Diiselmootorite heitgaase seostatakse üha sagedamini südamehaiguste, kopsuvähi ja enneaegsete surmadega. Teaduslikud tõendid kuhjuvad ning neid on üha raskem ignoreerida. Samas ei saa maailm ka kõige optimistlikuma stsenaariumi juures fossiilkütustest väga kiiresti täielikult loobuda.
Seetõttu ei keskenduta üksnes elektrifitseerimisele ja vesinikule, vaid otsitakse ka lahendusi, mis vähendaksid saastet valdkondades, kus diiselkütus jääb veel pikaks ajaks vältimatuks. Ehituses, põllumajanduses, sadamates ja raudteel töötavad miljonid vanad veokid ja masinad. Need ei kao ühe-kahe aastaga, mistõttu on vaja lahendusi, mis pikendaksid olemasoleva tehnika eluiga ja vähendaksid samal ajal selle keskkonnamõju.
Lihtne idee: muuta diislit seestpoolt
Selles kontekstis pöörduvad teadlased üha sagedamini tagasi näiliselt lihtsa mõtte juurde: mis oleks, kui muuta diiselkütuse põlemisprotsessi seestpoolt, mitte loota ainult soovitatud filtritele, katalüsaatoritele ja lisanditele heitgaasisüsteemi lõpus? Nigeeria „Federal University of Technology Owerri“ uurimisrühm otsustas vaadelda seda küsimust vee ja diiselkütuse segu ehk emulsiooni kaudu.
Veeemulsioon diiselkütuses
Teadlased uurisid nn veeemulsiooni diislis, mida inglise keeles lühendatakse WiDE (Water-in-Diesel Emulsion). See ei tähenda lihtsat vee kallamist kütusepaaki, vaid hoolikalt valmistatud segu, milles mikroskoopilised veetilgad on kütuses ühtlaselt jaotunud.
Emulsiooni stabiilsuse tagavad spetsiaalsed pindaktiivsed ained (surfaktandid), mille ülesanne on hoida vett ja kütust segunemisest hoolimata ühtse jaotunud seguna. Nii võib segu püsida stabiilsena pikka aega, ilma et vesi ja diisel eralduksid eri kihtidesse.
Kui selline emulsioon satub kuuma põlemiskambrisse, muutuvad veetilgad hetkega auruks. Aur paisub plahvatuslikult, purustab diislikütuse väiksemateks osakesteks ja aitab sellel õhuga paremini seguneda. Sama protsessi käigus langeneb põlemistemperatuur, sest osa energiast kulub vee aurustamiseks, mitte ainult kütuse põlemisele.
Katsetulemused: mida WiDE tegelikult muudab?
Erinevate katsete tulemusi koondav ülevaade näitas muljetavaldavaid numbreid. Mõnes uuritud mootoris vähenes lämmastikoksiidide (NOx) heitkogus kuni umbes kaks kolmandikku ning tahkete osakeste hulk pea sama palju.
Paljudes töödes registreeriti NOx vähenemine umbes kolmandiku kuni poole võrra, kui veesisaldus kütuses oli ligikaudu 10–20%. See tähendab, et juba suhteliselt tagasihoidliku veekoguse lisamine võib anda märgatava õhukvaliteedi paranemise.
Oluline on ka see, et osas katsest täheldati paremat soojuslikku kasutegurit: suurem osa kütuse energiasisaldusest muundus kasulikuks tööks, mitte ei kadunud soojusena. Kui samasugune efekt kinnituks ka igapäevases kasutuses, võiks linnade õhukvaliteet ja kütusekulu paraneda samaaegselt.
Teekond laborist tanklani
Kuigi idee kõlab lihtsana, oleks vale seda üle idealiseerida. WiDE eeldab väga täpseid retsepte ja tootmisprotsesse. Valesti valitud lisandid võivad põhjustada segu kihistumist, korrosiooni kütusesüsteemis või ladestumiste teket mootoris.
Parimad tulemused saavutatakse tavaliselt mitme surfaktandi kombinatsioonidega, mis omakorda tõstatab küsimused hinna ja suuremahulise tootmise võimalikkuse kohta. Lisaks tuleb arvestada, et ka täna kasutusel olevad kütuse sissepritse süsteemid ei sobi mis tahes veekoguse jaoks – liiga suur veehulk võib vähendada mootori võimsust ning suurendada süsihappegaasi eelastmete, süsinikmonooksiidi või põlemata süsivesinike heitkoguseid.
Praktikas on seepärast vee osakaal tavaliselt piiratud umbes 10–20 protsendiga. See tase aitab vähendada NOx-i ja tahkeid osakesi, ilma et mootori töökindlus või võimsus liiga palju kannataks.
Oluline on meeles pidada, et see lahendus ei vähenda süsihappegaasi (CO₂) emissioone põhimõtteliselt. See leevendab eelkõige kohalikku õhusaastet ning võib mõningal määral vähendada kütusekulu, kuid ei asenda vajadust sügavamate kliimalahenduste järele.
Mida see võib tähendada tulevikule?
Praegu asub WiDE laborikatsete ja reaalse kasutuse vahelisel üleminekuetapil. Katsetulemused on selgesõnaliselt positiivsed, kuid veel on vastuseta terve rida praktilisi küsimusi: kes sellist kütust tootma hakkaks, kuidas seda sertifitseeritaks, milline oleks mõju mootoritele pikaajalisel kasutamisel ja kuidas muutuks hooldusvajadus?
Samuti on ebaselge, kuidas mõjutaks sellise kütuse kasutuselevõtt garantiitingimusi ja lõpphinda nii veokite kui ka tööstuslike masinate omanikele. Ilma selgete vastusteta on suurte kasutajate ettevaatlikkus mõistetav.
Ometi on suund ise paljutõotav ja praktiline, sest võimaldab vähendada saastet ilma kõiki vanu mootoreid ümber projekteerimata või kohe välja vahetamata. Kui õnnestub leida stabiilne, ökonoomne ja tehniliselt usaldusväärne lahendus, võib veeemulsioon diiselkütuses kujuneda oluliseks vaheastmeks tänase diisli ja homsete puhtamate tehnoloogiate vahel.
