Catalyst elimină un generator de smog

Un nou tip de convertor catalitic ar putea fi disponibil într-un an, tocmai la timp pentru a ajuta unele camioane să îndeplinească noile standarde care limitează emisiile de oxizi de azot generatori de smog.

Până anul viitor, camioanelor diesel grele li se va permite să arunce nu mai mult de 10% din cantitățile de NO_X permis în 1990. În prezent este disponibil un sistem de convertizor catalitic pe bază de uree lichidă pentru curățarea NO_X, dar este dezordonat și greoi. În decurs de un an, totuși, o alternativă simplă ar putea fi gata să zboare pe autostrate: un convertor catalitic care folosește motorină la bord ca aditiv, nu uree.

Ambele sisteme de catalizator convertesc NO _X în azot gazos, constituentul principal al aerului. Convertizoarele catalitice standard din vehiculele pe benzină nu vor funcționa însă cu motoarele diesel. Aceste convertoare necesită ca gazele de eșapament să conțină proporții destul de egale între oxigen și azot sau oxigen și hidrocarburi, dar în gazele de eșapament diesel predomină oxigenul.

Problema: conversia NO_X la azot necesită o dietă constantă de electroni în plus față de catalizator – iar oxigenul încearcă să jefuiască acei electroni. Așa că echipa lui Chris Marshall de la Laboratorul Național Argonne, în afara Chicago, a vânat o alternativă la catalizatorii tradiționali, una care ar putea funcționa în prezența oxigenului bonus. Echipa a optat pentru un material de cupru-zeolit ​​care exista încă din anii 1990, dar a avut nevoie de modificări considerabile pentru a gestiona evacuarea diesel.

A funcționat doar în medii „uscate”, a explicat Marshall, iar vaporii de apă sunt un constituent principal al eșapamentului diesel. Catalizatorul a funcționat cel mai bine la aproximativ 450° Celsius. Evacuarea diesel rulează de obicei mai aproape de 340°C, iar în timpul mersului la ralanti, temperaturile de evacuare pot scădea și mai mult.

Așadar, echipa lui Marshall a îmbrăcat fiecare microparticulă de catalizator sub formă de pulbere cu un strat subțire de oxid de ceriu înainte de a lipi microparticulele pe o bucată de porțelan. Acea bucată este plină de găuri milimetrice prin care curge evacuarea unui vehicul. Cupru-zeolitul favorizează reacția dintre NO_X și electroni din motorină pentru a crea azotul gazos. Acoperirea protejează catalizatorul astfel încât să poată funcționa în prezența apei. Învelișul scade, de asemenea, temperatura optimă de funcționare, plasându-l la mijlocul intervalului de temperatură de evacuare diesel.

Donatorul de electroni pentru acest sistem este motorina, din care o mică parte este vaporizată și pompată constant în evacuarea, în amonte de catalizator. Pentru cealaltă tehnologie, care se așteaptă să-și găsească utilizare în camioane în 2010, ureea este donatorul de electroni.

În testele preliminare, tehnologia recent brevetată de Argonne pe bază de catalizator a egalat ureea în ceea ce privește NO._X defalcarea la temperaturi maxime de funcționare – și bate ureea la temperaturi mai scăzute. În plus, spre deosebire de sistemele cu uree, convertorul catalitic Argonne este o instalație unică care nu necesită niciodată înlocuire.

Și ea: odată ce noul catalizator ajunge pe piața comercială – poate mai târziu în acest an – ar trebui să coste producătorii de camioane doar aproximativ două treimi mai mult decât sistemele cu uree, spune Robert Firebaugh. El conduce Integrated Fuels Technology, în afara Seattle – compania care a licențiat Argonne de-NO_X catalizator pentru comercializare.

„În prezent proiectăm un sistem pentru platforme staționare”, spune Firebaugh, la fel ca motoarele diesel utilizate în industria grea. „De asemenea, îl testăm cu doi dintre cei mai mari producători de camioane ușoare și cu [Los Angeles] Autoritatea portuară pentru nave și așa mai departe.”

Pe piața de camioane din SUA, cu 11 milioane de vehicule, există o aversiune puternică față de sistemele cu uree, spune el. Planurile actuale sunt de a pune un rezervor de uree de cinci galoane la bordul unui camion, dar rezervorul ar trebui să fie umplut la fiecare altă realimentare. Și pentru că ureea poate îngheța, camioanele care o folosesc ar trebui să aibă un încălzitor auxiliar pentru iarnă. De fapt, „În acest moment, nu veți găsi uree nicăieri în țară disponibilă pentru transport. Deci, există o problemă majoră de infrastructură”, spune Firebaugh.

Întrebat despre modul în care producătorii de motoare văd schimbările tehnologice la orizont în acest an, Joe Suchecki de la Asociația producătorilor de motoare din Chicago a spus: „Nu sunt familiarizat cu cel Argonne… dar au existat o serie de opțiuni pe care producătorii le-au analizat. pentru 2010.” Cu excepția a două sisteme, sistemul pe bază de uree și un sistem de recirculare a gazelor de eșapament, producătorii de motoare diesel au decis că alternativele „fie nu erau suficient de mature pentru a fi fiabile, fie au ajuns să pară prea scumpe în ceea ce privește economia de combustibil”. Rezultatul: toți producătorii de motoare, cu excepția unuia, au decis să opteze pentru sistemul cu uree.

În viitor, a spus Suchecki, „toți producătorii vor revizui tehnologia disponibilă și analiza costurilor și, evident, vor oferi cel mai bun produs pe care îl pot.” Dar el a recunoscut că „există îngrijorări” în rândul camionagiilor și al companiilor lor cu privire la cât de greoaie ar putea fi noile tehnologii pe bază de uree.

Se așteaptă ca sistemele cu uree să adauge aproximativ 5% la costul efectiv al combustibilului, spune Firebaugh, în timp ce penalitățile pentru combustibil asociate cu noul sistem pe care lucrează pentru a-l comercializa „sunt de 1% sau mai puțin”. El recunoaște că echipa sa este „puțin întârziată la joc”, așa că probabil că această tehnologie va lipsi vehiculele din 2010. Dar spre deosebire de concurența anti-NU_X tehnologiile, notează el, „ale noastre pot fi adaptate pe camioane mai vechi”.