Estudio de la oxidación de ácido fórmico (HCOOH) en un reactor de flujo a presión atmosférica

Este trabajo estudia el proceso de oxidación de ácido fórmico (HCOOH), un importante intermedio en la oxidación de compuestos oxigenados. Dichos compuestos se añaden a los combustibles diésel con el fin de reducir las emisiones contaminantes durante el proceso de combustión de los motores de combustión interna en automoción. Además, los ácidos orgánicos pueden ser emitidos en procesos de combustión y/o pirolisis y se encuentran entre los contaminantes que contribuyen a la formación de lluvia ácida; el más simple de ellos es el ácido fórmico. El interés en estos ácidos como componentes químicos de la troposfera ha ido creciendo en las últimas décadas. Éstos contribuyen significativamente a la acidez de las precipitaciones y del agua que se encuentra en las nubes. En primer lugar, en este trabajo, se describen los principales aditivos oxigenados del combustible diésel, así como sus efectos sobre el proceso de combustión del mismo. Así mismo, también se comenta la formación y estructura de ácido fórmico. Al mismo tiempo, se ha realizado una exhaustiva búsqueda de información en relación con estudios previos sobre el proceso que se analiza, con el fin de contextualizar y dar un enfoque previo a la realización del trabajo. Para la elaboración del estudio experimental se hace uso de la instalación de fase gas (fase homogénea) y los equipos del laboratorio de Reacciones de Combustión del Grupo de Procesos Termoquímicos (GPT), en el Instituto Universitario de Investigación en Ingeniería de Aragón (I3A). Bajo diversas condiciones estequiométricas, se han tomado datos de las principales especies involucradas en el proceso en un barrido de temperaturas para su posterior análisis. Una vez finalizado el estudio experimental, se realizan una serie de simulaciones replicando las mismas condiciones experimentales mediante el empleo del software ANSYS-ChemkinPro. Los resultados de estas simulaciones son comparados con los resultados experimentales para analizar la validez del modelo cinético. Por último, se han analizado los caminos de reacción conforme al modelo teórico para dar un enfoque más completo al trabajo. En conclusión, se ha observado que el modelo se adapta parcialmente a los resultados experimentales. Sin embargo, las diferencias existentes entre experimentos y simulaciones indican que es necesaria una mejora del modelo cinético en lo que concierne al sub-mecanismo de oxidación del ácido fórmico

Oxidation of organic compounds present in fuels under conditions of interest for combustion processes

El uso de combustibles alternativos puede ser una posible solución para minimizar la formación de contaminantes en los motores diésel, como, por ejemplo, los óxidos de nitrógeno (NOx) y el hollín, que presentan una gran variedad de efectos perjudiciales para el medio ambiente y/o la salud humana. En este campo, la reformulación de combustibles, mediante la adición de compuestos oxigenados, parece ser una solución muy prometedora. Sin embargo, el comportamiento de estos combustibles alternativos en un entorno de combustión es menos conocido en comparación con los combustibles convencionales. Por lo tanto, para diseñar y optimizar los futuros equipos de combustión, se requieren experimentos bajo condiciones de laboratorio bien controladas, acompañados por estudios cinético-químicos, que ayuden a interpretar y a entender los mecanismos de reacción que ocurren durante dichos procesos.En este contexto, el objetivo del presente trabajo es analizar el papel como aditivos de combustible de tres compuestos oxigenados propuestos en la bibliografía como posibles aditivos: etanol, dimetil éter (DME) y dimetoximetano (DMM), con diferentes grupos funcionales y/o número de átomos de carbono, en condiciones de interés para los procesos de combustión. Para lograr este objetivo global, se han llevado a cabo diferentes estudios. En primer lugar, se ha analizado la oxidación de intermedios de interés, formiato de metilo (MF) y metano (CH4), generados durante la oxidación de estos compuestos oxigenados. Posteriormente, se ha caracterizado individualmente la oxidación a alta presión de los compuestos oxigenados y, en el caso del DMM, también se ha estudiado su oxidación a presión atmosférica. Durante los estudios individuales de los compuestos, se ha desarrollado un mecanismo cinético químico para describir la oxidación de los diferentes compuestos en las diversas condiciones experimentales estudiadas. Finalmente, se ha analizado el papel como aditivos de etanol, DME y DMM. Para ello, se han realizado experimentos de oxidación de sus mezclas con acetileno (C2H2) en condiciones de alta presión, más representativas de las condiciones reales de operación en motores. Se ha seleccionado el acetileno como combustible principal ya que se le considera un precursor de hollín y/o un intermedio durante la combustión de hidrocarburos.El amplio intervalo de condiciones experimentales probadas ha permitido compilar y validar un mecanismo cinético químico detallado capaz de describir la oxidación a alta presión de las mezclas acetileno-compuesto oxigenado, y analizar el papel de los compuestos oxigenados como aditivos de combustible. Los resultados indican que el grupo funcional tiene una gran influencia en la oxidación de las mezclas. Mientras que la adición de etanol (un alcohol) casi no tiene ningún efecto sobre la oxidación de C2H2, la adición de DME o DMM (éteres) desplaza la conversión de C2H2 a menores temperaturas, y cuanto más pequeño es el éter, menor es dicha temperatura de conversión. Así, el DME es el compuesto más efectivo para reducir la temperatura de inicio de la conversión de C2H2. Además, un aumento en la composición de la reserva de radicales O/OH, debido al oxígeno presente en estas moléculas, promueve la oxidación de C2H2 hacia CO y CO2, eliminando, de esta manera, carbono de las rutas de reacción que conducen a la formación de hollín.<br /

Simulación y predicción del efecto de los flujos de tráfico en la calidad del aire.

El objetivo de este trabajo es el desarrollo de una herramienta que permita predecir la dispersión de contaminantes en la atmósfera en función de los flujos de tráfico y de otras fuentes de contaminación. Concretamente, se analiza la dispersión de los óxidos de nitrógeno (NOx). Además, la herramienta permite simular situaciones hipotéticas como, por ejemplo, analizar cómo afecta a la contaminación atmosférica el incremento del uso del vehículo eléctrico en el entorno urbano.<br /

TRAFAIR: Análisis de los flujos de tráfico para mejorar la calidad del aire urbano

El proyecto TRAFAIR reúne a 9 socios de España e Italia para desarrollar servicios innovadores empleando datos de calidad del aire, condiciones meteorológicas y de flujos de tráfico, en beneficio tanto de los ciudadanos, como de las autoridades responsables de la toma de decisiones que afectan a la calidad del aire

Etanol como aditivo para combustibles: estudio de la oxidación a alta presión de sus mezclas con acetileno

Se ha evaluado el comportamiento del etanol como aditivo a través del estudio experimental y de modelado cinético de la oxidación a alta presión (10 y 40 bar) de sus mezclas con acetileno para diferentes condiciones de temperatura, relaciones aire/combustible y cantidades de etanol añadidas a la mezcla reaccionante