WiDE: Förlänga livslängden för diesel i en avkarboniserande värld

Transport står för ungefär en femtedel av de globala CO2-utsläppen, där vägtransport ensam ansvarar för tre fjärdedelar av dessa utsläpp.

De flesta av dessa vägtransportutsläpp kommer från personfordon som bilar och bussar, följt av fraktlastbilar. Medan bensin är det vanligaste bränslet för lätta fordon, är diesel det primära bränslet för kommersiella fordon som lastbilar och bussar.

Det beror på att denna blandning av kolväten som erhålls genom destillation av råolja har högre motoreffektivitet.

Diesel har faktiskt en 25 % till 35 % bättre bränsleeffektivitet än bensin, vilket gör det till det bästa alternativet för kommersiella fordon. Förutom att erbjuda bättre bränsleekonomi levererar dieselmotorer bättre acceleration samt drag- och lastkapacitet, kräver mindre underhåll och har större hållbarhet.

Men samtidigt är diesel en av de största bidragsgivarna till luftföroreningar genom föroreningar som sot, kolmonoxid (CO), kväveoxider (NOx), svaveloxider (SOx), kolväten (HC) och partiklar (PM).

Dieselmotorer avger också koldioxid (CO2), vilket, även om det inte är lika giftigt som andra gaser, är en betydande växthusgas. Data visar att dieselbränsleförbrukningen stod för ungefär 25 % av den totala amerikanska transportsektorns CO2-utsläpp år 2022.

För att minska dieselbränslets negativa effekter på vår hälsa och miljön vände forskare från Federal University of Technology Owerri (FTO) i Nigeria sig till Water-in-Diesel Emulsion (WiDE)-teknik och identifierade den som en lovande strategi för att minska föroreningar från dieselmotorer¹ samtidigt som deras prestanda bibehålls eller till och med förbättras.

Dieselutsläpp: Varför de förblir en stor föroreningsutmaning

Som en stor källa till skadliga utsläpp utgör dieselmotorer allvarliga hälsorisker, såsom andningsproblem och hjärt‑ och kärlsjukdomar. De bidrar också till miljöproblem som smog, sur nederbörd och global uppvärmning.

För att minska den miljömässiga påverkan från kompression‑tändningsmotorer använder moderna dieselmotorer olika utsläpps­kontrolltekniker, såsom dieseloxidationskatalysatorer (DOC), selektiv katalytisk reduktion (SCR), avgaseråtercirkulation (EGR) och dieselpartikelfilter (DPF).

Även om dessa tekniker kan hjälpa till att reducera utsläppen, gör de det inte helt, och dessutom ökar de kostnaden och komplexiteten för motorerna.

Till exempel minskar DOC effektivt CO och HC men har minimal effekt på partiklar och NOx-utsläpp, medan DPF är effektivt för att minska partikelutsläpp men inte hanterar CO eller NOx, vilket kan minskas effektivt med den kostnadseffektiva EGR, men den kan något öka partikelutsläppen.

Det finns andra alternativ, såsom biodiesel, som härstammar från biomassa och har lyckats kraftigt minska PM, CO och HC, men återigen kan det öka NOx-utsläppen.

NOx- och PM‑bildning, som FTO-forskare noterade i sin studie, är temperaturberoende och visar ett omvänt förhållande, vilket betyder att minskning av den ena ofta ökar den andra.

En lösning på detta problem är att införa vatten i förbränningskammaren, vilket avsevärt minskar både NOx‑ och PM‑utsläpp. Det finns nu några olika sätt att införa vatten i dieselmotorer. Detta inkluderar Fumigating Water into the Inlet Manifold (FWIM) och Direct Water Injection (DWI), som minskar NOx‑ och PM‑utsläpp men kan öka HC‑ och CO‑utsläpp.

Det finns ännu ett enkelt men effektivt sätt att minska dieselmotorsföroreningar, och det är Water-in-Diesel Emulsion (WiDE).

WiDE: Förlänga livslängden för diesel i en avkarboniserande värld

Att blanda vatten i diesel, möjliggjort av ytaktiva ämnen, visar positiva effekter på minskning av utsläpp, motorprestanda och förbrännings­effektivitet. Denna teknik kan faktiskt minska sot‑ och NOx‑utsläpp med över 60 % samtidigt som prestandan förblir stark, eller ibland till och med förbättrar motoreffektiviteten.

Detta renare alternativ, som sänker förbränningstemperaturen, minskar förbränningens varaktighet vid hög temperatur, ökar jet‑momentum och förbättrar bränsleekonomin, fungerar i befintliga dieselmotorer utan modifiering.

WiDE‑teknik: Hur Water-in-Diesel minskar utsläpp och förbättrar prestanda

När den blandas korrekt tenderar diesel att flyta på toppen eftersom den är lättare än vatten. Ett emulgerat bränsle är dock en blandning av två omättliga vätskor som inte kan blandas helt, där en substans är fördelad genom den andra. Så skapas emulsionen med högenergi‑tekniker med hjälp av ytaktiva ämnen.

För att dieselmotorn ska kunna köras på emulgerat bränsle är WiDE‑stabilitetstiden kritisk, eftersom minskad emulsionstabilitet under drift negativt påverkar förbränningssystemet och kan leda till förtida motorfel.

Speciella kemikalier som kallas ytaktiva ämnen spelar en avgörande roll för att hålla diesel och vatten jämnt blandade. De skapar stabila emulsioner genom att minska ytspänningen mellan de två, vilket effektivt binder dem samman.

I WiDE‑tekniken blandas mycket små vattendroppar i dieselbränslet, och ytaktiva ämnen tillsätts för att hålla dem jämnt blandade, vilket gör att emulsionen kan förbli stabil i upp till 60 dagar. När denna kombination brinner i motorn förångas vattendropparna snabbt, vilket utlöser ett fenomen känt som en “mikroexplosion” som bryter bränslet i finare partiklar.

Detta förbättrar blandningen av luft och bränsle under förbränning, sänker topptemperaturerna och minskar bildandet av kväveoxider. Den fullständiga förbränningen minskar också sot‑ och PM‑utsläpp.

Med tanke på potentialen i denna enkla teknik att avsevärt minska dieselmotorsföroreningar utan att kräva omdesign av motorn, granskade forskare vid FUTO tekniken närmare och dess löfte som en snabb väg till renare dieselanvändning genom att analysera studier från hela världen.

Enligt studier som granskats i WiDE‑analysen kan drift av dieselmotorer på WiDE drastiskt minska skadliga utsläpp. Speciellt minskade NOx‑utsläppen med 67 % och PM med 68 % jämfört med standarddiesel, vilket “placerar den som ett renare alternativt bränsle för dieselmotorer.”

Förutom miljöfördelar rapporterade flera experiment också prestandaförbättringar. Detta inkluderar förbättringar i bromstermisk effektivitet (BTE), som mäter ett systems förmåga att omvandla bränsle till användbart arbete. Vidare visar studier av andra motorprestandaegenskaper, såsom bromseffekt, BSFC och vridmoment, lovande resultat med WiDE.

Alltså producerar WiDE‑motorer inte bara renare avgaser, utan de använder också bränslet mer effektivt.

”Water-in-diesel-emulsioner är ett praktiskt och kostnadseffektivt sätt att göra dieselmotorer renare,” sade huvudförfattaren Dr. Chukwuemeka Fortunatus Nnadozie. ”Eftersom tekniken inte kräver omdesign av motorn erbjuder den en omedelbar väg mot lägre utsläpp i både utvecklings- och utvecklade länder.”

Under tiden visade en granskning av ytaktiva ämnens betydelse att valet av rätt ytaktivt ämne och dess koncentration är nyckeln till emulsionens stabilitet, vilket påverkar både bränslets prestanda och säkerhet.

Forskarnas resultat visade att flera ytaktiva ämnen ger de bästa resultaten, vilket förbättrar både stabiliteten i bränsleblandningen och förbränningskvaliteten i motorn.

Trots de uppmuntrande resultaten betonade forskarna behovet av ytterligare arbete, med fokus på att förfina kombinationer av ytaktiva ämnen och utvärdera emulsionens långsiktiga effekter på motorkomponenter.

Viktigare är att WiDE kan erbjuda ett praktiskt sätt att minska föroreningar från befintliga motorer och bidra till andra rena teknologier snarare än att ersätta renare, långsiktiga lösningar. Att kombinera detta bränsle med biodiesel och avancerade utsläpps­kontrollsystem kan, enligt teamet, stödja bredare klimat- och luftkvalitetsmål.

”Denna teknik kan överbrygga klyftan mellan konventionell dieselanvändning och en renare energiframtid,” sade medförfattaren professor Emeka Emmanuel Oguzie. ”Med korrekt formulering och testning kan den bli en viktig del av hållbara transport- och industrisystem.”

Alternativ till diesel: lågutsläppsbränslen och rena transportlösningar

WiDE‑teknik är bara ett av många sätt som transportsektorn kan hantera diesels begränsningar. Sökandet efter renare alternativ har lett till en rad bränslen och framdrivningsteknologier som kan hjälpa branschen att uppnå långsiktig avkarbonisering. En lovande väg för att minska utsläppen är biodiesel och förnybar diesel, som härstammar från biomassa.

Biodiesel produceras genom transesterifiering av vegetabiliska oljor såsom sojabönsolja, solrosolja, rapsolja och palmolja, djurfetter från köttförädlingsanläggningar samt återvunnen matlagningsolja från restauranger. Alger är också en lovande källa till biomassa‑råvara.

Förnybar diesel liknar biodiesel men är ett kolväte som kemiskt är ekvivalent med petroleumdiesel.

Väte är ytterligare en lösning för att begränsa växthusgasutsläpp från motorfordon genom väteförbränningsmotorer (H2ICE) och vätebränsleceller (FCEV). Båda kan driva fordon med nollkoldioxidbränsle.

När det gäller H2‑ICE använder de vanliga förbränningsmotorerna väte istället för diesel eller bensin.

FCEV producerar elektricitet från väte med hjälp av en enhet som kallas bränslecell, där väte kombineras med syre för att producera elektricitet som driver den elektriska motorn, likt ett elfordon.

Medan förbränningsmotorer är mest effektiva vid hög belastning, vilket gör H2‑ICE till det mest lämpliga valet för tunga lastbilar, är FCEV mer effektiva vid lägre belastning, vilket gör dem idealiska för bogserbilar eller betongblandningsbilar.

Både H2‑ICE och FCEV har liknande utsläppsprofiler, men medan den förstnämnda kan producera NOx och spår av CO2, producerar den senare endast vattenånga.

Som ett resultat arbetar flera biltillverkare aktivt med FCEV‑planer, inklusive BMW Group, Toyota och Hyundai Motor. Nyligen presenterade Alpine också sin väte‑drivna konceptsuperbil, Alpine Alpenglow, som levererar 740 hk vid 7 600 rpm, når en varvtalsgräns på 9 000 rpm och når en topphastighet på 205 mph.

Men som nyligen delats, kommer väte med egna kostnader och infrastrukturhinder som måste hanteras med politiskt stöd, investeringar och offentligt‑privata partnerskap för att driva antagandet.

Sedan finns syntetiska bränslen, eller e‑bränslen, som produceras med hjälp av infångat koldioxid och grön väte. Detta alternativa bränsle skapas genom kemisk bearbetning. De flesta syntetiska bränslen har producerats genom att behandla befintliga fossila bränslekällor, såsom att omvandla naturgas till bränsleoljor, flytande kol och omvandla det till diesel och bensin, och på senare tid omvandla trä eller djuravfall till bränsleoljor.

Dessa alternativ använder dock fast eller lagrat kol, vilket innebär att de släpper ut CO2 i atmosfären. e‑bränslen eliminerar detta problem genom att avlägsna beroendet av fossila bränslen, vilket möjliggör avkarbonisering av energikrävande sektorer.

Dessa bränslen tillverkas genom att extrahera CO2 från atmosfären, och om utsläppen som släpps ut under förbränning är lika med den CO2 som användes för att producera dem, anses metoden vara koldioxidneutral.

För att syntetisera e‑bränsle hämtas CO2 antingen genom luftinfångning, som suger in CO2 direkt från den omgivande atmosfären med hjälp av vätskelösningar eller fasta sorbenter, eller genom att fånga CO2 som släpps ut från andra industriella processer. Den infångade CO2 kombineras sedan med väte och utsätts för höga temperaturer och tryck som omvandlar den till kolväten.

Tillsammans hjälper dessa lösningar till att hantera dieselns miljöpåverkan och banar vägen för en renare, mer hållbar transportframtid.

Investera i renare teknik

Cummins Inc (CMI ) är en av världens ledande tillverkare av diesel- och naturgasmotorer, särskilt för tunga lastbilar och industriella tillämpningar.

Företaget investerar aktivt i avkarboniseringstekniker, inklusive väte‑motorer, bränsleceller och avancerade efterbehandlingssystem. Genom sin “Destination Zero”-strategi arbetar Cummins med att förbättra dieselens effektivitet och utsläpp på kort sikt samtidigt som de skalar nollutsläpps‑lösningar på lång sikt.

Det globala kraftlösningsföretaget verkar genom några nyckelsegment.

Komponentsegmentet designar och tillverkar axlar, bromsar, drivlinor och fjädringssystem, medan Power Systems‑segmentet fokuserar på växelriktare och primära generatorer. Dess Accelera‑segment tillverkar och stödjer elektrifierade kraftsystem, inklusive batteri‑, bränslecell‑ och eldrivlinetekniker samt väteproduktions­tekniker. Sedan finns motor‑segmentet, som tillverkar ett sortiment av naturgas‑ och dieselmotorer, medan distributions‑segmentet stödjer kraftgenereringssystem, höghästkraftsmotorer samt tunga och medeltunga motorer.

Balansen mellan dieselinnovation och långsiktiga energitransitionsmål har hjälpt CMI‑aktier att stiga 6,65 % YTD och 68,78 % under det senaste året, nu handlas de till $543,42. Med ett marknadsvärde på $75 miljarder har Cummins ett EPS (TTM) på 20,51 och ett P/E (TTM) på 26,54. De betalar en utdelningsavkastning på 1,47 %.

När det gäller företagets finansiella position rapporterade Cummins $33,7 miljarder i intäkter för hela 2025. Dess Distribution‑ och Power Systems‑segment uppnådde rekordförsäljning och lönsamhet förra året, drivet av “stark efterfrågan på reservkraft för datacenter.” Dess GAAP‑nettoresultat för perioden var $2,8 miljarder och utspädd EPS var $20,50.

Kontantutdelningen ökade för 16:e året i rad, med Cummins som återbetalar drygt $1 miljard till aktieägarna via utdelningar.

Dessa “starka operativa resultat” kom “trots fortsatt svaghet på den nordamerikanska lastbilsmarknaden,” med VD Jennifer Rumsey som säger: “2025 markerade ett historiskt år för Cummins då vi gjorde betydande framsteg i att driva viktiga strategiska prioriteringar samtidigt som vi fortsatte att förbättra prestanda år efter år.”

För hela år 2025 rapporterade Cummins också $458 miljoner, eller $3,28 per utspädd aktie, i kostnader relaterade till elektrolysanläggningsverksamheten inom Accelera. Detta gjordes som en del av en strategisk översyn initierad som svar på förändrade förväntningar kring väteadoption, för att effektivisera verksamheten och minska löpande kostnader i ljuset av den svagare efterfrågeprognosen.

Under tiden, för Q4 2025 registrerade Cummins en intäkt på $8,5 miljarder, GAAP‑nettoresultat på $593 miljoner och utspädd EPS på $4,27.

Segmentvis ökade Accelera‑försäljningen mest, med 31 % till $131 miljoner, på grund av tidpunkten för elektrolysinrättningar, följt av Power Systems, som ökade med 11 % till $1,9 miljarder, drivet av ökad efterfrågan på kraftgenerering, särskilt på datacentermarknader i Nordamerika, Kina och Asien‑Stilla havet.

Efterfrågan på kraftgenereringsprodukter, särskilt för datacenterapplikationer, bidrog också till att öka försäljningen i distributionssegmentet med 7 % till $3,3 miljarder. I kontrast föll komponentsegmentets försäljning med 7 % till $2,4 miljarder på grund av lägre efterfrågan på medel- och tunga lastbilar i USA, men rapporterade starkare efterfrågan i Europa och Kina. Samtidigt ledde lägre efterfrågan på medeltunga och tunga lastbilar i USA och Mexiko till en nedgång på 4 % i motorssegmentets försäljning.

Nu, för innevarande år, prognostiserar företaget att intäkterna ska öka med 3 % till 8 %, med planer på att fortsätta generera starkt operativt kassaflöde och återföra 50 % av det operativa kassaflödet till aktieägarna på lång sikt.

“År 2026 förväntar vi oss att efterfrågan blir något bättre på den nordamerikanska motorvägslastbilsmarknaden, särskilt under årets andra halva, i kombination med fortsatt styrka på datacenter‑kraftgenereringsmarknaderna. Cummins är väl positionerat för att investera i framtida tillväxt, leverera starka finansiella resultat och återföra kapital till aktieägarna år 2026.” – Rumsey

Senaste nyheter och utveckling kring Cummins Inc. (CMI) aktie

Slutsats

Trots att de är integrerade i många industrier tack vare sin hållbarhet, höga effektivitet och betydande vridmoment, är dieselmotorer också en stor källa till skadliga utsläpp, inklusive NOx, PM, CO, HC och SO2, vilka utgör allvarliga hälsorisker och är oförenliga med globala klimat‑ och luftkvalitetsmål.

Water-in-Diesel Emulsion (WiDE)-teknik erbjuder en övertygande lösning här. Genom att avsevärt minska skadliga utsläpp utan att kräva omdesign av motorn erbjuder den en praktisk och kostnadseffektiv väg till renare förbränning.

Även om den inte är en permanent ersättning för nollutsläpps‑teknologier, kan WiDE spela en avgörande övergångsroll. När den kombineras med andra innovationer såsom biodieselblandningar och framväxande rena bränslen hjälper den till att överbrygga klyftan mellan ett arv av dieselberoende och en hållbar energiframtid.

Referenser

^{1. Nnadozie, C. F., Onuoha, C. P., Oguzie, E. E., & Emereibeole, E. I. (2025). Framsteg inom strategier för minskning av dieselutsläpp: ett fokus på water-in-diesel-emulsionsteknik. Carbon Research, 4, 45. https://doi.org/10.1007/s44246-025-00210-y}