Дизелът е широко използвано гориво, но при изгарянето му се отделят канцерогенни и вредни съединения за околната среда
Изображение: Itaro
Какво е дизелът
Дизелът е гориво, използвано при автомобилен и морски транспорт на пътници и товари. В Бразилия използването на дизелови двигатели в леки превозни средства е забранено от закона от 1976 г., като днес се използва в страната само за камиони, автобуси и теглещи превозни средства 4 × 4 (които включват средни пикапи, джипове и кросоувъри ).
Дизелът е масло, получено от нефт. В състава му има атоми въглерод, водород и в по-ниски концентрации сяра, азот и кислород. Дизелът е по-плътен (има по-голяма въглеводородна верига) и по-малко летлив от другите компоненти на петрола, като бензин, което улеснява отделянето му чрез дестилация.
Разберете как дизелът се отделя от маслото в това кратко видео.
В процеса на горене дизеловите двигатели отделят газове и частици, които намаляват качеството на въздуха. Тези емисии са класифицирани като канцерогенни за хората от Международната агенция за изследване на рака (Iarc), свързана с ООН. Агенцията заключава, че високото излагане на дизелови емисии причинява рак на белия дроб.
Тъй като има по-голяма въглеводородна верига, дизелът има по-голяма калоричност (генерира повече топлина при изгаряне). Това прави превозните средства, които използват гориво, по-икономични, тоест те консумират по-малко гориво на изминат километър. Това обаче не гарантира, че ще замърси по-малко въздуха.
При дизеловите двигатели въздушните и горивните смеси са по-малко хомогенни, отколкото при бензиновите. Дизелът е по-малко летливо гориво и неговият двигател има характеристиката да работи при самозапалване - и двете характеристики затрудняват смесването. Това означава, че при дизеловите двигатели, за да се осигури пълно изгаряне, трябва да има излишен въздух в горивната камера. При липсата на този излишък се отделят сажди, въглероден окис (CO) и въглеводороди (HC) поради непълно изгаряне и този двигател замърсява околната среда седем пъти повече от бензина.
Генерираните газове
Емисиите от дизеловите двигатели се състоят от газове, пари и твърди частици. Съставните газове и пари включват въглероден диоксид, въглероден оксид, азотни оксиди, азотен диоксид, серни оксиди и различни въглеводороди - някои от които са летливи органични съединения. Тези замърсители на въздуха все още могат да взаимодействат помежду си или да се подлагат на фотолиза, образувайки замърсители, наречени вторични, като озон, пероксиацетил нитрати, наред с други.
Според проучване, повече от 95% от твърдите частици, получени от отработените газове на дизеловите двигатели, са по-малки от 1 кубичен микрометър (μm³ - милионна част от кубичен метър), което улеснява тяхното вдишване и проникване в белите дробове. Елементният въглерод (частичен материал) генерира черните сажди на снимката по-долу.
Вдишващите се частици и озонът са опасни агенти, които в големите градове по света представляват съответно 40% и 80% от изгарянето на дизел от автомобилния парк.
NOx е едно от съединенията, излъчвани при по-високи концентрации от дизеловите двигатели. Проучванията на тунелите показват, че тези двигатели произвеждат пет пъти повече NOx от бензиновите превозни средства и че камионите са отговорни за по-голямата част от емисиите на твърди частици.
Концентрацията на сяра в дизела също е проблем. Според проучване, ако концентрацията на сяра в горивото е висока, емисиите на замърсяващи газове също ще бъдат високи, особено тези на серен диоксид (SO2) и серен оксид (SO3), които причиняват вреда на човешкото здраве. Вече в контакт с атмосферната влажност, SO2 генерира сярна киселина (H2SO4), която допринася значително за образуването на киселинни дъждове, може да подкисли почвата и водата, влошавайки развитието на малки водорасли и насекоми.
Здравословни рискове
SOx и NOx засягат дихателната система, причинявайки краткосрочни пристъпи на астма и дразнене на дихателните пътища, както и дългосрочни сърдечно-съдови и дихателни заболявания. CO намалява способността за транспортиране на кислород в кръвта, а частиците причиняват дихателни алергии, както и транспортирането на други замърсители, като тежки метали и канцерогенни органични съединения.
През 2002 г. Агенцията за опазване на околната среда на САЩ (EPA) публикува доклад, който предупреждава за рисковете от продължително излагане на пари от дизелово масло. Според доклада продължителното вдишване на тези частици, както и сяра и азотни оксиди, може да причини рак при хората. През 2013 г. Iarc заключи, че емисиите от дизелови двигатели наистина причиняват рак на белите дробове и вероятно също рак на пикочния мехур.
Според Пауло Салдива, изследовател в Лабораторията за атмосферно замърсяване към Медицинския факултет на Университета в Сао Пауло (FM-USP), сред замърсителите най-вредни са частиците. Според изследователя тези частици се натрупват в белодробните алвеоли, влошавайки респираторните заболявания и навлизат в кръвта, което може да засегне други органи. Например в град Сао Пауло се изчислява, че за всяко увеличение от 10 микрограма на кубичен метър (µg / m³) в концентрацията на вдишващи се частици във въздуха (дим, сажди и др.) Има увеличение от 1,5 % при хоспитализации при исхемична болест на сърцето при възрастни хора и над 4% при белодробни заболявания при деца и възрастни хора.
Контрол на емисиите
Има някои мерки, предприети от публичния сектор, които имат за цел да намалят емисиите на тези замърсители в атмосферата. Сред тях можем да споменем екологичната инспекция на превозните средства и програмата за контрол на замърсяването на въздуха.
Инспекция на превозните средства в околната среда
Инспекцията за екологични превозни средства е създадена с цел да наблюдава емисиите на замърсители от автомобилите. По време на инспекцията се провеждат тестове на изпускателната система, за да се проверят нивата на газове, замърсители и шум. Инспекцията зависи от щатите и общините.
Програма за контрол на замърсяването на въздуха (Proconve)
През 1986 г. Националният съвет по околна среда (Конама) създаде Програма за контрол на замърсяването на въздуха за моторни превозни средства (Proconve) с цел намаляване и контрол на атмосферното замърсяване от мобилни източници (моторни превозни средства). След това бяха определени срокове, максимални граници на емисии и бяха установени технологични изисквания за местни и вносни превозни средства.
Технологичен напредък
Създадени са няколко технологии за минимизиране на генерирането на замърсяващи газове от автомобилите. Те си сътрудничат, за да направят горивото по-чисто и да създадат двигатели с ниски емисии. Сред съществуващите някои заслужават да бъдат подчертани:
Катализатори и филтри за твърди частици
Тези технологии са се появили за третиране и / или задържане на отработени газове. Катализаторът е съставен от две химични вещества (паладий и молибден), които реагират с газовете, превръщайки ги във водна пара, въглероден диоксид и азот (нетоксични газове). Има няколко вида катализатори. Филтърът за твърди частици има функцията да филтрира някои от газовете, генерирани при горенето в двигателя. По закон от 1983 г. насам всички автомобили трябва да имат катализатор. Въпреки това все още има дизелови превозни средства (като автобуси и камиони), които циркулират без добри катализатори, поради напредналата възраст на флота.
Директно инжектиране
Тази технология позволява впръскването на горивото директно в горивната камера. По този начин сместа между въздух и гориво е по-малка и периодът на изчакване във всмукателния колектор се пропуска. При този тип двигатели горивото се впръсква в най-горещата част на горивната камера с по-малко въздух. Начинът, по който горивото се разпръсква вътре в камерата, позволява по-редовно и пълно изгаряне.
Тази опция за директно впръскване за дизелови двигатели се е появила от 50-те години на миналия век. Преди е имало само непряко впръскване, при което има камера за изгаряне. Тази предкамера е проектирана да гарантира, че сместа между гориво и сгъстен въздух се извършва по правилния начин.
Директното впръскване увеличава производителността на двигателя и намалява разхода на гориво. Въпреки това, в дизеловия двигател той може да произвежда повече NOx като страничен продукт от реакцията. Някои производители на автомобили се опитват да разрешат този проблем чрез мерки като производството на специфични катализатори, рециркулацията на отработени газове, наред с други мерки, които оскъпяват цената на двигателя.
В случай на измама на Volkswagen - потвърждение, че компанията е фалшифицирала тестове за емисии на замърсители от дизелови двигатели - емисиите на азотен оксид са били между 10 и 40 пъти по-високи от границата, установена от Environment (EPA) и първите 11 милиона потвърдени автомобила, които са имали измамен софтуер, работещ на 2.0-литров турбодизелов двигател с директно впръскване.
Дизел с ниско съдържание на сяра
През 2012 г. екологичното законодателство и Proconve 07 принудиха началото на процеса на създаване и използване на дизел с ниско съдържание на сяра в състава му, дизел S10 и S50 - съответно с 10 части на милион (ppm) и 50 ppm сяра - в държавата. За 20 години дизелът в Бразилия премина от състав от 13 хил. Ppm до сегашния от 10 ppm. Това, заедно с двигателните технологии, прави нивата на емисии подобни на тези в Европа.
По-ниската концентрация на сяра в горивото намалява емисиите на серни оксиди, а също така спомага за намаляване на емисиите на други замърсители, като NOx и частици. Това е така, защото серен триоксид, генериран в процеса на горене, може да образува сярна киселина, когато се комбинира с вода. Тази киселина корозира метални части на двигателя. С други думи, сярата атакува компонентите на двигателя, като катализатора, и като следствие има загуба на ефективност на това оборудване.
Инициативата за намаляване на съдържанието на сяра е много добра, но автопаркът трябва да бъде обновен (при старите двигатели очакваният ефект не настъпва) и, както беше споменато по-горе, трябва да има проверка. Научете повече подробности за дизела S10 и S50 в Бразилия.
