Nova técnica de combustão viabiliza motores alimentados por amônia
[Imagem: Rui Yang et al. – 10.1007/s11708-026-1065-1]
Motor a amônia
Engenheiros da Suécia e da China desenvolveram uma tecnologia que permite usar amônia no lugar de combustíveis como gasolina, etanol ou diesel nos motores de combustão interna.
Rui Yang e colegas das universidades de Tianjin e Lund desenvolveram um método de ignição por compressão de atmosfera térmica que permite a queima estável e limpa da amônia, contornando assim as propriedades desfavoráveis quando o composto é usado como combustível – a baixa velocidade de chama e a alta resistência à ignição – que até agora impediam sua aplicação prática.
A tecnologia permitiu alcançar mais de 80% de substituição dos combustíveis fósseis por amônia, com mais de 70% de redução dos gases de efeito estufa em condições reais, com os motores sob carga.
A amônia verde é considerada um dos combustíveis líquidos livres de carbono mais promissores para descarbonizar o setor de transporte, especialmente a indústria de navegação. No entanto, as técnicas tradicionais de combustão apresentam deslizamento severo de combustível não queimado, baixa eficiência e emissões elevadas de óxido nitroso (N2O), um gás de efeito estufa quase 300 vezes mais potente do que o dióxido de carbono (CO2).
“Ao domar o processo por meio da mistura ar-combustível, em vez de depender exclusivamente da propagação da chama, a combustão por difusão supera eficazmente a baixa taxa de queima da amônia,” explicaram os pesquisadores. “Além disso, as condições locais de combustão rica inerentes a esse modo de difusão facilitam naturalmente a redução não catalítica seletiva de óxidos de nitrogênio (NOx), o que minimiza intrinsecamente a formação de poluentes nocivos.”
Combustão por difusão
O novo modo de ignição utiliza uma estratégia de combustão em múltiplos estágios. Primeiro, um combustível altamente reativo e volátil (n-heptano) é introduzido na admissão e sofre ignição por compressão de carga homogênea dentro do cilindro, criando uma “atmosfera térmica” altamente ativa – caracterizada por temperatura elevada, aumento da pressão e abundância de radicais químicos reativos.
A amônia líquida é então injetada sob alta pressão nesse ambiente pré-ativado, desencadeando autoignição instantânea e estabelecendo uma chama de difusão estável.
A combustão por difusão (em que o processo é dominado pela mistura combustível-ar, em vez de depender apenas da propagação da chama) supera a baixa taxa de queima da amônia. Além disso, a mistura rica desse modo de difusão facilita naturalmente a redução seletiva não catalítica dos óxidos de nitrogênio, minimizando a formação de poluentes.
A equipe descobriu que, para alcançar a queima estável, é necessária uma temperatura interna do cilindro de aproximadamente 1.200 ºC, o que supera o forte efeito de resfriamento causado pela alta entalpia de vaporização da amônia durante a evaporação para vaporização do combustível. Embora seja uma temperatura elevada demais para automóveis e caminhões, ela é perfeitamente exequível para navios, locomotivas e usinas termoelétricas.
Os pesquisadores afirmam que o sistema mantém uma eficiência térmica excepcionalmente alta, o que marca um avanço crítico para trazer motores de combustão interna de carbono zero da pesquisa teórica para a realidade comercial prática.