L’injecteur Swirl Burst ouvre la voie à une utilisation optimale du biodiesel

L’industrie des biocarburants fait face à des obstacles techniques majeurs, notamment la difficulté de combustion efficace des carburants à haute viscosité. Le glycérol, sous-produit abondant de la production de biodiesel, représente un défi particulier en raison de ses propriétés physiques. Des chercheurs de l’Université Baylor ont récemment développé une méthode novatrice pour surmonter cet obstacle, offrant de nouvelles possibilités pour l’utilisation efficace des biocarburants et la réduction des émissions polluantes.

Des chercheurs de l’Université Baylor ont mis au point une méthode innovante pour la combustion efficace des biocarburants. Leur étude, publiée dans la revue Fuel, présente un injecteur Swirl Burst (SB) capable de brûler des mélanges glycérol/méthanol avec des émissions quasi nulles. Cette technologie permet une combustion ultra-propre de carburants habituellement difficiles à brûler en raison de leur forte viscosité.

«Les recherches actuelles démontrent comment les déchets bio-visqueux peuvent être transformés en énergie propre grâce à la technologie de combustion de Baylor» a indiqué Le Dr Lulin Jiang, auteur principal de l’étude et chercheur principal du laboratoire CAC (Cornerstone Atomization and Combustion).

Cette avancée pourrait avoir des implications significatives tant pour la recherche académique que pour les applications industrielles, établissant une nouvelle norme pour les solutions énergétiques durables.

Impact sur l’industrie des biocarburants et l’environnement

Les injecteurs conventionnels peinent à brûler le glycérol, un sous-produit abondant de la production de biodiesel, en raison de sa viscosité élevée. L’injecteur SB, en revanche, peut traiter le glycérol sans nécessiter de préchauffage ou de traitement coûteux du carburant. Ce procédé permet à l’injecteur SB d’obtenir une combustion complète et propre en produisant de fines gouttelettes, réduisant ainsi considérablement les émissions de polluants nocifs tels que le monoxyde de carbone (CO) et les oxydes d’azote (NOx).

Cette nouvelle technologie permettrait également aux producteurs de biodiesel de convertir les déchets de glycérol en une source de carburant viable, favorisant une économie circulaire et réduisant l’empreinte carbone de la production d’énergie. La flexibilité de l’injecteur SB permet la combustion de divers ratios glycérol/méthanol sans modifications matérielles, le rendant idéal pour les centrales électriques visant à respecter des réglementations strictes en matière d’émissions.

Tests de mélanges de carburants

L’équipe de recherche a testé trois mélanges de carburants différents – des ratios 50/50, 60/40 et 70/30 de glycérol par rapport au méthanol – à plusieurs rapports de masse air-liquide atomisant (ALR). Tous les mélanges ont atteint une efficacité de combustion supérieure à 90%, y compris une combustion complète pour le mélange 50/50, avec des émissions de CO et de NOx quasi nulles, même dans des configurations de combustion non préchauffées et non isolées. Il s’agit d’une amélioration significative par rapport aux injecteurs conventionnels à air comprimé ou à pression-tourbillon, qui génèrent souvent des émissions élevées avec des carburants à haute viscosité.

Le Dr Jiang a souligné : «La tolérance élevée à la viscosité et la flexibilité en matière de carburant démontrées par cette technologie signifient que non seulement le glycérol résiduel, mais aussi les huiles sources visqueuses du biodiesel et d’autres bio-huiles issues de déchets peuvent être directement utilisées pour la production d’énergie sans traitement supplémentaire, réduisant ainsi considérablement le coût des biocarburants et stimulant potentiellement leur large application».

Perspectives d’avenir et applications potentielles

L’équipe de recherche du Dr Jiang fait partie du prestigieux programme National Innovation Corps (I-Corps™) de la National Science Foundation (NSF), soulignant l’impact potentiel de leur technologie de combustion flexible. Ce programme prépare les scientifiques et les ingénieurs à étendre leur champ d’action au-delà du laboratoire universitaire, accélérant les bénéfices économiques et sociétaux des projets de recherche fondamentale financés par la NSF et prêts à être commercialisés.

Dans le cadre d’un projet connexe de la NSF, l’Université Baylor et la ville de Waco collaborent sur le projet NSF Civic Innovation Challenge. « La capacité de transformer les déchets, tels que le glycérol résiduel, en énergie renouvelable rentable favorise la résilience énergétique et l’équité énergétique pour les groupes économiquement défavorisés dans un contexte de changement climatique. » a expliqué le Dr Jiang.

Leur collaboration vise à développer une combustion de carburant intelligente face au climat et issue de déchets énergétiques à la décharge de Waco. L’objectif est de réduire le méthane et d’autres polluants atmosphériques tout en transformant les déchets en énergie propre. Le projet pilote, doté d’une subvention d’un million de dollars, pourrait ouvrir la voie à de nouvelles applications de cette technologie innovante.

Légende illustration : Lulin Jiang, professeur de génie mécanique, et son équipe de recherche sur le nouvel injecteur Swirl Burst dans le Cornerstone Atomization and Combustion Lab de l’université Baylor. (Robert Rogers/Université Baylor)

Article : « Clean co-combustion of glycerol and methanol blends using a novel fuel-flexible injector » – DOI: 10.1016/j.fuel.2024.132125