Metode Pasive de Reducere a Emisiilor la MAS

CONSIDERATII GENERALE

Emisiile poluante din gazele de evacuare produse de motoarele cu aprindere prin scanteie limitate prin prevederi legislative sunt: hidrocarburile (HC), monoxidul de carbon (CO) si oxizii de azot (N0x). Indirect, pentru a limita poluarea atmosferei cu compusi ai plumbului se renunta din ce in ce mai mult la aditivarea benzinelor cu antidetonanti pe baza de plumb. Principalele metode pasive care se aplica motoarelor cu aprindere prin scanteie sunt utilizarea reactorilor termici, a filtrelor pentru reducerea particulelor de plumb si a reactorilor catalitici.

Primele doua sisteme sunt deja mai putin folosite, primul datorita eficientei sporite a reactorilor catalitici, iar cel de-al doilea din cauza renuntarii la etilarea benzinelor. Reactorii termici sunt sisteme dezvoltate in anii '70 in scopul oxidarii CO si HC din gazele de ardere si al caror principiu consta in mentinerea acestor gaze cat mai mult timp la temperaturi ridicate, la care reactiile de oxidare se pot produce. Reactorul este realizat dintr-o manta cilindrica din tabla izolata sau neizolata, dupa cum este plasat mai departe sau mai aproape de motor, in care se introduce un tub din otel refractar cu continut foarte ridicat de Ni, tub ce functioneaza la temperaturi de 900 1100 °C. Asigurarea acestor temperaturi inalte a creat probleme constructive, care au condus la renuntarea folosirii lor.

Filtrele pentru reducerea particulelor de plumb sunt realizate din site de otel acoperite cu aluminiu. La temperaturi ridicate, plumbul reactioneaza cu aluminiul si formeaza compusi nevolatili.

Dupa probe de cale de 700 000 km, s-a constatat ca filtrul retine plumbul si compusii sai in proportie de 90 % in trafic urban, 70 – 80 % in trafic interurban si 40 % pe autostrada, la viteze mari. Daca filtrul nu este infundat, rezistenta sa nu este prohibita pentru caderea de presiune. Se recomanda la motoarele care trebuie sa functioneze cu benzine cu plumb. Eficienta acestora este destul de buna, totusi s-a constatat ca nu sunt retinute tocmai acele particule de dimensiuni foarte mici, care patrund prin traiectul respirator.

CATALIZATORI DESTINATI M.A.S.

PRINCIPII DE FUNCTIONARE

Solutia pasiva cea mai utilizata si cea mai eficienta este cea care foloseste cataliza si catalizatorii. Au fost concepute sisteme catalitice denumite reactoare catalitice sau convertoare catalitice in care reactiile de oxidare si/sau de reducere pot avea loc cu ajutorul unor substante chimice promotoare. Actiunea catalizatorilor se bazeaza pe proprietatea acestora de a reduce substantial pragul energetic, pentru declansarea reactiilor de oxidare, de reducere si de a accelera viteza de reactie a acestor procese. Astfel, temperatura necesara pentru producerea acestor reactii se reduce semnificativ. Inceputul acestor reactii este precedat de adsorbtia substantelor oxidabile si a oxigenului de catre centrele catalitice active, la care se slabesc legaturile chimice din molecula substantei nocive. Astfel se reduce considerabil energia de activare necesara reactiei. In cadrul procesului de cataliza, un rol deosebit il joaca transportul de materie la si de la centrele active ale catalizatorului.

Intregul proces are loc in trei etape principale:

- adsorbtia;

- reactia chimica;

- desorbtia.

Principalii parametri care influenteaza gradul de conversie sunt:

- coeficientul de exces de aer si variatia acestuia;

- temperatura gazelor arse;

- viteza spatiala (debitul gazelor arse raportat la volumul catalizatorului).

CLASIFICARE :

Sistemele catalitice se pot clasifica dupa diferite criterii, conform tabelului 1. Din punct de vedere al numarului de paturi catalitice folosite, la inceputurile dezvoltarii catalizatorilor s-au folosit catalizatori de oxidare cu un singur pat sau cu doua paturi, in combinatie cu catalizatorul de reducere. Catalizatorul de reducere nu se mai foloseste din cauza consumului de combustibil mare la un coeficient de exces de aer supraunitar. Reactorii cu un singur pat lucreaza cu aer secundar si asigura oxidarea hidrocarburilor si a monoxidului de carbon in H2O si CO2. La injectia de benzina, daca se lucreaza cu λ > 1, nu este absolut necesar aerul secundar, dar la carburator acesta este indispensabil.