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Il metanolo sta assumendo un ruolo crescente come combustibile alternativo grazie alle sue proprietà chimico–fisiche favorevoli, alla possibilità di essere prodotto da fonti rinnovabili e alla sua compatibilità con i motori a combustione interna opportunamente adattati. Le sue caratteristiche, tra cui l’elevato numero di ottano, l’elevata velocità di propagazione della fiamma e il grande potere antidetonante, conferiscono al metanolo una combustione rapida, stabile e molto pulita. L’alto calore di evaporazione riduce la temperatura della carica in aspirazione, migliorando l’efficienza e limitando la formazione di NOx, mentre l’assenza di legami carbonio-carbonio nella molecola riduce drasticamente la produzione di particolato. Accanto al metanolo da fonti fossili, il biometanolo, ottenuto dalla valorizzazione di biomasse o da sintesi da CO2 e idrogeno rinnovabile (e-methanol), rappresenta una soluzione a elevata sostenibilità, potenzialmente carbon-neutral e quindi adatta alla decarbonizzazione del settore dei trasporti. Nonostante i numerosi vantaggi, il metanolo presenta anche alcune criticità. Tra queste rientrano la scarsa volatilità alle basse temperature, il ridotto potere calorifico, la limitata compatibilità con alcuni materiali, la difficoltà di avviamento a freddo e la formazione di emissioni non convenzionali, quali formaldeide e metanolo incombusto.
In questa tesi viene analizzato sperimentalmente il comportamento di un motore Isuzu 2CA1 riconvertito da diesel ad accensione comandata per funzionare a metanolo. Le prove sperimentali sono state svolte presso il Podere Bargagna dell’Università di Pisa, dove il motore è stato installato su un banco prova dinamometrico a correnti parassite. I test sono stati condotti utilizzando metanolo nella formulazione METAC 2, contenente una piccola percentuale di acetone per migliorarne la vaporizzazione, e differenti blend metanolo/benzina. La campagna sperimentale ha previsto la ricostruzione del ciclo indicato mediante candela piezoelettrica ed encoder, la misura del consumo di combustibile tramite bilancia gravimetrica e l’analisi delle emissioni dei principali inquinanti allo scarico.
I risultati mostrano che il metanolo garantisce una combustione molto uniforme, un’elevata resistenza alla detonazione, emissioni particolarmente ridotte di CO, HC e particolato, e un buon comportamento termodinamico, mentre le miscele metanolo/benzina migliorano sensibilmente la volatilità e la gestione dell’avviamento. Nel complesso, il lavoro conferma il potenziale del metanolo, e in particolare del biometanolo, come combustibile pulito e sostenibile per motori a combustione interna.

Methanol is gaining increasing importance as an alternative fuel thanks to its favourable chemical and physical properties, its potential for production from renewable sources, and its compatibility with appropriately adapted internal combustion engines. Its characteristics, including a high octane number, fast flame propagation speed and strong anti-knock resistance, enable rapid, stable and very clean combustion. The high latent heat of vaporisation lowers the intake charge temperature, improving efficiency and limiting NOx formation, while the absence of carbon–carbon bonds in the molecule drastically reduces particulate emissions. Alongside fossil-based methanol, biomethanol produced from biomass valorisation or synthesized from CO2 and renewable hydrogen (e-methanol) represents a highly sustainable, potentially carbon-neutral solution suitable for the decarbonisation of the transport sector. Despite its many advantages, methanol also presents some drawbacks, including low volatility at low temperatures, a reduced lower heating value, limited compatibility with certain materials, difficulty in cold-starting, and the formation of non-conventional emissions such as formaldehyde and unburned methanol.
This thesis presents an experimental analysis of the behaviour of an Isuzu 2CA1 engine, originally diesel and converted to spark-ignition operation to run on methanol. The experimental campaign was carried out at the Podere Bargagna laboratory of the University of Pisa, where the engine was installed on an eddy-current dynamometric test bench. Tests were performed using methanol in the METAC 2 formulation, which contains a small percentage of acetone to enhance vaporisation, and various methanol/gasoline blends.
The experimental activities included the reconstruction of the indicated cycle using a piezoelectric instrumented spark plug and an optical encoder, the measurement of fuel consumption through a gravimetric balance, and the analysis of the main exhaust pollutants.
The results show that methanol ensures highly uniform combustion, excellent resistance to knock, very low emissions of CO, HC and particulate matter, and favourable thermodynamic behaviour. Methanol/gasoline blends, on the other hand, significantly improve volatility and cold-start performance. Overall, the study confirms the potential of methanol, and particularly biomethanol, as a clean and sustainable fuel for internal combustion engines.