Diesel tradizionale e biodiesel a confronto: caratterizzazione ottica del particolato carbonioso emesso da un motogeneratore attraverso il calcolo del coefficiente di assorbimento massico (MAC) ad alta risoluzione.

Abstract

Il tirocinio ha riguardato il confronto tra Diesel tradizionale e biodiesel attraverso caratterizzazione ottica del particolato carbonioso emesso dalla combustione dei due carburanti. L'intera campagna di misurazione è avvenuta all'interno della sezione INFN di Genova e nel Dipartimento di Fisica Ambientale. Strumento determinante per la realizzazione dell'indagine è stata ChAMBRe, l'unica camera di simulazione atmosferica presente in Italia, creata appositamente per la caratterizzazione delle componenti carboniose e biogeniche dell'aerosol atmosferico. I fumi di carburante combusto sono stati iniettati nella camera, invecchiati in ambienti ossidanti, in presenza di silica e soluzione fisiologica e in seguito campionati su filtri circolari in fibra di quarzo. Grazie all'impiego di due strumenti creati ad hoc per la caratterizzazione ottica, MWAA e BLAnCA, è stato possibile irraggiare rispettivamente con 5 laser a lunghezza d'onda fissata e con una lampada a spettro continuo i filtri. Dai valori di intensità di radiazione diffusa dal "black carbon" in funzione della lunghezza d'onda è stato ricavato, mediante un modello di apporzionamento appositamente studiato, il valore di ABS e di conseguenza il coefficiente di assorbimento del particolato. Inoltre è stata svolta un indagine termo-ottica per valutare le concentrazioni di EC presenti, che correlati ai valori del coefficiente di assorbimento hanno permesso lo studio della sezione di assorbimento massico (MAC) delle tue tipologie di particolato. Un importante risultato è stato raggiunto con il calcolo dei valori di MAC ad alta risoluzione spettrale, mai prima d'ora ottenuti.

The internship involved comparing traditional diesel and biodiesel through optical characterisation of the carbonaceous particulate matter emitted by the combustion of the two fuels. The entire measurement campaign took place within the INFN section in Genoa and in the Department of Environmental Physics. A key tool for carrying out the investigation was ChAMBRe, the only atmospheric simulation chamber in Italy, created specifically for the characterisation of carbonaceous and biogenic components of atmospheric aerosols. The burnt fuel fumes were injected into the chamber, aged in oxidising environments, in the presence of silica and physiological solution, and then sampled on circular quartz fibre filters. Thanks to the use of two ad hoc instruments, MWAA and BLAnCA, it was possible to irradiate the filters with five fixed-wavelength lasers and a continuous spectrum lamp, respectively. From the values of diffuse radiation intensity from black carbon as a function of wavelength, the ABS value and consequently the particulate absorption coefficient were obtained using a specially designed apportionment model. In addition, a thermo-optical investigation was carried out to evaluate the concentrations of EC present, which, when correlated with the absorption coefficient values, allowed the study of the mass absorption cross section (MAC) of the two types of particulate matter. An important result was achieved with the representation of MAC values at high spectral resolution, never before obtained.