Contaminación por automóbiles
1989/09/01 Otaolaurretxi, Jon | Tapia, Xipitri Iturria: Elhuyar aldizkaria
Os automóbiles xeran máis contaminación que calquera actividade humana. Isto non é novo, xa que desde o final da segunda guerra mundial foi un problema que foi crecendo ano tras ano. A primeira normativa reguladora coñecida por este problema desenvolveuse nos EEUU en 1963 e en 1983 a maioría dos países do mundo aceptaron as cifras standards de aire contaminado. Holanda, Xapón, Hegokore, Austria, Suecia, Novergia e Suíza deron novos pasos na normativa anticontaminación. En abril deste ano o Parlamento Europeo ha feito un chamamento ás autoridades europeas para que apliquen os standards aprobados nos EEUU en 1983, xa que os fabricantes europeos de automóbiles non trataron demasiado neste campo.
Algúns organismos internacionais afirman que os motores de gasolina e diesel emiten polo menos a metade dos óxidos de carbono (II), hidrocarburos e óxidos de nitróxeno procedentes dos combustibles fósiles. Ademais, estes motores emiten outro tipo de partículas.
O óxido de carbono (II) pode causar a morte en locais pechados. Os óxidos de nitróxeno facilitan a formación de certos ácidos nocivos. Algúns hidrocarburos tamén poden causar cancro.
Si os motores emiten as sustancias mencionadas, a combustión é insuficiente. A combustión que se produce nos pistones dos touros require catro factores: alta presión, alta temperatura, combustible e osíxeno. O pistón comprime a mestura de combustible evaporado e aire. Nos motores de gasolina, cando o pistón alcanza a parte superior do cilindro, una faísca extraída dunha bujía provoca a explosión da mestura. Como os pistones están unidos por unha biela, o cigüeñal empeza a virar.
Este movemento transmítese ás rodas dos coches e por tanto desprázase. Si o rendemento do motor fose do 100%, o combustible dos cilindros queimaríase na súa totalidade, pero non así, nos motores de gasolina o rendemento oscila entre o 65% e o 75%, e nos de bielas entre o 80% e o 90%.
As causas principais de que as combustións non sexan completas son por unha banda que no cilindro non todos os puntos atópanse á mesma temperatura. Por outra banda, o nitróxeno do aire pode formar óxidos nos cilindros e os combustibles, que conteñen óxidos de xofre e de nitróxeno, provocan como fortes explosións no interior dos cilindros e forman capas de óxido nas válvulas.
Por tanto, se se desexa una mellor combustión, é necesario facer fronte aos problemas mencionados. E iso non é imposible. As compañías petroquímicas poden eliminar impurezas dos combustibles e os enxeñeiros deben orientar tecnicamente o uso de combustibles sen chumbo.
En canto aos motores, o primeiro que hai que facer é mellorar o carburador. A función deste dispositivo é mesturar combustible e aire antes de entrar ao cilindro. Mellor que o carburador é o inyector. A inyectora, na cámara de aire fresco, introduce a evaporación baixo presión. Os dispositivos electrónicos miden a cantidade de combustible que necesita o motor. O seguinte paso é que a explosión se produza no momento necesario.
O tempo de explosión vai variando segundo o que necesita o motor e necesítanse dispositivos electrónicos paira controlar o momento da explosión en cada ciclo. Con todo, hai un obstáculo, que é o económico, que é caro. O automóbil non ofrece, nin moito menos, as condicións máis adecuadas paira traballar.
Outra vía paira mellorar a combustión pode ser a reciclaxe de gases de escape. Evidentemente, a calidade e acabado dos distintos materiais que compoñen o motor teñen que ver co rendemento do motor.
A función do bote catalítico é transformar o dióxido de carbono (CO) en dióxido de carbono (CO), o óxido de nitróxeno en nitróxeno e queimar totalmente hidrocarburos non queimados. Dentro deste bote de aceiro inoxidable, os gases queimados no motor pasan a través dalgúns metais do grupo do platino (paladio ou rodio), que poden acelerar (catalizar) as reaccións químicas sen a súa participación.
Na práctica, o bote catalítico só ten carcasa de aceiro inoxidable e no seu interior un bloque cerámico chamado monólito. O monólito ten miles de pequenas celas de ao redor dun milímetro de lado e sobre o soporte cerámico ten una capa de aluminio de 10-15 micras de espesor. Esta capa combina microcristales de paladio, platino e rodio. Os miles de inertizados débense a que os gases queimados tocan os catalizadores á súa saída na maior superficie posible (uns 2,8 m 2).
Nos tres metais preciosos anteriormente mencionados, o rodio é o máis interesante en por si, xa que afecta os tres contaminantes. Con todo, costa desfiguradamente (uns 6.000.000 de pesetas o quilo), polo que só se adoita colocar un pequeno anaco de rodio. A maioría contén platino. Tanto si quéimanse hidrocarburos coma se o gas CO convértese en CO 2, o quilo vale “só” 2.600.000 pesetas. O paladio ten o mesmo efecto, pero é de menor rendemento (costa aproximadamente 600.000 pesetas). Normalmente no bote catalítico adoita haber un 15% de rodio, 55% de platino e 30% de mestura de paladio.
Nos coches novos de gasolina con cilindrada superior a dous litros en Europa desde outubro do ano pasado, o bote catalítico é obrigatorio, o que encarece o prezo do automóbil nunhas 100.000 pesetas.
Nos automóbiles de menor cilindrada espérase que aos poucos vaian montando botes catalíticos, coa intención de obrigarlles a colocalos obrigatoriamente en todos os coches novos en 1993.
Nos automóbiles de cilindrada pequena, o bote catalítico non ten rodio. Conseguirase que o gas CO convértase en CO 2 e que os gases non queimados quéimense por completo. A oxidación catalítica necesita máis osíxeno e por iso inxéctase aire fresco ao bote a través de una bomba. Paira reducir a cantidade de óxido de nitróxeno, o motor necesita un carburador de maior precisión. O exceso de aire que entra no cilindro aumenta a temperatura de combustión e aumenta a xeración de óxidos de nitróxeno. Paira mellorar a instalación parte dos gases de escape pódese reincorporar ao cilindro debido á diminución da temperatura de cocción e á menor xeración de óxidos de nitróxeno.
Nos automóbiles de gran cilindrada (de máis de 2 litros) os botes catalíticos contarán cos tres metais mencionados anteriormente. Paira catalizar adecuadamente a reacción dos gases, a súa composición debe manterse constante. Isto significa que a mestura aire/gasolina que entra no cilindro debe estar moi dosificada e que a mestura se debe acender nun momento moi concreto. A primeira condición obtense mediante inxección electrónica de gasolina. Esta inxección está gobernada por unha calculadora cunha sonda chamada lambda que informa o osíxeno do gas que vai ao bote. 14,5 gramos de aire e un gramo de gasolina é a relación estequiométrica ou mestura teórica ideal. Se ten máis aire, non todos os óxidos de nitróxeno poderán oxidarse no bote catalítico e si ten máis gasolina, os hidrocarburos non queimados non se eliminarán completamente no bote.
Convén gobernar electrónicamente o momento de acender a mestura no interior do cilindro, pero os coches de gran cilindrada teñen aceso electrónico e non hai que solucionar este problema.
Os metais preciosos contidos no bote catalítico non interveñen directamente en reaccións químicas. Por iso a vida do pote non ten límites teoricamente. Na práctica, con todo, a partir dos 80.000 ou 100.000 quilómetros o rendemento dos botes diminúe considerablemente. Os microcristales de metais preciosos agloméranse ademais e a superficie de contacto no bote é máis reducida.
Non gasolina Super! Ese é outro dos requisitos que esixe o bote catalítico. O bote non admite gasolina con chumbo. Por tanto, como a gasolina “super” ten chumbo (o normal ten menos) non se debe utilizar. Ao queimar a gasolina “Super” extráense óxidos de chumbo nos gases de escape e deixa cheos os inertizados do monólito. Algúns aditivos que se engaden ao aceite do cárter tamén conteñen partículas metálicas e están prohibidos no caso de que haxa tarros.
Por iso, a obrigatoriedade de colocar botes catalíticos debe ir acompañada do consumo de gasolina sen chumbo Eurosuper. Esta nova gasolina require una menor relación de compresión no cilindro e a potencia do motor é aproximadamente un 3% menor. O consumo aumenta ao mesmo tempo.
O bote catalítico ten outro perigo. Si por avaría de motor a mestura de combustible e aire pasa polo cilindro sen queimarse, quéimase no bote electrolítico e a súa temperatura pode chegar até 1400C. A esta temperatura o monólito interior fúndese e deteriórase.
Co fin de evitar todas estas desvantaxes que ten o bote catalítico, a solución sería comprar coches de motor diesel. En canto ao óxido de carbono (II) e os óxidos de nitróxeno, o motor diesel cumpre con todas as normas europeas, pero se xeran outros contaminantes nocivos, como o dióxido de xofre e as partículas non queimadas, que parecen cancerígenas. Non se inventaron aínda bos filtros contra estes contaminantes nocivos.
Outra alternativa sería o motor de “mestura pobre” ou “cargado por capas”. Este motor ten una menor relación de compresión no cilindro, un mellor rendemento, una combustión máis completa e menos contaminantes nos gases de escape. Pero pasaron vinte anos desde que se preparou este tipo de motores e aínda ninguén o comercializou.
Por tanto, as investigacións poden enfocarse desde moitas liñas. É posible restaurar e limpar o medio ambiente, pero hoxe en día é caro. A tecnoloxía e a economía están moi ligadas. Os danos á saúde tamén son custosos (baixas, xornadas perdidas, asistencia hospitalaria, etc.). ). En definitiva, comprar coches contaminantes ou coches caros depende da nosa capacidade económica.
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
