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¿Limpiar la combustión?
Una empresa derivada de la Universidad de Oxford está consiguiendo acuerdos en Europa y Asia para una tecnología que hace un mejor uso de los motores diésel y los combustibles actuales. Oxonica PLC afirma que al facilitar la combustión, su aditivo de combustible de nanopartículas aumenta la eficiencia del combustible en un promedio del 5 por ciento y reduce las emisiones de hollín hasta en un 15 por ciento.
El director ejecutivo Kevin Matthews dice que el combustible diesel enriquecido con el catalizador de nanopartículas de Oxonica se quema por más tiempo, lo que aumenta la eficiencia del combustible y reduce la contaminación del tubo de escape. (Crédito: Oxonica)
La semana pasada, Oxonica anunció su mayor acuerdo hasta el momento: un contrato de suministro de aditivos con Petrol Ofisi A.S. , El distribuidor de combustible más grande de Turquía, con un valor de $ 12,7 millones este año. El ahorro de combustible resultante podría equivaler a 200.000 toneladas de CO2 por año, según el director ejecutivo de Oxonica, Kevin Matthews. Irónicamente, un nuevo conjunto de preocupaciones ambientales en torno a la nanotecnología representa un serio obstáculo para la aceptación generalizada de la tecnología de Oxonica.
El potenciador de eficiencia de combustible Envirox de Oxonica utiliza óxido de cerio como catalizador. Este metal es uno de los varios que se utilizan en los convertidores catalíticos para reducir la cantidad de contaminación del aire en los gases de escape del motor. El cerio suele desempeñar un papel de apoyo al platino, que es un catalizador más activo pero también más caro. La transformación de óxido de cerio en nanopartículas de solo 5 a 25 nanómetros de diámetro le ha dado a Oxonica dos ventajas: ha convertido el metal más barato en un catalizador altamente activo y lo ha producido en una forma que se puede mezclar directamente con el combustible.
El tamaño importa, porque la actividad de un catalizador es función de su área de superficie, y el área de superficie total en una masa de partículas aumenta exponencialmente a medida que la masa de las partículas individuales disminuye. Como resultado, solo se requiere una pequeña cantidad del producto; Envirox se mezcla con combustible diesel en una proporción de solo 5 partes por millón.
Matthews, un químico capacitado en Oxford, dice que las nanopartículas de óxido de cerio promueven una quemadura que se propaga de manera más uniforme y dura más. En un motor diesel, la combustión ocurre cuando se comprime el combustible inyectado en un cilindro. Al esparcir la combustión, el catalizador a base de combustible reduce la fuerza ejercida al inicio de la combustión, cuando el pistón todavía está empujando hacia el cilindro, un momento en el que el motor diesel está luchando contra sí mismo. Lo que está obteniendo es una transferencia de la quemadura, por lo que ocurre más en el extremo positivo del ciclo, dice Matthews. Más adelante en el ciclo, las partículas pueden hacer una contribución no catalítica: al descomponerse bajo el calor y la presión de la combustión, las partículas de óxido de cerio liberan algo de su oxígeno para alimentar la llama, quemando las bolsas residuales de combustible.
Scott Anderson, profesor de química física y analítica en la Universidad de Utah, considera que el catalizador a base de combustible de Oxonica es una idea viable, basándose en su propia experiencia probando nanopartículas de óxido de cerio como catalizadores para el combustible para aviones militares. Es bien conocido por ser un catalizador de combustión. Si coloca suficiente cantidad, ciertamente aumentará la velocidad de combustión y eso debería aumentar la eficiencia de la combustión, dice Anderson.
Oxonica abordó el escepticismo entre los compradores al convencer a Perth, Reino Unido. Grupo Diligencia , operador de 7.000 autobuses, para darle una oportunidad a Envirox. En 2003 y 2004, Stagecoach y Oxonica probaron el aditivo en 1,000 autobuses en el Reino Unido y rastrearon otros 500 como controles. Stagecoach informa que, en general, los autobuses de prueba usaron un 5 por ciento menos de combustible y que el ahorro de combustible fue más que pagado por el aditivo. A finales de 2004, Stagecoach implementó Envirox en todo el Reino Unido y el verano pasado compró acciones cuando Oxonica salió a bolsa.
A Oxonica también le gustaría ver su aditivo en las flotas de autobuses de EE. UU., Pero a la EPA le preocupa que las nanopartículas de óxido de cerio que salen del tubo de escape puedan representar una amenaza para la salud. Si bien registrar un nuevo aditivo de gas con la EPA suele ser un proceso de seis meses, Oxonica ya ha esperado un año; Matthews dice que acepta que a la empresa todavía le quedan dos años.
Si bien la toxicidad del óxido de cerio a granel es comparable a la sal de mesa, en forma de nanopartículas podría conllevar un riesgo mucho mayor, especialmente cuando se inhala. Mientras que las partículas más grandes son eliminadas por los pulmones, los estudios han demostrado que algunos tipos de nanopartículas de menos de 100 nanómetros de diámetro pueden infiltrarse en los tejidos que recubren el pulmón. Las nanopartículas pueden terminar en el torrente sanguíneo, dentro de las células e incluso, en algunos casos, dentro de los núcleos de las células donde residen los cromosomas. A la EPA le preocupa que, si bien los vehículos que queman diesel tratado con Envirox pueden producir menos hollín, también pueden producir un nuevo conjunto de partículas peligrosas para los humanos.
Matthews dice que la investigación de Oxonica muestra que la combustión de diesel tratado con Envirox no altera la distribución del tamaño de la contaminación por partículas, lo que significa que la proporción de partículas más pequeñas permanece sin cambios. Y dice que los estudios de toxicidad de la compañía en los llamados pulmones sintéticos no arrojaron signos de problemas.
Anderson dice que el problema para Oxonica puede ser el diablo que no conocemos. Por un lado, dice Anderson, las nanopartículas en el escape tienden a ser difíciles de medir con técnicas de detección óptica convencionales. Son tan pequeños que no dispersan la luz de manera eficaz, dice Anderson. Además, la comprensión científica de los efectos sobre la salud de las nanopartículas se encuentra en una etapa incipiente y la EPA todavía está tratando de descubrir cómo regularlas. Están llegando al punto de empezar a preocuparse por las partículas pequeñas del tamaño de una micra, dice Anderson. No creo que tengan idea de cómo van a regular partículas mucho más pequeñas.
La EPA ha celebrado reuniones para discutir cómo tratar las nanopartículas y el pasado mes de diciembre emitió un papel blanco sobre el tema, que posteriormente ha sido objeto de revisión por pares. Pero aún no se ha materializado un programa de informes voluntarios planeado para fomentar un examen más detenido de los productos a nanoescala. La EPA puede desarrollar políticas de manera pragmática, ya que considera nuevas aplicaciones de nanotecnología. De hecho, Julia Moore, subdirectora del Proyecto sobre Nanotecnologías Emergentes en el Centro Internacional para Académicos Woodrow Wilson (un grupo de expertos de Washington, DC) dice que Envirox de Oxonica puede resultar un caso de prueba crucial de cómo la EPA manejará la nanotecnología.