La rivoluzione dei motori: verso una combustione più pulita e sostenibile

La combustione al centro della transizione energetica

La transizione energetica, pur puntando su fonti rinnovabili, dovrà ancora fare affidamento sulla combustione in alcuni settori strategici come l’aviazione e la metallurgia. Questi settori necessitano di elevate quantità di energia concentrate in poco tempo e spazio, una caratteristica che la combustione fornisce in modo efficiente.
Lo Spoke 6, ‘Applicazioni Multiscala di Modellizzazione e Ingegnerizzazione’, del Centro nazionale di ricerca in high performance computing, Big Data e quantum Computing (Icsc), si impegna a rendere la combustione più sostenibile, puntando a ridurre il suo impatto ambientale e a eliminare i prodotti finali indesiderati.

Un’analisi multiscala per una comprensione profonda

La chiave per raggiungere questo obiettivo risiede nell’analisi multiscala della combustione, un fenomeno complesso che coinvolge processi su diverse scale spaziali e temporali. La combustione è un processo in cui i fenomeni su scala macroscopica influenzano quelli su scala microscopica e viceversa.
Il team di ricerca si focalizza su un’analisi che tenga conto di tutti i dettagli delle reazioni chimiche che avvengono all’interno di una camera di combustione, il cuore dei motori termici, in ogni scala, sia spaziale che temporale. Si tratta di un’analisi che va dai vortici su larga scala alle reazioni chimiche locali, dalle reazioni chimiche ultra-rapide ai fenomeni più lenti come il rilascio di calore e la formazione di inquinanti.

Modellazione avanzata per un’analisi efficiente

Per affrontare la complessità di questo fenomeno, i ricercatori ricorrono a tecniche di modellazione avanzata che consentono di includere gli effetti delle scale rapide e microscopiche nel modello globale, riducendo i costi computazionali senza sacrificare la precisione.
Questo approccio consente di simulare e comprendere il comportamento della combustione in modo dettagliato, identificando le aree di intervento per migliorare l’efficienza dei motori e ridurre le emissioni inquinanti.

L’idrogeno e le sfide della combustione sostenibile

Uno degli obiettivi principali è lo sviluppo di motori che utilizzino l’idrogeno come combustibile, un’opzione promettente per la sua sostenibilità. L’idrogeno, tuttavia, presenta delle sfide in termini di trasporto e gestione, soprattutto per applicazioni come l’aviazione.
Una possibile soluzione potrebbe essere l’introduzione di ammoniaca come ‘alleato’ dell’idrogeno. La comprensione delle reazioni chimiche che avvengono in questi casi è ancora in fase di sviluppo, con l’obiettivo di ridurre la produzione di inquinanti indesiderati come gli ossidi di azoto.

Una rivoluzione in atto

La ricerca sulla combustione multiscala apre nuove strade per la progettazione di motori più efficienti e sostenibili. L’utilizzo di tecniche di modellazione avanzata e l’approfondimento delle reazioni chimiche promettono una vera e propria rivoluzione nel settore dei motori, con un impatto positivo sull’ambiente e sulla transizione energetica.