WiDE: Forlenge levetiden til diesel i en avkarboniserende verden

Transport står for omtrent en femtedel av de globale CO2-utslippene, og veitransport alene er ansvarlig for tre fjerdedeler av disse utslippene.

De fleste av disse veitransportutslippene kommer fra personbiler som biler og busser, etterfulgt av lastebiler. Mens bensin er det mest vanlige drivstoffet for lettkjøretøy, er diesel det primære drivstoffet for kommersielle kjøretøy som lastebiler og busser.

Det skyldes at denne blandingen av hydrokarboner som fårs ved destillasjon av råolje har høyere motorvirkningsgrad.

Diesel har faktisk 25 % til 35 % bedre drivstoffeffektivitet enn bensin, noe som gjør det til det beste alternativet for kommersielle kjøretøy. I tillegg til bedre drivstofføkonomi gir dieselmotorer bedre akselerasjon og trekk- og lastekapasitet, krever mindre vedlikehold og har større holdbarhet.

Men samtidig er diesel en av de største bidragsyterne til luftforurensning gjennom forurensninger som sot, karbonmonoksid (CO), nitrogenoksider (NOx), svoveloksider (SOx), hydrokarboner (HC) og partikkelmatter (PM).

Dieselmotorer slipper også ut karbondioksid (CO2), som, selv om det ikke er direkte giftig som andre gasser, er en betydelig klimagass. Data viser at dieselforbruket sto for omtrent 25 % av totale amerikanske transportsektor CO2-utslipp i 2022.

For å redusere de negative effektene av diesel på vår helse og miljøet, vendte forskere fra Federal University of Technology Owerri (FTO) i Nigeria seg til Water-in-Diesel Emulsion (WiDE)-teknologi og identifiserte den som en lovende strategi for å redusere forurensning fra dieselmotorer¹ samtidig som de opprettholder, eller til og med forbedrer, ytelsen.

Dieselutslipp: Hvorfor de fortsatt er en stor forurensningsutfordring

Som en viktig kilde til skadelige utslipp utgjør dieselmotorer alvorlige helserisikoer, som luftveisproblemer og hjerte- og karsykdommer. De bidrar også til miljøproblemer som smog, sur nedbør og global oppvarming.

For å dempe den miljømessige påvirkningen fra kompresjons-ignisjonsmotorer, bruker moderne dieselmotorer ulike utslippskontrollteknologier, som dieseloksidasjonskatalysatorer (DOC), selektiv katalytisk reduksjon (SCR), eksosgassresirkulering (EGR) og dieselpartikkelfiltre (DPF).

Selv om disse teknologiene kan bidra til å redusere utslipp, gjør de det ikke fullstendig, og i tillegg øker de kostnadene og kompleksiteten til motorene.

For eksempel reduserer DOC effektivt CO og HC, men har minimal effekt på partikkelforurensning og NOx-utslipp, mens DPF er effektivt for å redusere partikkelforurensning, men påvirker ikke CO eller NOx, som kan reduseres effektivt av den kostnadseffektive EGR, men den kan noe øke partikkelforurensning.

Det finnes andre alternativer, som biodiesel, som er avledet fra biomasse og har vært vellykket i å redusere PM, CO og HC betydelig, men igjen kan det øke NOx-utslipp.

NOx- og PM-dannelse, som FTO-forskere påpekte i sin studie, er temperaturavhengige og viser et omvendt forhold, noe som betyr at reduksjon av den ene ofte øker den andre.

En løsning på dette problemet er å introdusere vann i forbrenningskammeret, noe som betydelig reduserer både NOx- og PM-utslipp. Nå finnes det flere måter å introdusere vann i dieselmotorer på. Dette inkluderer Fumigating Water into the Inlet Manifold (FWIM) og Direct Water Injection (DWI), som reduserer NOx- og PM-utslipp, men kan øke HC- og CO-utslipp.

Det finnes enda en enkel men effektiv måte å redusere dieselmotors forurensning på, og det er Water-in-Diesel Emulsion (WiDE).

WiDE: Forlenge levetiden til diesel i en avkarboniserende verden

Blanding av vann i diesel, muliggjort av overflateaktive midler, viser positive effekter på reduksjon av utslipp, motorytelse og forbrenningseffektivitet. Denne teknikken kan faktisk kutte NOx-utslipp med over 60 % mens ytelsen holdes sterk, eller til og med forbedre motorens effektivitet noen ganger.

Dette renere alternativet, som senker forbrenningstemperaturen, reduserer varighet av høytemperaturforbrenning, øker jetmomentum og forbedrer drivstofføkonomi, fungerer i eksisterende dieselmotorer uten modifikasjon.

WiDE-teknologi: Hvordan Water-in-Diesel reduserer utslipp og forbedrer ytelse

Når den blandes feilaktig, har diesel en tendens til å flyte på toppen fordi den er lettere enn vann. Et emulsjonsdrivstoff er imidlertid en blanding av to umiskbare væsker som ikke kan blandes fullstendig, med ett stoff fordelt gjennom det andre. Emulsjonen skapes derfor ved hjelp av høyenergi-teknikker med overflateaktive midler.

For at dieselmotoren skal kunne operere på emulsjonsdrivstoff, er WiDE-stabilitetstiden kritisk, da en nedgang i emulsjonsstabilitet mens motoren går vil påvirke forbrenningssystemet negativt og føre til at motoren svikter for tidlig.

Spesielle kjemikalier kalt overflateaktive midler spiller en viktig rolle i å holde diesel og vann jevnt blandet. De skaper stabile emulsjoner ved å redusere overflatespenningen mellom de to, og binder dem effektivt sammen.

Så, i WiDE-teknologi blir svært små vann dråper blandet inn i diesel, og overflateaktive midler tilsettes for å holde dem jevnt blandet, slik at emulsjonen kan forbli stabil i opptil 60 dager. Når denne kombinasjonen brennes i motoren, fordamper vann dråpene raskt, og utløser et fenomen kjent som en «mikroeksplosjon» som bryter drivstoffet i finere partikler.

Dette forbedrer blandingen av luft og drivstoff under forbrenning, senker toppforbrenningstemperaturene og reduserer dannelsen av nitrogenoksider. Den fullstendige forbrenningen reduserer også sot- og PM-utslipp.

Gitt potensialet til denne enkle teknikken for å redusere dieselmotors forurensning betydelig, uten å kreve redesign av motoren, så forskere ved FUTO nærmere på teknologien og dens løfte som en rask vei til renere dieselbruk ved å analysere studier fra hele verden.

Ifølge studier gjennomgått i WiDE-analysen kan drift av dieselmotorer med WiDE drastisk redusere skadelige utslipp. Spesielt falt NOx-utslippene med 67 % og PM med 68 % sammenlignet med standard diesel, «som gjør den til et renere alternativt drivstoff for dieselmotorer».

I tillegg til miljøfordeler rapporterte flere eksperimenter også ytelsesfordeler. Dette inkluderer forbedringer i bremsetermisk effektivitet (BTE), som måler et systems evne til å omdanne drivstoff til nyttig arbeid. Videre viser studier av andre motorytelseskarakteristikker, som bremsekraft, BSFC og dreiemoment, lovende resultater med WiDE.

Så, ikke bare produserer WiDE-motorer renere eksos, men de bruker også drivstoffet mer effektivt.

«Water-in-diesel-emulsjoner er en praktisk og kostnadseffektiv måte å gjøre dieselmotorer renere på», sa hovedforfatter Dr. Chukwuemeka Fortunatus Nnadozie. «Fordi teknologien ikke krever redesign av motoren, gir den en umiddelbar vei mot lavere utslipp i både utviklings- og utviklede land.»

Samtidig viste en undersøkelse av betydningen av overflateaktive midler at valg av riktig overflateaktivt middel og konsentrasjon er nøkkelen til emulsjonsstabilitet, som påvirker både ytelse og sikkerhet for drivstoffet.

Forskerne fant at flere overflateaktive midler gir de beste resultatene, og forbedrer både stabiliteten til drivstoffblandingen og kvaliteten på forbrenningen i motoren.

Til tross for de oppmuntrende resultatene understreket forskerne behovet for ytterligere arbeid, med fokus på å finjustere kombinasjoner av overflateaktive midler og vurdere emulsjonens langsiktige effekter på motorens komponenter.

Enda viktigere kan WiDE tilby en praktisk måte å redusere forurensning fra eksisterende motorer og bidra til andre rene teknologier i stedet for å erstatte renere, langsiktige løsninger. Å kombinere denne drivstofftilnærmingen med biodiesel og avanserte utslippskontrollsystemer, ifølge teamet, kan bidra til bredere klima- og luftkvalitetsmål.

«Denne teknologien kan bygge bro mellom konvensjonell dieselbruk og en renere energifremtid», sa medforfatter Professor Emeka Emmanuel Oguzie. «Med riktig formulering og testing kan den bli en viktig del av bærekraftig transport og industrielle kraftsystemer.»

Alternativer til diesel: Lavutslippsdrivstoff og rene transportløsninger

WiDE-teknologi er bare en av mange måter transportsektoren kan takle dieselens begrensninger på. Jakten på renere alternativer har ført til en rekke drivstoff og fremdriftsteknologier som kan hjelpe industrien med å oppnå langsiktig avkarbonisering. En lovende vei for å redusere utslipp er biodiesel og fornybar diesel, som er avledet fra biomasse.

Biodiesel produseres ved transesterifisering av vegetabilske oljer som soyabønneolje, solsikkeolje, rapsolje og palmeolje, dyrefett fra kjøttforedlingsanlegg, og resirkulert matolje fra restauranter. Alger er også en lovende kilde til biomasse‑råstoff.

Fornybar diesel er lik biodiesel, men er et hydrokarbon som kjemisk er ekvivalent med petroleumdiesel.

Hydrogen er også en løsning for å begrense klimagassutslipp fra motorvogner gjennom hydrogenbensinmotorer (H2ICE) og hydrogenbrenselceller (FCEV). Begge kan drive kjøretøy med nullkarbon drivstoff.

Når det gjelder H2-ICE, bruker de vanlige forbrenningsmotorene hydrogen i stedet for diesel eller bensin.

FCEV-er genererer elektrisitet fra hydrogen ved hjelp av en enhet kalt en brenselcelle, hvor hydrogen kombineres med oksygen for å produsere elektrisitet som driver den elektriske motoren, på samme måte som et elbil.

Mens forbrenningsmotorer er mest effektive under høy belastning, noe som gjør H2-ICE til det mest egnede valget for tunge lastebiler, er FCEV-er mer effektive ved lavere belastning, noe som gjør dem ideelle for tauere eller betongblandingsbiler.

Både H2-ICE og FCEV har lignende utslippsprofiler, men mens førstnevnte kan produsere NOx og spor av CO2, produserer sistnevnte kun vanndamp.

Som et resultat forfølger flere bilprodusenter aktivt FCEV-planer, inkludert BMW Group, Toyota og Hyundai Motor. Nylig avduket Alpine også sin hydrogen‑drevne konseptsuperbil, Alpine Alpenglow, som produserer 740 hk ved 7 600 rpm, når en rødlinje på 9 000 rpm, og har en toppfart på 205 mph.

Men som nylig delt, kommer hydrogen med egne kostnader og infrastrukturutfordringer som må håndteres med politisk støtte, investeringer og offentlig‑privat partnerskap for å fremme adopsjon.

Deretter finnes syntetiske drivstoff, eller e‑drivstoff, produsert ved bruk av fanget karbon og grønn hydrogen. Dette alternative drivstoffet skapes gjennom kjemisk prosessering. De fleste syntetiske drivstoff er blitt produsert ved å behandle eksisterende fossile kilder, som å konvertere naturgass til drivstoffoljer, flytende kull og omdanne det til diesel og bensin, og nylig å konvertere tre eller avfall fra dyr til drivstoffoljer.

Disse alternativene bruker imidlertid fast eller lagret karbon, noe som betyr at de slipper ut CO2 i atmosfæren. E‑drivstoff eliminerer dette problemet ved å fjerne avhengigheten av fossilt drivstoff, og muliggjør avkarbonisering av energikrevende sektorer.

Disse drivstoffene lages ved å trekke CO2 fra atmosfæren, og hvis utslippene som slippes ut under forbrenning er tilsvarende CO2 som ble brukt til å produsere dem, anses denne metoden som karbonnøytral.

For å syntetisere e‑drivstoff, hentes CO2 enten gjennom luftfangst, som suger CO2 direkte fra omgivende atmosfære ved bruk av flytende løsningsmidler eller faste sorbenter, eller ved å fange CO2 som slippes ut fra andre industrielle prosesser. Den fangede CO2 kombineres deretter med hydrogen og utsettes for høye temperaturer og trykk som omdanner den til hydrokarboner.

Sammen hjelper disse løsningene med å takle dieselens miljøpåvirkning og baner vei for en renere, mer bærekraftig transportfremtid.

Investere i renere teknologi

Cummins Inc (CMI ) er en av verdens ledende produsenter av diesel- og naturgassmotorer, spesielt for tunge lastebiler og industrielle applikasjoner.

Selskapet investerer aktivt i avkarboniseringsteknologier, inkludert hydrogenmotorer, brenselceller og avanserte etterbehandlingssystemer. Gjennom sin «Destination Zero»-strategi jobber Cummins med å forbedre dieselens effektivitet og utslipp på kort sikt, samtidig som de skalerer nullutslippsløsninger på lang sikt.

Det globale kraftløsning-selskapet opererer gjennom noen få nøkkelsegmenter.

Komponentsegmentet designer og produserer aksler, bremser, drivlinjer og fjæringssystemer, mens Power Systems-segmentet fokuserer på alternatorer og primære kraftgeneratorer. Accelera-segmentet produserer og støtter elektrifiserte kraftsystemer, inkludert batteri-, brenselcelle- og elektrisk drivlinjeteknologi, samt hydrogenproduksjonsteknologier. Deretter er Engine-segmentet, som produserer et spekter av naturgass- og dieselmotorer, mens Distribution-segmentet støtter kraftgenereringssystemer, høy‑hestekrefte motorer, og tunge og mellomstore motorer.

Balansen mellom dieselinnovasjon og langsiktige energiovergangsmål har hjulpet CMI-aksjene til å stige 6,65 % YTD og 68,78 % det siste året, nå handlet til $543,42. Med en markedsverdi på $75 milliarder har Cummins en EPS (TTM) på 20,51 og en P/E (TTM) på 26,54. Selskapet betaler en utbytteavkastning på 1,47 %.

Når det gjelder selskapets finansielle posisjon, rapporterte Cummins $33,7 milliarder i inntekter for hele 2025. Distribution- og Power Systems-segmentene oppnådde rekordhøye salg og lønnsomhet i fjor, drevet av «sterk etterspørsel etter backup‑kraft til datasentre». GAAP nettoinntekt for perioden var $2,8 milliarder, og utvannet EPS var $20,50.

Kontantutbytte ble økt for 16. år på rad, med Cummins som returnerte litt over $1 milliard til aksjonærene gjennom utbytte.

Disse «sterke driftsresultatene» kom «til tross for vedvarende svakhet i det nordamerikanske lastebilmarkedet», med administrerende direktør Jennifer Rumsey som uttalte: «2025 var et historisk år for Cummins da vi gjorde betydelige fremskritt i å fremme viktige strategiske prioriteringer mens vi fortsatte å forbedre ytelsen fra syklus til syklus.»

For hele året 2025 rapporterte Cummins også $458 millioner, eller $3,28 per utvannet aksje, i kostnader knyttet til elektrolysevirksomheten innen Accelera. Denne handlingen ble tatt som en del av en strategisk gjennomgang initiert som svar på endringer i forventningene til hydrogenadopsjon, for å strømlinjeforme driften og redusere pågående kostnader i lys av det svakere etterspørselsutsiktene.

Samtidig, for Q4 2025, registrerte Cummins en inntekt på $8,5 milliarder, GAAP nettoinntekt på $593 millioner, og utvannet EPS på $4,27.

Etter segment økte Accelera-salget mest, med 31 % til $131 millioner, på grunn av tidspunktet for elektrolyseinstallasjoner, etterfulgt av Power Systems, som økte 11 % til $1,9 milliarder, drevet av økt etterspørsel etter kraftproduksjon, spesielt i datasentermarkeder i Nord‑Amerika, Kina og Asia‑Stillehavsregionen.

Etterspørselen etter kraftgenereringsprodukter, spesielt for datasenterapplikasjoner, bidro også til å øke salget i distribusjonssegmentet med 7 % til $3,3 milliarder. I kontrast falt komponentsegmentets salg med 7 % til $2,4 milliarder på grunn av lavere etterspørsel etter mellom‑ og tunge lastebiler i USA, men rapporterte sterkere etterspørsel i Europa og Kina. Samtidig førte lavere etterspørsel etter mellom‑ og tunge lastebiler i USA og Mexico til en nedgang på 4 % i motorsalget.

Nå, for inneværende år, forutsier selskapet at inntektene vil øke mellom 3 % og 8 %, med planer om å fortsette å generere sterk driftskontantstrøm og å returnere 50 % av driftskontantstrømmen til aksjonærene på lang sikt.

«I 2026 forventer vi at etterspørselen vil være noe bedre i Nord‑Amerikas motorveilastebilmarked, spesielt i andre halvdel av året, kombinert med fortsatt styrke i datasenterkraftgenerasjonsmarkedene. Cummins er fortsatt godt posisjonert til å investere i fremtidig vekst, levere sterke finansielle resultater og returnere kontanter til aksjonærene i 2026.»

– Rumsey

Siste nyheter og utviklinger om Cummins Inc. (CMI) aksjen

Konklusjon

Selv om de er integrerte i mange industrier takket være sin holdbarhet, høye effektivitet og betydelige dreiemoment, er dieselmotorer også en stor kilde til skadelige utslipp, inkludert NOx, PM, CO, HC og SO2, som medfører alvorlige helserisikoer og er uforenlige med globale klima- og luftkvalitetsmål.

Water-in-Diesel Emulsion (WiDE)-teknologi presenterer en overbevisende løsning her. Ved å redusere skadelige utslipp betydelig uten å kreve redesign av motoren, tilbyr den en praktisk og kostnadseffektiv vei til renere forbrenning.

Selv om den ikke er en permanent erstatning for nullutslipps‑teknologier, kan WiDE spille en viktig overgangsrolle. Når den kombineres med andre innovasjoner som biodieselblandinger og nye rene drivstoff, bidrar den til å bygge bro mellom avhengigheten av tradisjonell diesel og en bærekraftig energifremtid.

Referanser

^{1. Nnadozie, C. F., Onuoha, C. P., Oguzie, E. E., & Emereibeole, E. I. (2025). Fremskritt innen strategier for reduksjon av dieselutslipp: et fokus på water-in-diesel emulsion-teknologi. Carbon Research, 4, 45. https://doi.org/10.1007/s44246-025-00210-y}