باحثو “كاوست” يُمهِدون الطريق لإنتاج أنواع أنظف من وقود وسائل النقل

وأخيرًا، استطاع الدكتور عامر فاروق،أستاذ مشارك في الهندسة الميكانيكية، بالاشتراك مع الباحث عماد الإبراهيم من مركز أبحاث الاحتراق النظيف في “كاوست” أن يطورا طريقة بسيطة منخفضة التكلفة لنمذجة خصائص احتراق الجازولين، لتساعد على تحديد مخاليط وقود ذات رقم أوكتان مرتفع.يقول الإبراهيم: “يقدم النموذج الذي توصلنا إليه طريقة سريعة وسهلة لفرز مخاليط الوقود المقترح استعمالها دون الحاجة إلى إجراء اختبار فيزيائي. فيمكن للباحثين الاستعانة بنموذجنا لافتراض مخاليط جديدة من الوقود ثم تقدير قيمة رقم الأوكتان”.

أنشأ الباحثون مجموعة بيانات تضم أطياف الأشعة تحت الحمراء وأرقام الأوكتان والخواص الجزيئية لأهم مكونات الجازولين، ومنها البارافين والأيزوبارافين والأوليفين والألكانات الحلقية والنافثينات  والهيدروكربونات العطرية. واستنادًا إلى مجموعة البيانات هذه، تمكَّنوا من إنتاج أطياف مركبة لما يبلغ ١٤٨ خليطًا مختلفًا من الهيدروكربونات.

استخلص الباحثون، مستعينين بنموذج إحصائي  غير خطي، أهم المعلومات من الأطياف، ثم حوَّلوا هذه البيانات إلى درجات أو نقاط تقابل الخواص الكيميائية للوقود، مما أتاح لهم التنبؤ برقم الأوكتان الخاص به. تجدر الاشارة هنا الى ان نماذج التحليل الاحصائية تستخدم بشكل أساسي للتنبؤ،  وايضا لاستنتاج العلاقات السببية بين المتغير التابع  ومتغير واحد أو أكثر من المتغيرات المستقلة.

يضيف الإبراهيم مُوضحًا: “من الأهمية بمكانٍ استخدام طرق  غير خطية  في تحليل الأطياف نظرًا إلى أنَّ الجزيئات الهيدروكربونية تميل إلى الامتزاج التآزري والمضاد. فعلى سبيل المثال، غالبًا ما ينتج خليط وقودين رقم أوكتانٍ أعلى من نظيره الذي تنتجه مكونات الخليط منفردة”.

تمكَّن النموذج، من خلال محاكاة أطياف ٣٨ وقودًا لمحركات الاحتراق المتقدم، من التنبؤ بدقة برقم أوكتان كل وقود منها، مُوفرًا بذلك طريقة لتحديد خصائص الاحتراق المميزة لمخاليط الوقود المختلفة.

اختتم فاروق الحديث قائلًا: “نحتاج خلال سعينا لإيجاد تركيبات أحدث وأنظف من الوقود، إلى الفرز السريع لأنواع الوقود المحتملة مثل مخاليط المصافي منخفضة الكربون والوقود الحيوي والوقود الشمسي والوقود الإلكتروني. بمقدورنا الآن تنفيذ تلك العملية بسهولة وسرعة وبتكلفة منخفضة”.