Poluanții Produși de Motoarele cu Ardere Internă și Nocivitatea lor

POLUANŢII PRODUŞI DE

MOTOARELE CU ARDERE INTERNĂ

ŞI NOCIVITATEA LOR

2.1. CONSIDERAŢII GENERALE

Luând în considerare punctul de vedere ecologist „un om curat într-o lume curată“, există nemulţumiri privind impactul m.a.i. asupra ambianţei terestre pe care o poluează prin emisii de gaze nocive şi zgomot, în principal, dar şi prin alte inconveniente, aparent de o mai mică însemnătate, cum ar fi scurgeri de uleiuri şi combustibili, deşeuri din procesul de fabricaţie sau de reciclare al vehiculelor, perturbaţii electromagnetice.

Atenţia deosebită acordată sectorului de transporturi rutiere cu un grad ridicat de motorizare este justificată prin aceea că în 1990 acesta consuma circa 17% din producţia de petrol extras anual, folosind 20-25% din energia mondială [1]. În 1993, statisticile British Petroleum stabilesc consumul de hidrocarburi pentru toate aplicaţiile cu motoare cu ardere internă la 34%.

Efectul poluant cel mai important al m.a.i se datorează emisiilor de gaze nocive existente în gazele de evacuare, emisii care apar datorită arderii defectuoase, incomplete, a combustibilului în m.a.i.

Arderea ideală a combustibililor se realizează prin evidenţierea compuşilor prezenţi în schema din fig.2.1 [2].

Combustibil

O2, N2, CO2, H2O,

gaze nobile

O2, N2, CO2, H2O,

gaze nobile

Fig.2.1. Arderea ideală.

Combustibil NOx (NO+NO2), HC

O2 , N2, CO2, H2O,

gaze nobile

O2 , N2, CO2 , H2O, CO, SOx (SO2+SO3),

gaze nobile Pb şi compuşi (m.a.s.),

particule – PT (m.a.c.),

fum

Fig.2.2. Arderea reală.

În camera de ardere a unui m.a.i., arderea are un caracter real datorită timpului foarte redus de reacţie, dificultăţilor de formare a amestecului, pierderilor de căldură şi altele.

În tabelul 2.1 este redată structura gravifică a noxelor înregistrate la arderea unui kilogram de combustibil. Din tabel se constată că arderea defavorabilă a benzinei în m.a.i. determină o creştere mare a CO eşapat, iar pentru motorină mai periculos este conţinutul de SO2 din gazele arse.

În raport cu noxele, pierderile anuale pentru un automobil care ar parcurge 30 000 km/an, cu un consum de 7,5 l/100 km, s-ar repartiza astfel, în condiţiile în care motorul nu a fost „depoluat“:

– hidrocarburi prin evaporare, 90 l;

– hidrocarburi prin gaze de carter, 25 l;

– hidrocarburi prin gaze de evacuare, 60 l;

– oxid de carbon din gaze de eşapament (valoare echivalentă) 275 l;

totalul fiind de 450 l din 2250 l necesari.

Tabelul 2.1

Natura

poluanţilor g / 1 kg combustibil

benzină motorină

CO 465 21

NO 23 27

HC 4 12

SO2 0,8 4,8

Particule 0,1 0,8

Primele două categorii de pierderi se datorează etanşării necorespunzătoare a rezervorului, carburatorului şi mecanismului motor, iar celelalte două imperfecţiunii procesului de amestec şi ardere a hidrocarburilor, domeniu în care se cere încă a se acţiona asiduu.

Din cele aproximativ 1000 de substanţe distincte existente în gazele de evacuare, din cauza efectului nociv dovedit, s-au limitat prin reglementări legislative următoarele:

– hidrocarburile – HC;

– monoxidul de carbon – CO;

– oxizii de azot – NOx ( NO + NO2 );

– particulele – PT (doar pentru motoarele cu aprindere prin comprimare – m.a.c.);

– fumul – măsură a efectului vizibil produs de gazele arse.

Efecte nocive incontestabile produc şi alte substanţe, pentru care sunt în discuţie unele propuneri de limitări:

– dioxidul de carbon – CO2 , considerat până de curând un produs „curat“ al arderii, este acuzat în prezent de producerea efectului de seră, cu consecinţe nefaste asupra mediului înconjurător; singura metodă de a limita acest poluant fiind reducerea consumului specific de combustibil. Din păcate, jumătate din dioxidul de carbon ajuns în atmosferă între 1900 – 1970 se găseşte încă aici, neputând fi prelucrat de către clorofila plantelor;

– oxizii de sulf – SOx ( SO2 + SO3 ), împreună cu NOx cauzează ploile acide, care distrug vegetaţia; metoda de limitare a acestor poluanţi constă în reducerea conţinutului de sulf din combustibil;

– plumbul şi compuşii săi; este cunoscut pentru nocivitatea sa foarte mare; se impune evitarea folosirii tetraetilului de plumb ca aditiv antidetonant şi găsirea unor înlocuitori nepoluanţi;

– benzo(a)pirena şi alte substanţe chimice din grupa HC au efecte cancerigene sau mutagene dovedite.