Experimental investigation of the performance and emissions of a diesel engine fuelled by blends containing diesel s10, pyrolysis oil from used tires and biodiesel from waste cooking oil

Gabriel M. Pinto; Túlio A.Z. de Souza; Christian J.R. Coronado; Luiz Fernando V. Flôres; Germán R.A. Chumpitaz; Marcos H. da Silva

doi:10.1002/ep.13199

Experimental investigation of the performance and emissions of a diesel engine fuelled by blends containing diesel s10, pyrolysis oil from used tires and biodiesel from waste cooking oil

Gabriel M. Pinto
, Túlio A.Z. de Souza
, Christian J.R. Coronado
, Luiz Fernando V. Flôres
, Germán R.A. Chumpitaz
, Marcos H. da Silva

Academic Department of Energy, Physics and Mechanics

Universidade Federal de Itajubá

Research output: Contribution to journal › Article › peer-review

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Abstract

Using tire-derived fuels can offer an alternative solution for tackling the problem of tire disposal. Similarly, biodiesel from waste cooking oil allows for the reduction of most environmental impacts caused by the incorrect disposal of oil. Thus, an analysis of blends containing traditional diesel, different amounts of pyrolysis oil from used tires and biodiesel from waste cooking oil has been proposed herein, with the aim of investigating the feasibility of using them in a diesel engine and analyzing their emissions and power in comparison with traditional diesel fuel. Tests were carried out using a single-cylinder diesel engine with a maximum rated power of 5.6 kW and its emissions were measured with a gas analyzer. The results revealed that using small amounts of tire pyrolysis oil in the blends (up to 5%) leads to a very small decrease in brake thermal efficiency (BTE) while emitting fewer CO and NO_x pollutants, when compared to neat diesel. However, adding higher quantities of tire-pyrolysis oil causes a notable loss in BTE while increasing CO, decreasing NO_x and emitting considerably more sulfur. Finally, replacing portions of diesel with biodiesel in diesel-tire pyrolysis oil blends decreased CO, but at the cost of increasing NO_x emissions.

Original language	English
Article number	13199
Journal	Environmental Progress and Sustainable Energy
Volume	38
Issue number	5
DOIs	https://doi.org/10.1002/ep.13199
State	Published - 1 Sep 2019

Bibliographical note

Publisher Copyright:
© 2019 American Institute of Chemical Engineers

UN SDGs

This output contributes to the following UN Sustainable Development Goals (SDGs)

SDG 7 Affordable and Clean Energy

Keywords

biodiesel
diesel engine
exhaust gases
pyrolysis oil from tires

Access to Document

10.1002/ep.13199

Cite this

Pinto, G. M., de Souza, T. A. Z., Coronado, C. J. R., Flôres, L. F. V., Chumpitaz, G. R. A., & da Silva, M. H. (2019). Experimental investigation of the performance and emissions of a diesel engine fuelled by blends containing diesel s10, pyrolysis oil from used tires and biodiesel from waste cooking oil. Environmental Progress and Sustainable Energy, 38(5), Article 13199. https://doi.org/10.1002/ep.13199

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abstract = "El uso de combustibles derivados de neum{\'a}ticos puede ofrecer una soluci{\'o}n alternativa para abordar el problema de la eliminaci{\'o}n de neum{\'a}ticos. De igual manera, el biodi{\'e}sel a partir de aceite de cocina usado permite la reducci{\'o}n de la mayor{\'i}a de los impactos ambientales causados por la eliminaci{\'o}n incorrecta del aceite. Por lo tanto, se ha propuesto un an{\'a}lisis de mezclas que contienen di{\'e}sel tradicional, diferentes cantidades de aceite de pir{\'o}lisis de neum{\'a}ticos usados y biodi{\'e}sel de aceite de cocina usado, con el objetivo de investigar la viabilidad de su uso en un motor di{\'e}sel y analizar sus emisiones y potencia en comparaci{\'o}n con el combustible di{\'e}sel tradicional. Se realizaron pruebas utilizando un motor di{\'e}sel monocil{\'i}ndrico con una potencia nominal m{\'a}xima de 5,6 kW y sus emisiones se midieron con un analizador de gases. Los resultados revelaron que el uso de peque{\~n}as cantidades de aceite de pir{\'o}lisis de neum{\'a}ticos en las mezclas (hasta un 5\%) conduce a una disminuci{\'o}n muy peque{\~n}a en la eficiencia t{\'e}rmica de frenado (BTE) a la vez que emite menos contaminantes de CO y NOx, en comparaci{\'o}n con el di{\'e}sel puro. Sin embargo, a{\~n}adir mayores cantidades de aceite de pir{\'o}lisis de neum{\'a}ticos provoca una p{\'e}rdida considerable de BTE, a la vez que aumenta el CO, disminuye el NOx y emite considerablemente m{\'a}s azufre. Finalmente, sustituir partes de di{\'e}sel por biodi{\'e}sel en mezclas de di{\'e}sel y aceite de pir{\'o}lisis de neum{\'a}ticos redujo el CO, pero a costa de aumentar las emisiones de NOx.",

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Pinto, GM, de Souza, TAZ, Coronado, CJR, Flôres, LFV, Chumpitaz, GRA & da Silva, MH 2019, 'Experimental investigation of the performance and emissions of a diesel engine fuelled by blends containing diesel s10, pyrolysis oil from used tires and biodiesel from waste cooking oil', Environmental Progress and Sustainable Energy, vol. 38, no. 5, 13199. https://doi.org/10.1002/ep.13199

Experimental investigation of the performance and emissions of a diesel engine fuelled by blends containing diesel s10, pyrolysis oil from used tires and biodiesel from waste cooking oil. / Pinto, Gabriel M.; de Souza, Túlio A.Z.; Coronado, Christian J.R. et al.
In: Environmental Progress and Sustainable Energy, Vol. 38, No. 5, 13199, 01.09.2019.

Research output: Contribution to journal › Article › peer-review

TY - JOUR

T1 - Experimental investigation of the performance and emissions of a diesel engine fuelled by blends containing diesel s10, pyrolysis oil from used tires and biodiesel from waste cooking oil

AU - Pinto, Gabriel M.

AU - de Souza, Túlio A.Z.

AU - Coronado, Christian J.R.

AU - Flôres, Luiz Fernando V.

AU - Chumpitaz, Germán R.A.

AU - da Silva, Marcos H.

PY - 2019/9/1

Y1 - 2019/9/1

N2 - El uso de combustibles derivados de neumáticos puede ofrecer una solución alternativa para abordar el problema de la eliminación de neumáticos. De igual manera, el biodiésel a partir de aceite de cocina usado permite la reducción de la mayoría de los impactos ambientales causados por la eliminación incorrecta del aceite. Por lo tanto, se ha propuesto un análisis de mezclas que contienen diésel tradicional, diferentes cantidades de aceite de pirólisis de neumáticos usados y biodiésel de aceite de cocina usado, con el objetivo de investigar la viabilidad de su uso en un motor diésel y analizar sus emisiones y potencia en comparación con el combustible diésel tradicional. Se realizaron pruebas utilizando un motor diésel monocilíndrico con una potencia nominal máxima de 5,6 kW y sus emisiones se midieron con un analizador de gases. Los resultados revelaron que el uso de pequeñas cantidades de aceite de pirólisis de neumáticos en las mezclas (hasta un 5%) conduce a una disminución muy pequeña en la eficiencia térmica de frenado (BTE) a la vez que emite menos contaminantes de CO y NOx, en comparación con el diésel puro. Sin embargo, añadir mayores cantidades de aceite de pirólisis de neumáticos provoca una pérdida considerable de BTE, a la vez que aumenta el CO, disminuye el NOx y emite considerablemente más azufre. Finalmente, sustituir partes de diésel por biodiésel en mezclas de diésel y aceite de pirólisis de neumáticos redujo el CO, pero a costa de aumentar las emisiones de NOx.

AB - El uso de combustibles derivados de neumáticos puede ofrecer una solución alternativa para abordar el problema de la eliminación de neumáticos. De igual manera, el biodiésel a partir de aceite de cocina usado permite la reducción de la mayoría de los impactos ambientales causados por la eliminación incorrecta del aceite. Por lo tanto, se ha propuesto un análisis de mezclas que contienen diésel tradicional, diferentes cantidades de aceite de pirólisis de neumáticos usados y biodiésel de aceite de cocina usado, con el objetivo de investigar la viabilidad de su uso en un motor diésel y analizar sus emisiones y potencia en comparación con el combustible diésel tradicional. Se realizaron pruebas utilizando un motor diésel monocilíndrico con una potencia nominal máxima de 5,6 kW y sus emisiones se midieron con un analizador de gases. Los resultados revelaron que el uso de pequeñas cantidades de aceite de pirólisis de neumáticos en las mezclas (hasta un 5%) conduce a una disminución muy pequeña en la eficiencia térmica de frenado (BTE) a la vez que emite menos contaminantes de CO y NOx, en comparación con el diésel puro. Sin embargo, añadir mayores cantidades de aceite de pirólisis de neumáticos provoca una pérdida considerable de BTE, a la vez que aumenta el CO, disminuye el NOx y emite considerablemente más azufre. Finalmente, sustituir partes de diésel por biodiésel en mezclas de diésel y aceite de pirólisis de neumáticos redujo el CO, pero a costa de aumentar las emisiones de NOx.

KW - biodiesel

KW - diesel engine

KW - exhaust gases

KW - pyrolysis oil from tires

UR - https://www.scopus.com/pages/publications/85062322322

U2 - 10.1002/ep.13199

DO - 10.1002/ep.13199

M3 - Artículo

AN - SCOPUS:85062322322

SN - 1944-7442

VL - 38

JO - Environmental Progress and Sustainable Energy

JF - Environmental Progress and Sustainable Energy

IS - 5

M1 - 13199

ER -

Experimental investigation of the performance and emissions of a diesel engine fuelled by blends containing diesel s10, pyrolysis oil from used tires and biodiesel from waste cooking oil

Abstract

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UN SDGs

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