211service.com
Verbranding opruimen?
Een spin-off van de Universiteit van Oxford sluit deals in Europa en Azië voor een technologie die beter gebruik maakt van de huidige dieselmotoren en brandstoffen. Oxonica PLC beweert dat door de verbranding te vergemakkelijken, het brandstofadditief met nanodeeltjes de brandstofefficiëntie met gemiddeld 5 procent verhoogt en de roetuitstoot met maar liefst 15 procent vermindert.
CEO Kevin Matthews zegt dat dieselbrandstof verrijkt met Oxonica's nanodeeltjeskatalysator langer brandt, waardoor de brandstofefficiëntie wordt verhoogd en de uitlaatpijpen minder vervuild raken. (Tegoed: Oxonica)
Vorige week kondigde Oxonica zijn grootste deal tot nu toe aan: een contract voor de levering van additieven met Petrol Ofisi AS , Turkije's grootste brandstofdistributeur, ter waarde van $ 12,7 miljoen dit jaar. De resulterende brandstofbesparing kan oplopen tot 200.000 ton CO2 per jaar, volgens Oxonica CEO Kevin Matthews. Ironisch genoeg vormt een nieuwe reeks milieuproblemen rond nanotechnologie een ernstige hindernis voor de brede acceptatie van Oxonica's technologie.
Oxonica's Envirox brandstofefficiëntieverbeteraar gebruikt ceriumoxide als katalysator. Dit metaal is een van de vele die in katalysatoren worden gebruikt om de hoeveelheid luchtvervuiling in motoruitlaatgassen te verminderen. Cerium speelt meestal een ondersteunende rol voor platina, dat een actievere katalysator is, maar ook duurder. Het omvormen van ceriumoxide tot nanodeeltjes met een diameter van slechts 5 tot 25 nanometer heeft Oxonica twee voordelen opgeleverd: het heeft van het goedkopere metaal een zeer actieve katalysator gemaakt en het geproduceerd in een vorm die direct in de brandstof kan worden gemengd.
Grootte is belangrijk, omdat de activiteit van een katalysator een functie is van zijn oppervlak, en het totale oppervlak in een massa deeltjes neemt exponentieel toe naarmate de massa van de afzonderlijke deeltjes afneemt. Hierdoor is slechts een kleine hoeveelheid van het product nodig; Envirox wordt bijgemengd in dieselbrandstof in een verhouding van slechts 5 delen per miljoen.
Matthews, een in Oxford opgeleide chemicus, zegt dat de ceriumoxide-nanodeeltjes een verbranding bevorderen die gelijkmatiger is verspreid en langer meegaat. In een dieselmotor vindt verbranding plaats wanneer de brandstof die in een cilinder wordt geïnjecteerd, wordt gecomprimeerd. Door de verbranding te spreiden, vermindert de op brandstof gebaseerde katalysator de kracht die wordt uitgeoefend aan het begin van de verbranding, wanneer de zuiger nog steeds in de cilinder duwt - een moment waarop de dieselmotor zichzelf bestrijdt. Wat je krijgt, is een overdracht van de verbranding, dus er gebeurt meer aan het positieve einde van de cyclus, zegt Matthews. Later in de cyclus kunnen de deeltjes een niet-katalytische bijdrage leveren: door te ontbinden onder de hitte en druk van de verbranding, geven de ceriumoxidedeeltjes een deel van hun zuurstof af om de vlam te voeden, waardoor resterende brandstofcellen worden verbrand.
Scott Anderson, hoogleraar fysische en analytische chemie aan de Universiteit van Utah, noemt Oxonica's brandstofgedragen katalysator een werkbaar idee, gebaseerd op zijn eigen ervaring met het testen van ceriumoxide-nanodeeltjes als katalysatoren voor militaire vliegtuigbrandstof. Het staat bekend als een verbrandingskatalysator. Als je er genoeg van doet, zal het de verbrandingssnelheid zeker verhogen en dat zou de verbrandingsefficiëntie moeten verhogen, zegt Anderson.
Oxonica ging in op scepsis bij kopers door het in het Verenigd Koninkrijk gevestigde Perth te overtuigen Stagecoach Groep , exploitant van 7.000 bussen, om Envirox eens te proberen. In 2003 en 2004 testten Stagecoach en Oxonica het additief in 1.000 bussen in het VK, en volgden nog eens 500 als controles. Stagecoach meldt dat de testbussen over het algemeen 5 procent minder brandstof verbruikten en dat de brandstofbesparing meer dan betaalde voor het additief. Tegen het einde van 2004 implementeerde Stagecoach Envirox in het hele VK, en afgelopen zomer kocht het aandelen toen Oxonica naar de beurs ging.
Oxonica zou zijn additief ook graag in Amerikaanse busvloten willen zien, maar de EPA is bezorgd dat ceriumoxide-nanodeeltjes die uit de uitlaat komen een gezondheidsrisico kunnen vormen. Terwijl het registreren van een nieuw gasadditief bij EPA meestal een proces van zes maanden is, heeft Oxonica al een jaar gewacht; Matthews zegt te accepteren dat het bedrijf misschien nog wel twee jaar te gaan heeft.
Hoewel de toxiciteit van ceriumoxide in bulkvorm vergelijkbaar is met tafelzout, kan het in nanodeeltjesvorm een veel groter risico met zich meebrengen, vooral bij inademing. Terwijl grotere deeltjes door de longen worden opgeruimd, hebben onderzoeken aangetoond dat sommige soorten nanodeeltjes met een diameter van minder dan 100 nanometer de weefsels langs de longen kunnen infiltreren. Nanodeeltjes kunnen in de bloedbaan terechtkomen, in cellen en in sommige gevallen zelfs in de kernen van cellen waar chromosomen zich bevinden. De EPA is bezorgd dat voertuigen die met Envirox behandelde diesel verbranden weliswaar minder roet produceren, maar dat ze ook een nieuwe reeks deeltjes kunnen produceren die gevaarlijk zijn voor de mens.
Matthews zegt dat Oxonica's onderzoek aantoont dat verbranding van met Envirox behandelde diesel de grootteverdeling van fijnstof niet verandert, wat betekent dat het aandeel kleinere deeltjes onveranderd blijft. En hij zegt dat de toxiciteitsstudies van het bedrijf op zogenaamde synthetische longen geen tekenen van problemen hebben opgeleverd.
Anderson zegt dat het probleem voor Oxonica de duivel is die we niet kennen. Om te beginnen, zegt Anderson, zijn nanodeeltjes in uitlaatgassen vaak moeilijk te meten met conventionele optische detectietechnieken. Ze zijn zo klein dat ze het licht niet effectief verstrooien, zegt Anderson. Ook staat het wetenschappelijke begrip van de gezondheidseffecten van nanodeeltjes in de kinderschoenen en probeert EPA nog steeds uit te zoeken hoe ze kunnen worden gereguleerd. Ze beginnen zich net zorgen te maken over kleine deeltjes ter grootte van een micron, zegt Anderson. Ik denk niet dat ze enig idee hebben hoe ze veel kleinere deeltjes gaan reguleren.
De EPA heeft vergaderingen gehouden om te bespreken hoe om te gaan met nanodeeltjes en heeft afgelopen december een wit papier over het onderwerp, dat vervolgens peer review heeft ondergaan. Maar een gepland vrijwillig rapportageprogramma om nader onderzoek van nanoschaalproducten aan te moedigen, moet nog plaatsvinden. Het EPA kan beleid pragmatisch ontwikkelen, omdat het nieuwe nanotech-toepassingen in overweging neemt. Julia Moore, adjunct-directeur van het Project on Emerging Nanotechnologies bij het Woodrow Wilson International Center for Scholars (een denktank in Washington, DC), zegt zelfs dat Oxonica's Envirox een cruciale testcase kan zijn van hoe de EPA met nanotech zal omgaan.