt bidrag: genom att sönderdelas under värmen och förbränningens tryck släpper ceriumoxidpartiklarna ut en del av sitt syre för att mata lågan, vilket förbränner kvarvarande bränslefickor.
Scott Anderson, professor i fysikalisk och analytisk kemi vid University of Utah, kallar Oxonicas bränsleburna katalysator en fungerande idé, baserad på hans egen erfarenhet av att testa nanopartiklar av ceriumoxid som katalysatorer för militärt jetbränsle. Det är välkänt för att vara en förbränningskatalysator. Lägger man in tillräckligt med det kommer det säkerligen att öka förbränningshastigheten och det borde öka förbränningseffektiviteten, säger Anderson.
Oxonica tog upp skepsis bland köpare genom att övertyga Perth, Storbritannien-baserade Stagecoach Group , operatör av 7 000 bussar, för att ge Envirox ett försök. Under 2003 och 2004 testade Stagecoach och Oxonica tillsatsen i 1 000 bussar i Storbritannien och spårade ytterligare 500 som kontroller. Stagecoach rapporterar att testbussarna totalt sett använde 5 procent mindre bränsle och att bränslebesparingarna mer än betalade för tillsatsen. I slutet av 2004 implementerade Stagecoach Envirox i hela Storbritannien, och förra sommaren köpte man aktier när Oxonica blev börsnoterad.
Oxonica skulle också vilja se dess tillsats i amerikanska bussflottor, men EPA är oroad över att ceriumoxidnanopartiklar som kommer ut genom avgasröret kan utgöra ett hälsohot. Även om registrering av en ny gastillsats med EPA vanligtvis är en sexmånadersprocess, har Oxonica redan väntat ett år; Matthews säger att han accepterar att företaget fortfarande kan ha så mycket som två år kvar.
Medan ceriumoxidens toxicitet i bulkform är jämförbar med bordssalt, kan det i nanopartikelform medföra mycket större risk - särskilt vid inandning. Medan större partiklar rensas av lungorna, har studier visat att vissa typer av nanopartiklar mindre än 100 nanometer i diameter kan infiltrera vävnaderna som kantar lungan. Nanopartiklar kan hamna i blodomloppet, inuti celler och till och med, i vissa fall, inuti cellkärnorna där kromosomerna finns. EPA är oroad över att även om fordon som förbränner Envirox-behandlad diesel kan producera mindre sot, kan de också producera en ny uppsättning partiklar som är farliga för människor.
Matthews säger att Oxonicas forskning visar att förbränning av Envirox-behandlad diesel inte förändrar storleksfördelningen av partikelföroreningar, vilket innebär att andelen mindre partiklar förblir oförändrad. Och han säger att företagets toxicitetsstudier på så kallade syntetiska lungor inte visade några tecken på problem.
Anderson säger att problemet för Oxonica kan vara djävulen som vi inte känner till. För en sak, säger Anderson, tenderar nanopartiklar i avgaserna att vara svåra att mäta med konventionella optiska detektionstekniker. De är så små att de inte sprider ljus effektivt, säger Anderson. Dessutom är den vetenskapliga förståelsen av hälsoeffekterna av nanopartiklar i ett begynnande skede och EPA försöker fortfarande ta reda på hur man reglerar dem. De har precis kommit till punkten att de börjar oroa sig för små mikronstora partiklar, säger Anderson. Jag tror inte att de har någon aning om hur de kommer att reglera mycket mindre partiklar.
EPA har hållit möten för att diskutera hur man ska hantera nanopartiklar och utfärdade förra december ett vitt papper om ämnet, som därefter har genomgått expertgranskning. Men ett planerat frivilligt rapporteringsprogram för att uppmuntra närmare granskning av produkter i nanoskala har ännu inte genomförts. EPA kan utveckla policyn pragmatiskt, eftersom den överväger nya nanotekniska tillämpningar. Faktum är att Julia Moore, biträdande chef för Project on Emerging Nanotechnologies vid Woodrow Wilson International Center for Scholars (en Washington, DC, tankesmedja) säger att Oxonicas Envirox kan visa sig vara ett avgörande testfall för hur EPA kommer att hantera nanoteknik.