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Nettoyer la combustion ?
Une entreprise dérivée de l'Université d'Oxford conclut des accords en Europe et en Asie pour une technologie qui utilise mieux les moteurs diesel et les carburants d'aujourd'hui. Oxonica SA affirme qu'en facilitant la combustion, son additif de carburant à base de nanoparticules augmente le rendement énergétique de 5 % en moyenne et réduit les émissions de suie jusqu'à 15 %.
Le PDG Kevin Matthews a déclaré que le carburant diesel dopé avec le catalyseur à nanoparticules d'Oxonica brûle plus longtemps, augmentant l'efficacité énergétique et réduisant la pollution des tuyaux d'échappement. (Crédit : Oxonica)
La semaine dernière, Oxonica a annoncé son plus gros contrat à ce jour : un contrat de fourniture d'additifs avec Essence Ofisi A.S. , le plus grand distributeur de carburant de Turquie, d'une valeur de 12,7 millions de dollars cette année. Les économies de carburant qui en résulteraient pourraient équivaloir à 200 000 tonnes de CO2 par an, selon Kevin Matthews, PDG d'Oxonica. Ironiquement, un nouvel ensemble de préoccupations environnementales autour de la nanotechnologie représente un obstacle sérieux à l'acceptation généralisée de la technologie d'Oxonica.
L'amplificateur d'efficacité énergétique Envirox d'Oxonica utilise de l'oxyde de cérium comme catalyseur. Ce métal est l'un des nombreux métaux utilisés dans les convertisseurs catalytiques pour réduire la quantité de pollution de l'air dans les gaz d'échappement des moteurs. Le cérium joue généralement un rôle de soutien au platine, qui est un catalyseur plus actif mais aussi plus cher. La transformation de l'oxyde de cérium en nanoparticules de seulement 5 à 25 nanomètres de diamètre a donné à Oxonica deux avantages : il a transformé le métal moins cher en un catalyseur hautement actif et l'a produit sous une forme qui peut être mélangée directement dans le carburant.
La taille est importante, car l'activité d'un catalyseur est fonction de sa surface et la surface totale d'une masse de particules augmente de façon exponentielle à mesure que la masse des particules individuelles diminue. En conséquence, seule une petite quantité du produit est nécessaire; Envirox est mélangé au carburant diesel à un ratio de seulement 5 parties par million.
Matthews, un chimiste formé à Oxford, affirme que les nanoparticules d'oxyde de cérium favorisent une brûlure plus uniformément répartie et plus longue. Dans un moteur diesel, la combustion se produit lorsque le carburant injecté dans un cylindre est comprimé. En étalant la combustion, le catalyseur à base de carburant réduit la force exercée au début de la combustion, lorsque le piston pousse toujours dans le cylindre, un moment où le moteur diesel se bat contre lui-même. Ce que vous obtenez est un transfert de la brûlure, donc une plus grande partie se produit à la fin positive du cycle, explique Matthews. Plus tard dans le cycle, les particules peuvent apporter une contribution non catalytique : en se décomposant sous la chaleur et la pression de la combustion, les particules d'oxyde de cérium libèrent une partie de leur oxygène pour alimenter la flamme, brûlant des poches résiduelles de combustible.
Scott Anderson, professeur de chimie physique et analytique à l'Université de l'Utah, appelle le catalyseur à base de carburant d'Oxonica une idée réalisable, basée sur sa propre expérience en testant des nanoparticules d'oxyde de cérium comme catalyseurs pour le carburéacteur militaire. Il est bien connu pour être un catalyseur de combustion. Si vous en mettez suffisamment, cela augmentera certainement le taux de combustion et cela devrait augmenter l'efficacité de la combustion, explique Anderson.
Oxonica a répondu au scepticisme des acheteurs en convainquant la société basée à Perth, au Royaume-Uni Groupe de diligences , exploitant de 7 000 autobus, pour essayer Envirox. En 2003 et 2004, Stagecoach et Oxonica ont testé l'additif dans 1 000 bus au Royaume-Uni et en ont suivi 500 autres comme témoins. Stagecoach rapporte que, dans l'ensemble, les bus d'essai ont utilisé 5 % de carburant en moins et que les économies de carburant ont plus que payé pour l'additif. À la fin de 2004, Stagecoach a mis en œuvre Envirox dans tout le Royaume-Uni et l'été dernier, il a acheté des actions lorsque Oxonica est devenue publique.
Oxonica aimerait également voir son additif dans les flottes de bus américaines, mais l'EPA craint que les nanoparticules d'oxyde de cérium sortant du tuyau d'échappement puissent constituer une menace pour la santé. Alors que l'enregistrement d'un nouvel additif pour gaz auprès de l'EPA est généralement un processus de six mois, Oxonica a déjà attendu un an ; Matthews dit qu'il accepte que l'entreprise puisse encore avoir jusqu'à deux ans.
Alors que la toxicité de l'oxyde de cérium en vrac est comparable à celle du sel de table, sous forme de nanoparticules, il pourrait comporter un risque beaucoup plus élevé, en particulier lorsqu'il est inhalé. Alors que les particules plus grosses sont éliminées par les poumons, des études ont montré que certains types de nanoparticules de moins de 100 nanomètres de diamètre peuvent s'infiltrer dans les tissus qui tapissent les poumons. Les nanoparticules peuvent se retrouver dans la circulation sanguine, à l'intérieur des cellules et même, dans certains cas, à l'intérieur des noyaux des cellules où résident les chromosomes. L'EPA s'inquiète du fait que, bien que les véhicules brûlant du diesel traité à l'Envirox puissent produire moins de suie, ils peuvent également produire un nouvel ensemble de particules dangereuses pour les humains.
Selon Matthews, les recherches d'Oxonica montrent que la combustion du diesel traité Envirox ne modifie pas la distribution granulométrique de la pollution particulaire, ce qui signifie que la proportion de particules plus petites reste inchangée. Et il dit que les études de toxicité de l'entreprise sur les poumons dits synthétiques n'ont révélé aucun signe de problème.
Anderson dit que le problème pour Oxonica est peut-être le diable que nous ne connaissons pas. D'une part, dit Anderson, les nanoparticules dans les gaz d'échappement ont tendance à être difficiles à mesurer avec les techniques de détection optique conventionnelles. Ils sont si petits qu'ils ne diffusent pas efficacement la lumière, explique Anderson. De plus, la compréhension scientifique des effets des nanoparticules sur la santé en est à ses balbutiements et l'EPA essaie toujours de comprendre comment les réguler. Ils commencent tout juste à s'inquiéter des petites particules de la taille d'un micron, dit Anderson. Je ne pense pas qu'ils sachent comment ils vont réguler des particules beaucoup plus petites.
L'EPA a organisé des réunions pour discuter de la manière de traiter les nanoparticules et a publié en décembre dernier un papier blanc sur le sujet, qui a par la suite fait l'objet d'un examen par les pairs. Mais un programme de déclaration volontaire prévu pour encourager un examen plus approfondi des produits à l'échelle nanométrique doit encore se matérialiser. L'EPA peut développer une politique de manière pragmatique, car elle envisage de nouvelles applications nanotechnologiques. En fait, Julia Moore, directrice adjointe du projet sur les nanotechnologies émergentes au Woodrow Wilson International Center for Scholars (un groupe de réflexion de Washington, DC), a déclaré qu'Envirox d'Oxonica pourrait s'avérer un test crucial de la façon dont l'EPA gérera les nanotechnologies.