WiDE: De levensduur van diesel verlengen in een decarboniserende wereld

Transport is goed voor ongeveer een vijfde van de wereldwijde CO2-uitstoot, waarbij wegtransport alleen verantwoordelijk is voor drie kwart van deze uitstoot.

Het merendeel van deze wegtransportuitstoot komt van personenauto’s zoals auto’s en bussen, gevolgd door vrachtwagens. Terwijl benzine de meest voorkomende brandstof is voor lichte voertuigen, is diesel de primaire brandstof voor commerciële voertuigen zoals vrachtwagens en bussen.

Dat komt omdat dit mengsel van koolwaterstoffen, verkregen door destillatie van ruwe olie, een hogere motor efficiëntie heeft.

Diesel heeft eigenlijk een 25% tot 35% betere brandstofefficiëntie dan benzine, waardoor het de beste optie is voor commerciële voertuigen. Naast een betere brandstofbesparing leveren dieselmotoren betere acceleratie en trek- en hijspotentieel, vereisen ze minder onderhoud en bieden ze grotere duurzaamheid.

Maar tegelijkertijd is diesel een van de grootste bijdragers aan luchtvervuiling via verontreinigende stoffen zoals roet, koolmonoxide (CO), stikstofoxiden (NOx), zwaveloxiden (SOx), koolwaterstoffen (HC’s) en fijnstof (PM).

Dieselmotoren stoten ook kooldioxide (CO2) uit, die, hoewel niet direct giftig zoals andere gassen, een belangrijke broeikasgas is. Gegevens tonen aan dat het dieselbrandstofverbruik ongeveer 25% van de totale Amerikaanse transportsector CO2-uitstoot in 2022 vertegenwoordigde.

Om de negatieve effecten van dieselbrandstof op onze gezondheid en het milieu te verminderen, hebben onderzoekers van de Federal University of Technology Owerri (FTO) in Nigeria zich gericht op Water-in-Diesel Emulsion (WiDE) technologie en deze geïdentificeerd als een veelbelovende strategie voor het verminderen van vervuiling door dieselmotoren¹ terwijl ze hun prestaties behouden, of zelfs verbeteren.

Dieseluitstoot: Waarom ze een grote vervuilingsuitdaging blijven

Als een belangrijke bron van schadelijke uitstoot vormen dieselmotoren ernstige gezondheidsrisico’s, zoals ademhalingsproblemen en cardiovasculaire aandoeningen. Ze dragen ook bij aan milieuproblemen zoals smog, zure regen en opwarming van de aarde.

Om de milieu-impact van compressie-ontstekingsmotoren te beperken, gebruiken moderne dieselmotoren diverse emissiebeheersings technologieën, zoals Diesel Oxidatie Katalysatoren (DOC’s), Selectieve Katalytische Reductie (SCR), Uitlaatgasrecirculatie (EGR) en Diesel Particulate Filters (DPF’s).

Hoewel deze technologieën kunnen helpen de uitstoot te verminderen, doen ze dat niet volledig, en bovendien verhogen ze de kosten en complexiteit van motoren.

Bijvoorbeeld, DOC vermindert effectief CO en HC maar heeft weinig effect op deeltjes- en NOx-uitstoot, terwijl DPF effectief is voor het verminderen van deeltjesuitstoot maar geen CO of NOx aanpakt, wat kosteneffectief kan worden verminderd door EGR, maar het kan de deeltjesuitstoot lichtjes verhogen.

Er zijn andere alternatieven, zoals biodiesel, dat afkomstig is van biomassa en succesvol is geweest in het aanzienlijk verminderen van PM, CO en HC, maar opnieuw kan het de NOx-uitstoot verhogen.

De vorming van NOx en PM, zoals FTO-onderzoekers in hun studie opmerkten, is temperatuurafhankelijk en vertoont een omgekeerde relatie, wat betekent dat het verminderen van de een vaak de andere verhoogt.

Een oplossing voor dit probleem is om water in de verbrandingskamer te introduceren, wat de NOx- en PM-uitstoot aanzienlijk vermindert. Er zijn nu verschillende manieren om water in dieselmotoren te introduceren. Dit omvat het roken van water in de inlaatmanifold (FWIM) enect Direct Water Injection (DWI), die NOx- en PM-uitstoot verminderen maar mogelijk HC- en CO-uitstoot verhogen.

Er is nog een andere eenvoudige maar effectieve manier om dieselmotorvervuiling te verminderen, en dat is Water-in-Diesel Emulsie (WiDE).

WiDE: De levensduur van diesel verlengen in een decarboniserende wereld

Het mengen van water in diesel, gefaciliteerd door oppervlakteactieve stoffen, toont positieve effecten op emissiereductie, motorprestaties en verbrandingsefficiëntie. Deze techniek kan feitelijk rook- en NOx-uitstoot met meer dan 60% verminderen terwijl de prestaties sterk blijven, of zelfs de motor efficiëntie soms verbeteren.

Deze schonere optie, die de verbrandingstemperatuur verlaagt, de duur van hoge-temperatuur verbranding vermindert, de jet-momentum verhoogt en de brandstofefficiëntie verbetert, werkt in bestaande dieselmotoren zonder modificatie.

WiDE-technologie: Hoe water-in-diesel de uitstoot vermindert en de prestaties verbetert

Wanneer gemengd, neigt diesel naar de bovenkant te drijven omdat het lichter is dan water. Een emulsiebrandstof is echter een mengsel van twee onmengbare vloeistoffen die niet volledig kunnen mengen, waarbij de ene stof door de andere wordt verspreid. De emulsie wordt gecreëerd met behulp van hoog-energetische technieken en oppervlakteactieve stoffen.

Voor de dieselmotor om op emulsiebrandstof te werken, is de WiDE-stabiliteitstijd cruciaal, aangezien een afnemende emulsie-stabiliteit tijdens het draaien van de motor het verbrandingssysteem negatief zal beïnvloeden en de motor voortijdig kan laten falen.

Speciale chemicaliën die oppervlakteactieve stoffen worden genoemd, spelen een essentiële rol bij het gelijkmatig mengen van diesel en water. Ze creëren stabiele emulsies door de oppervlaktespanning tussen de twee te verlagen, waardoor ze effectief aan elkaar gebonden worden.

Dus, in WiDE-technologie worden zeer kleine waterdruppels gemengd met dieselbrandstof, en worden oppervlakteactieve stoffen toegevoegd om ze gelijkmatig te houden, waardoor de emulsie tot wel 60 dagen stabiel blijft. Wanneer deze combinatie in de motor verbrandt, verdampen de waterdruppels snel, wat een fenomeen veroorzaakt dat bekend staat als een “micro-explosie” die de brandstof in fijnere deeltjes breekt.

Dit verbetert de menging van lucht en brandstof tijdens de verbranding, verlaagt de piekverbrandingstemperaturen en vermindert de vorming van stikstofoxiden. De volledige verbranding vermindert ook roet- en PM-uitstoot.

Gezien het potentieel van deze eenvoudige techniek om dieselmotorvervuiling aanzienlijk te verminderen, zonder dat een motorherontwerp nodig is, hebben onderzoekers van FUTO de technologie nader onderzocht en haar belofte als een snelle weg naar schoner dieselgebruik geanalyseerd door studies van over de hele wereld te bestuderen.

Volgens de studies die in de WiDE-analyse zijn beoordeeld, kan het laten draaien van dieselmotoren op WiDE de schadelijke uitstoot drastisch verminderen. Met name daalde de NOx-uitstoot met 67% en de PM met 68% vergeleken met standaard dieselbrandstof, “waardoor het zich positioneert als een schoner alternatief voor dieselmotoren.”

Naast milieuvoordelen meldden verschillende experimenten ook prestatievoordelen. Dit omvat verbeteringen in de remthermische efficiëntie (BTE), die de effectiviteit van een systeem meet bij het omzetten van brandstof in nuttig werk. Bovendien tonen studies over andere motorprestatiekenmerken, zoals remvermogen, BSFC en koppel, veelbelovende resultaten met WiDE.

Dus, WiDE-motoren produceren niet alleen schonere uitlaatgassen, maar gebruiken ook brandstof efficiënter.

“Water-in-diesel emulsies zijn een praktische en kosteneffectieve manier om dieselmotoren schoner te maken,” zei hoofdauteur Dr. Chukwuemeka Fortunatus Nnadozie. “Omdat de technologie geen herontwerp van de motor vereist, biedt het een directe weg naar lagere uitstoot in zowel ontwikkelings- als ontwikkelde landen.”

Ondertussen toonde een blik op de betekenis van oppervlakteactieve stoffen aan dat het kiezen van de juiste oppervlakteactieve stof en de juiste concentratie cruciaal is voor de stabiliteit van de emulsie, wat zowel de prestaties als de veiligheid van de brandstof beïnvloedt.

De onderzoekers ontdekten dat meerdere oppervlakteactieve stoffen de beste resultaten opleveren, zowel de stabiliteit van het brandstofmengsel als de kwaliteit van de verbranding in de motor verbeterend.

Ondanks de bemoedigende resultaten benadrukten de onderzoekers de noodzaak van aanvullend werk, gericht op het verfijnen van combinaties van oppervlakteactieve stoffen en het beoordelen van de langetermijneffecten van de emulsie op motoronderdelen.

Belangrijker nog, WiDE kan een praktische manier bieden om vervuiling van momenteel operationele motoren te verminderen en bij te dragen aan andere schone technologieën in plaats van schonere, langetermijnoplossingen te vervangen. Het combineren van deze brandstofbenadering met biodiesel en geavanceerde emissiebeheersystemen kan, volgens het team, helpen bredere klimaat- en luchtkwaliteitsdoelstellingen te ondersteunen.

“Deze technologie kan de kloof overbruggen tussen conventioneel dieselgebruik en een schonere energietoekomst,” zei mede-auteur Professor Emeka Emmanuel Oguzie. “Met de juiste formulering en testen zou het een belangrijk onderdeel kunnen worden van duurzame transport- en industriële energiesystemen.”

Alternatieven voor diesel: Lage-emissie brandstoffen en schone transportoplossingen

WiDE-technologie is slechts een van de vele manieren waarop de transportsector de beperkingen van diesel kan aanpakken. De zoektocht naar schonere alternatieven heeft geleid tot een reeks brandstoffen en voortstuwings technologieën die de industrie kunnen helpen bij langdurige decarbonisatie. Een veelbelovende route om uitstoot te verminderen is biodiesel en hernieuwbare diesel, die afkomstig zijn van biomassa.

Biodiesel wordt geproduceerd door transesterificatie van plantaardige oliën zoals sojaolie, zonnebloemolie, raapzaadolie en palmolie, dierlijke vetten van vleesverwerkingsinstallaties, en gerecycled kookolie van restaurants. Algen vormen een andere veelbelovende bron van biomassa-voedsel.

Hernieuwbare diesel is vergelijkbaar met biodiesel maar is een koolwaterstof die chemisch gelijkwaardig is aan petroleumdiesel.

Waterstof is een andere oplossing om de uitstoot van broeikasgassen van motorvoertuigen te beperken via waterstof verbrandingsmotoren (H2ICE) en waterstofbrandstofcellen (FCEV’s). Beide kunnen voertuigen aandrijven met een koolstofvrije brandstof.

Wat H2-ICE betreft, gebruiken de conventionele verbrandingsmotoren waterstof in plaats van diesel of benzine.

FCEV’s genereren elektriciteit uit waterstof met behulp van een brandstofcel, waarbij waterstof wordt gecombineerd met zuurstof om elektriciteit te produceren die de elektrische motor aandrijft, vergelijkbaar met een elektrisch voertuig.

Hoewel verbrandingsmotoren het meest efficiënt zijn bij hoge belasting, waardoor H2-ICE de meest geschikte keuze is voor zware vrachtwagens, zijn FCEV’s efficiënter bij lagere belastingen, waardoor ze ideaal zijn voor sleepwagens of betonmixerwagens.

Zowel H2-ICE als FCEV’s hebben vergelijkbare emissieprofielen, maar terwijl de eerste NOx en sporen van CO2 kan produceren, produceert de laatste alleen waterdamp.

Als gevolg hiervan streven verschillende autofabrikanten actief naar FCEV-plannen, waaronder BMW Group, Toyota en Hyundai Motor. Recentelijk heeft Alpine ook zijn waterstof-aangedreven concept supercar, de Alpine Alpenglow, onthuld, die 740 pk levert bij 7.600 tpm, een rode lijn bereikt bij 9.000 tpm en een topsnelheid van 205 mph.

Maar zoals recent gedeeld, waterstof brengt zijn eigen kosten en infrastructuuruitdagingen met zich mee die moeten worden aangepakt met beleidssteun, investeringen en publiek-private partnerschappen om adoptie te stimuleren.

Dan zijn er synthetische brandstoffen, of e-fuels, geproduceerd met behulp van afgevangen koolstof en groene waterstof. Deze alternatieve brandstof wordt gecreëerd via chemische verwerking. De meeste synthetische brandstoffen zijn geproduceerd door bestaande fossiele brandstofbronnen te behandelen, zoals het omzetten van aardgas in brandstofoliën, het vloeibaar maken van steenkool en omzetten in diesel en benzine, en recentelijk hout of dierlijk afval omzetten in brandstofoliën.

Deze opties maken echter gebruik van vaste of opgeslagen koolstof, wat betekent dat ze CO2 in de atmosfeer vrijgeven. e-fuels elimineren dit probleem door de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen te verwijderen, waardoor de decarbonisatie van energie-intensieve sectoren mogelijk wordt.

Deze brandstoffen worden gemaakt door CO2 uit de atmosfeer te halen, en als de uitstoot tijdens de verbranding gelijk is aan de CO2 die is gebruikt om ze te produceren, wordt deze methode als koolstofneutraal beschouwd.

Om e-fuel te synthetiseren, wordt CO2 verkregen via ofwel luchtvangst, die CO2 direct uit de omgevingslucht zuigt met behulp van vloeibare oplosmiddelen of vaste sorptiemiddelen, of door CO2 af te vangen die vrijkomt bij andere industriële processen. De afgevangen CO2 wordt vervolgens gecombineerd met waterstof en onderworpen aan hoge temperaturen en drukken die het omzetten in koolwaterstoffen.

Samen helpen deze oplossingen de milieu-impact van diesel aan te pakken en de weg te banen voor een schonere, duurzame transporttoekomst.

Investeren in schonere technologie

Cummins Inc (CMI ) is een van ‘s werelds toonaangevende fabrikanten van diesel- en aardgasmotoren, vooral voor zware vrachtwagens en industriële toepassingen.

Het bedrijf investeert actief in decarbonisatietechnologieën, waaronder waterstofmotoren, brandstofcellen en geavanceerde naverwerkingssystemen. Via haar “Destination Zero” strategie werkt Cummins aan het verbeteren van diesel efficiëntie en uitstoot op de korte termijn, terwijl het op de lange termijn zero-emissie oplossingen opschaalt.

Het wereldwijde power solutions bedrijf opereert via enkele belangrijke segmenten.

Het Components-segment ontwerpt en produceert assen, remmen, aandrijflijnen en ophangingssystemen, terwijl het Power Systems-segment zich richt op alternatoren en generatorsets. Het Accelera-segment produceert en ondersteunt geëlektrificeerde energiesystemen, inclusief batterij-, brandstofcel- en elektrische aandrijftechnologieën, evenals waterstofproductietechnologieën. Dan is er het Engine-segment, dat een reeks motoren op aardgas en diesel produceert, terwijl het Distribution-segment power generation systemen, high-horsepower motoren, en zware- en middelzware motoren ondersteunt.

Het balanceren van dieselinnovatie met langetermijndoelstellingen voor energietransitie heeft geholpen dat CMI-aandelen 6,65% YTD en 68,78% over het afgelopen jaar zijn gestegen, nu verhandeld tegen $543,42. Met dat, heeft Cummins een marktkapitalisatie van $75 miljard, een EPS (TTM) van 20,51 en een P/E (TTM) van 26,54. Het betaalt een dividendrendement van 1,47%.

Wat de financiële positie van het bedrijf betreft, rapporteerde Cummins $33,7 miljard omzet voor het volledige jaar 2025. De Distribution- en Power Systems-segmenten behaalden recordverkopen en winstgevendheid vorig jaar, gedreven door “robuste vraag naar back-up stroom voor datacenters.” De GAAP nettowinst voor de periode was $2,8 miljard, en de verwaterde EPS was $20,50.

Het cash dividend werd voor het 16e opeenvolgende jaar verhoogd, waarbij Cummins net iets meer dan $1 miljard aan aandeelhouders heeft teruggegeven via dividenden.

“Deze “sterke operationele resultaten” kwamen “ondanks aanhoudende zwakte in de Noord-Amerikaanse vrachtwagenmarkten,” met CEO Jennifer Rumsey stellende, “2025 markeerde een historisch jaar voor Cummins omdat we aanzienlijke vooruitgang hebben geboekt in het bevorderen van belangrijke strategische prioriteiten terwijl we de prestaties cyclus na cyclus blijven verbeteren.”

Voor het volledige jaar 2025 rapporteerde Cummins ook $458 miljoen, of $3,28 per verwaterde aandeel, aan kosten gerelateerd aan de elektrolyzer business binnen Accelera. Deze actie werd genomen als onderdeel van een strategische herziening geïnitieerd als reactie op verschuivingen in verwachtingen voor waterstofadoptie, om de operaties te stroomlijnen en de doorlopende kosten te verlagen gezien de zwakkere vraagverwachting.

Ondertussen registreerde Cummins voor Q4 2025 een omzet van $8,5 miljard, GAAP nettowinst van $593 miljoen, en verwaterde EPS van $4,27.

Segmentgewijs stegen de Accelera-verkopen het meest, met 31% tot $131 miljoen, door de timing van elektrolyzerinstallaties, gevolgd door Power Systems, die met 11% steeg tot $1,9 miljard, gedreven door verhoogde vraag naar stroomopwekking, met name in datacentermarkten in Noord-Amerika, China en de Azië-Pacific.

De vraag naar stroomopwekkingsproducten, vooral voor datacentertoepassingen, hielp ook de verkoop in het distributiesegment met 7% tot $3,3 miljard te verhogen. Daarentegen daalde de verkoop van het components-segment met 7% tot $2,4 miljard door lagere vraag naar middelzware en zware vrachtwagens in de VS, maar meldde sterkere vraag in Europa en China. Ondertussen leidde lagere vraag naar middelzware en zware vrachtwagens in de VS en Mexico tot een daling van 4% in de verkoop van het engine-segment.

Nu, voor het huidige jaar, voorspelt het bedrijf een omzetgroei tussen 3% en 8%, met plannen om sterke operationele cashflow te blijven genereren en 50% van de operationele cashflow op lange termijn aan aandeelhouders terug te geven.

“In 2026 verwachten we dat de vraag iets beter zal zijn in de Noord-Amerikaanse on-highway vrachtwagenmarkten, met name in de tweede helft van het jaar, gecombineerd met aanhoudende sterkte in datacenter stroomopwekkingsmarkten. Cummins blijft goed gepositioneerd om te investeren in toekomstige groei, sterke financiële resultaten te leveren en cash terug te geven aan aandeelhouders in 2026.”

– Rumsey

Laatste Cummins Inc. (CMI) aandelen nieuws en ontwikkelingen

Conclusie

Hoewel dieselmotoren essentieel zijn voor tal van industrieën dankzij hun duurzaamheid, hoge efficiëntie en aanzienlijke koppel, vormen ze ook een belangrijke bron van schadelijke uitstoot, waaronder NOx, PM, CO, HC en SO2, die ernstige gezondheidsrisico’s met zich meebrengen en onverenigbaar zijn met wereldwijde klimaat- en luchtkwaliteitsdoelstellingen.

Water-in-Diesel Emulsie (WiDE) technologie biedt hier een overtuigende oplossing. Door schadelijke uitstoot aanzienlijk te verminderen zonder motorherontwerp, biedt het een praktische en kosteneffectieve route naar schonere verbranding.

Hoewel het geen permanente vervanging is voor zero-emissie technologieën, kan WiDE een cruciale transitie spelen. Wanneer gecombineerd met andere innovaties zoals biodieselmengsels en opkomende schone brandstoffen, helpt het de kloof tussen legacy diesel afhankelijkheid en een duurzame energietoekomst te overbruggen.

Referenties

^{1. Nnadozie, C. F., Onuoha, C. P., Oguzie, E. E., & Emereibeole, E. I. (2025). Vooruitgang in strategieën voor vermindering van dieseluitstoot: een focus op water-in-diesel emulsietechnologie. Carbon Research, 4, 45. https://doi.org/10.1007/s44246-025-00210-y}