Polveri sottili: modelli matematici per capirne l'origine

ROMA, 8 GIU – Modelli matematici aiutano a capire come le polveri sottili vengono prodotte nei motori delle automobili. E' quanto stanno facendo i ricercatori dell'Istituto motori del Consiglio Nazionale delle Ricerche (Im-Cnr) di Napoli, con l'obiettivo di raccogliere dati utili per progettare nuovi motori piu' amici dell'ambiente.
Il loro studio si sta concentrando sul cosiddetto particolato carbonioso ('soot' in inglese), una polvere nera che si produce con la combustione incompleta di una qualsiasi sostanza organica e puo' facilmente essere osservata sulle superfici esposte ai fumi di combustione, come i condotti di scarico dei veicoli a motore.
Per comprendere come queste particelle (del diametro pari a un millesimo di millimetro) nascono e si muovono all'interno dei cilindri, fino all'espulsione dallo scarico, la ricerca sperimentale non basta e per questo viene in aiuto la matematica. Serve infatti ''un'intensa attivita' di simulazione numerica – spiega Maya Briani, ricercatrice dell'Im-Cnr – in grado di farci vedere quello che non si vede. Nel caso delle particelle, l'uso nelle simulazioni di modelli di cinetica chimica dettagliata permette di predire e riprodurre non solo la massa di fuliggine emessa allo scarico, ma anche le dimensioni delle particelle e la variabilita' di tali dimensioni al cambiare delle condizioni operative''. I modelli utilizzati dai ricercatori coinvolgono almeno 150 specie chimiche diverse e 1.500 reazioni. ''Il numero di equazioni differenziali da risolvere e' elevatissimo – aggiunge Briani – e richiede tecniche di risoluzione numerica adeguate, in grado di contenerne il costo computazionale''.