با تخلیه مداوم ذخایر نفتی، نوسان و افزایش خالص در قیمت سوخت، اتخاذ سیاستهای جدید برای بکارگیری بیودیزل های پیشرفته و محدودیتهای سخت تر و فزاینده در تولید موتورهای وسایل نقلیه، محققان را به جستجو برای یافتن شکلهای جدیدی از انرژی سوق داده است که وابستگی به سوختهای فسیلی را کاهش میدهد. در این حوزه، ظاهراً تولید سوختهای جدید از زباله یا مواد لیگنوسلولزی یا روشهای تولید جایگزین در کاهش چرخه عمر انتشار گازهای گلخانهای و مهار گرمایش جهانی موفق بوده است.
سوختهای دیزلی را میتوان با بیو الکلها به عنوان ابزاری برای معرفی بخشهای تجدیدپذیر و تولید محتوای اکسیژن مشخص، مخلوط کرد. همان طور که در بسیاری از کشورها رایج است، این بخش می تواند در کنار بسیاری از سوختهای دیزلیِ حاوی بیودیزل قرار گیرد. برخی از مطالعات، کاهش انتشار مواد خاص و کربن مونوکسید را به هنگام استفاده از مخلوط های اتانول و بوتانول در موتورهای دیزلی گزارش کردهاند [4-1]، با این وجود، گزارشهای ارائه شده در مورد اکسیدهای نیتروژن و هیدروکربنهای نسوخته در بارهای پایین، همرأی نبودهاند [8-5، 3]. گروه هیدروکسیل مولکول الکل به کاهش ایجاد دود و متعاقباً گازهای انتشار شده ی خاص کمک میکند به طوری که این کاهش حتی بیش از گروههای تابعی دیگر با محتوای اکسیژن مشابه است [13-9]. در میان الکلهای مورد استفاده در مخلوط های دیزلی، ثابت شده است که اتانول و بوتانول از پتانسیل قابل توجهی برای کاهش چرخه عمر انتشار گازهای گلخانهای برخوردار هستند، تا جایی که میتوان آنها را از فرآیندهای بیولوژیکی به دست آورد. بالاخص، بوتانول را میتوان از روشهای مختلفی تولید کرد که در بین این روشها، تخمیر استوبوتیلیکوم (ABE) توجهات بیشتری را به خود معطوف کرده است، تا جایی که بیو استون به دست آمده در آن به عنوان محصول فرعی نیز با ارزش است [14]. Ndaba و همکاران [15] پیشنهاد کردند که برخی از روشهای تبدیل شیمیایی بر فرآیند تبدیلی ABE ارجحیت دارند زیرا این فرآیند در مقایسه با روش تخمیر سریعتر انجام میشود و به مراحل کمتری برای تولید n-بوتانول نیاز دارد. Zheng و همکاران [16] آخرین پیشرفتها در تخمیر بوتانول را بخصوص از منظر مهندسی ژنتیک و فناوری تخمیر، در یک مقاله مرور کردهاند.
قبلاً یک مقاله در رابطه با پایداری اختلاط، چربیت، ویسکوزیته و نقطه اتصال فیلتر سرد، به عنوان خواص کلیدی مخلوطهای اتانول و بوتانول با سوخت دیزلی منتشر شده است [17]. از آن گذشته، عدد ستان (cetane number) در بین خواص تأثیرگذار بر فرآیند احتراق، یک عامل محدود کننده است. الکلها از عدد ستان پایینی برخوردار هستند و از اینرو فقط مقادیر بسیار اندکی از این الکلها در مخلوط ها، برای استفاده در موتورهای دیزلی اصلاح نشده توصیه میشود. عدد ستان بالاتر بوتانول در مقایسه با اتانول، در کنار قابلیت امتزاج بهتر، ارزش حرارتی بالاتر و خاصیت آبدوستی کمتر آن از بهتر بودن n-بوتانول در مقایسه با اتانول جهت استفاده در مخلوط های دیزلی حکایت دارد [19، 18] و در نتیجه غلظت ماکزیمم آن در مخلوطهای دیزلی را میتوان در مقایسه با غلظت ماکزیمم اتانول، افزایش داد.
عدد ستان برای یک سوخت را میتوان به صورت غلظتی از n-هگزادکان در هپتامتیلنونان تعریف کرد که تأخیر خوداشتعالی برابری را با سوخت به دنبال دارد. با این وجود، مخلوط این سوختهای مرجع، زمانهای خود اشتعالی متناسبی را با غلظت آنها نشان نمی دهد. به طور مشابه، انتظار نمیرود که مخلوط الکلها با مخلوط های دیزلی یا بیودیزلی، زمانهای خود اشتعالی متناسبی را با ترکیب آنها عرضه کنند. در مقابل، سهم واکنش پذیرترین اجزا (اجزایی با زمانهای کوتاه تر خوداشتعالی) در کوتاه کردن زمان خود اشتعالی بیش از سهم اجزایی با کمترین واکنش پذیری در بزرگتر کردن زمان خوداشتعالی است [20]. بنابراین، مطالعات آزمایشگاهی این مخلوط ها جهت ارزیابی رفتار خود اشتعالی آنها ضروری است.
مطالعات دیگری نیز منتشر شدهاند که نتایج خوداشتعالی به دست آمده از مخلوط های الکل در سوختهای دیزلی و بیودیزلی یا جانشینها را در محفظه های احتراق حجم ثابت گزارش کرده اند اما شرایط آزمایش در این مطالعات فاصله بسیار زیادی با شرایط تزریق دیزل گونه ی مدرن دارد [23-21].
در این مطالعه تاثیر غلظت های اتانول و متانول بر زمان خوداشتعال مخلوط های دیزلی و بیودیزلی بررسی میشود. تاثیرات دما و فشار اولیه و همچنین تاثیر نسبت همارزی نیز برای مخلوطهای الکلی %10 مطالعه میشود.