Alternatieve brandstoffen die afkomstig zijn van hernieuwbare grondstoffen of grondstoffen uit de circulaire economie, verminderen de emissie van deeltjesaantallen

Alternatieve brandstoffen die afkomstig zijn van hernieuwbare grondstoffen of grondstoffen uit de circulaire economie zullen geen sancties opleveren in termen van op aantallen gebaseerde deeltjesemissies in niet voor de weg bestemde motoren met hoge of middelhoge snelheid. Dit is een conclusie van Teemu Ovaska’s proefschrift op het gebied van energietechnologie.

Vooral motorfabrikanten, brandstofproducenten en raffinaderijen, maar ook autoriteiten, kunnen de conclusies van het proefschrift gebruiken.

“De belangrijkste nieuwigheid van mijn proefschrift is de evaluatie van volledig nieuwe alternatieve brandstoffen vanuit het perspectief van deeltjesaantal-emissies”, zegt Teemu Ovaska, die zijn proefschrift verdedigt aan de Universiteit van Vaasa.

Het proefschrift van Ovaska was gericht op het evalueren van de invloed van verschillende alternatieve brandstoffen op het aantal uitlaatgassen in motoren met hoge en middelhoge snelheid.

Scheepsdieselbrandstof op basis van circulaire economie en een mengsel van hernieuwbare nafta en fossiele brandstof verminderden het totale aantal uitlaatdeeltjes in een motor met gemiddelde snelheid in vergelijking met zuivere lichte stookolie. Motoren met middelhoge snelheid worden veel gebruikt voor de opwekking van elektriciteit op het land en op zee.

In een niet voor de weg bestemde motor met hoge snelheid, verminderde het verhogen van het aandeel hernieuwbare diesel in het brandstofmengsel de uitlaatdeeltjes consequent. Bij een laag stationair toerental verminderde zuivere hernieuwbare diesel de ultrafijne deeltjes aanzienlijk. Vergelijkbare niet voor de weg bestemde motoren worden bijvoorbeeld gebruikt in landbouw- en bosbouwmachines.

De behoefte aan nieuwe vloeibare brandstoffen en brandstofmengsels zal de komende decennia blijven bestaan, hoewel het gebruik van aardgas als belangrijkste brandstof is toegenomen in de verbrandingsmotoren die worden gebruikt voor de opwekking van elektriciteit op land en op zee.

Er zijn zeer binnenkort nieuwe brandstoffen nodig om de wereldwijde emissiereductiedoelstellingen te halen. In de huidige energie- en klimaatstrategie van Finland uit 2016 worden de nationale doelstellingen voor 2030 gedefinieerd. Volgens de strategie is de snelste manier om de uitstoot van broeikasgassen door de transportsector te verminderen, het vervangen van fossiele brandstoffen door hernieuwbare of emissiearme brandstoffen.

“Dezelfde strategie is ook van toepassing op de niet voor de weg bestemde sector, en bovendien zal de uitstoot van deeltjes samen met de uitstoot van broeikasgassen verminderen”, zegt Ovaska.

Vitale schone lucht

In 2018 vertelde de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) dat de lucht vervuild is voor negen op de tien mensen over de hele wereld. Bovendien schat de WHO dat jaarlijks zeven miljoen levens worden blootgesteld aan mogelijk dodelijke ziekten als gevolg van het inademen van vervuilde lucht die fijne deeltjes bevat.

De fatale effecten van deeltjes op de menselijke gezondheid worden meestal in verband gebracht met de concentraties van deeltjes van verschillende grootte in de omgevingslucht. De kleinste deeltjes blijken de meest schadelijke effecten op de menselijke gezondheid te hebben. Deze deeltjes kunnen zich afzetten in het ademhalingssysteem en via ademhalingsorganen in het cardiovasculaire en zelfs cerebrovasculaire systeem doordringen.

Ongeacht een motortoepassing zijn de emissies van schadelijke verontreinigende stoffen wereldwijd streng gereguleerd. De voorschriften zijn opgesteld om de effecten van verontreinigende stoffen op de luchtkwaliteit, de menselijke gezondheid en klimaatverandering te beperken. Ook de uitlaatdeeltjes worden gereguleerd. De regelgeving is gebaseerd op twee soorten maatregelen: het deeltjesaantal of de massa. Ovaska koos het deeltjesaantal als de belangrijkste maat voor zijn proefschrift.

“Hoewel de gewogen massa van uitlaatdeeltjes laag is, kan het aantal deeltjes erg hoog zijn. Daarom beschrijft het deeltjesaantal de nadelige gezondheidseffecten van fijne uitlaatdeeltjes nauwkeuriger dan de deeltjesmassa”, legt Ovaska uit.

De resultaten van het proefschrift van Ovaska zijn gebaseerd op vijf experimentele studies waarin de deeltjesaantallen werden bepaald in de verbrandingsmotorlaboratoria van het Technobothnia Research Center en Vaasa Energy Business Innovation Center (VEBIC) in Vaasa.