Весьма эффективными компонентами бензинов являются кислородсодержащие соединения (оксигенаты). Некоторые из этих соединений имеют высокую детонационную стойкость, широкую сырьевую базу и способность снижать токсичность отработавших газов автомобилей. Оксигенаты можно получать из газов, угля, сланцев и некоторых отходов органического происхождения, что особенно важно в условиях нехватки нефти.
Среди оксигенатов наибольшее применение получают спирты, эфиры и их смеси. Спирты в качестве самостоятельных топлив или компонентов бензинов известны давно. Среди спиртов, с учетом колоссальных сырьевых ресурсов и ряда других технико-экономических факторов, наиболее перспективен в качестве компонента топлива для двигателей с принудительным зажиганием — метанол.
Безводный метанол при обычных температурах хорошо смешивается с бензином в любых соотношениях, но даже малейшее попадание воды вызывает расслаивание смеси. Введение в смесь метанола с бензином высокомолекулярных спиртов несколько увеличивает стабильность смеси, но не решает вопроса полностью.
Метанол имеет высокую детонационную стойкость, удовлетворительную испаряемость, образует минимальный нагар, а продукты его сгорания менее токсичны, чем продукты сгорания бензинов. Высокая теплота испарения позволяет снизить температуру горючей смеси в такте впуска, повысить коэффициент наполнения и увеличить мощность двигателя. Однако высокая теплота испарения ухудшает пусковые свойства бензинов, что создает трудности при использовании метанола в чистом виде или топлива М85, содержащего 85% метанола и 15% бензина. Использование метанола в чистом виде вызывает возражения и у экологов. Они утверждают, что двигатели, работающие на метаноле, выбрасывают в 3—5 раз больше формальдегида по сравнению с бензиновыми двигателями. Кроме того, метанол сейчас стоит дороже бензина и его рекомендуют в первую очередь для использования в качестве компонента бензинов.
Проведенные в нашей стране в 1987 г. испытания бензометанольных смесей БМС-5 и БМС-15 (содержание метанола 5 и 15%) не дали положительных результатов, показав «нецелесообразность использования в настоящее время смесей бензина с метанолом на автотранспорте из-за расслаивания смеси при хранении и их коррозионной активности».
В настоящее время основные недостатки метанола в качестве компонентов для автомобильных бензинов преодолены. Вводятся эффективные стабилизаторы, металлы и резино-технические изделия, соприкасающиеся с бензометанольными смесями, не подвергаются коррозии, набуханию и разрушению. Остались такие недостатки, как низкая теплота сгорания (экономичность двигателя ухудшается на 2—7% при добавке 10% метанола) и высокая токсичность метанола. Однако чрезвычайно широкие ресурсы метанола и его участие в снижении токсичности отработавших газов позволяют считать его перспективным компонентом.
В США, странах Западной Европы, Японии накоплен определенный опыт по эксплуатации автомобильного парка с применением бензино-метанольных смесей с низким содержанием метанола— около 5%. Такие топлива уменьшают выбросы оксида углерода, снижают отношение воздух/топливо, повышают октановое число и позволяют вывести из состава бензина канцерогенный бензол. Эти соединения фотохимически менее активны, чем углеводороды, и, следовательно, имеют более низкую смогообразующую способность. Правда, есть и такой взгляд, что спирты могут превращаться при окислении в камерах сгорания в смогообразующие альдегиды.
В ряде стран находит применение в качестве компонента бензинов этиловый спирт. Производят этанол из сахарного тростника, пшеницы или кукурузы. Особенно развито применение этанола в Бразилии, где его используют в качестве самостоятельного топлива. Для Бразилии фирмой ФИАТ сделан и успешно эксплуатируется специальный автомобиль на этиловом спирте (увеличена емкость топливного бака, нержавеющие детали топливной системы и другие переделки машины). Правительство всячески поощряет независимость страны от экспортеров нефти, вводит снижение налогов на «спиртовые» автомобили, расширяет посевы сахарного тростника, строит специальные «спиртовые» заправочные колонки.
В течение ряда лет в качестве добавки, повышающей ресурсы бензинов, применяют этанол. В США этиловый спирт получают в основном из зерна и есть опыт применения в различных районах страны бензоэтанольных смесей, названных газохоллом (10% этанола). Средний перерасход этанолсодержащего топлива составляет 5%. Вследствие хорошего смешения этанола с водой увеличивается коррозионное воздействие на двигатель. Смешение бензина с этанолом должно производиться непосредственно на автозаправочных станциях. Этанол обладает повышенной летучестью и испаряется легче, чем бензин. Попадая в атмосферу, такие выбросы способствуют повышенному образованию озонового смога. Все отмеченные недостатки не позволяют сегодня говорить о массовом применении этанола в качестве компонента модифицированных бензинов в различных странах.
Наиболее перспективными среди оксигенатов являются эфиры. Обладая высокими октановыми характеристиками, не уступающими спиртам, они хорошо смешиваются с бензином, значительно хуже растворяют воду и практически не вызывают коррозии. Кроме того, эфиры имеют меньшую плотность, более высокую теплоту сгорания и соизмеримую с углеводородами скрытую теплоту испарения.
Среди эфиров, учитывая возможность, качество и ресурсы производства, наиболее перспективным является метилтретбутиловый эфир (МТБЭ). На основании положительных результатов государственных испытаний в России разрешено производство и применение автобензинов с содержанием МТБЭ до 11 % мас. На ряде заводов страны построены установки и производится МТБЭ, рекомендованный в некоторые композиции бензинов.