Analiza poluarii produsa de motoarele cu ardere internă

CAPITOLUL I

INTRODUCERE

1.1. Impactul automobilului asupra mediului

În anul 2000 circulau în lume circa 800 de milioane de autovehicule, dintre care în jur de 500 de milioane erau autoturisme, iar restul, autocamioane, autobuze, motociclete şi scutere. În Europa şi America de Nord se aflau 35%, iar restul în Asia, America de Sud, Africa şi Oceania [89]. Producţia mondialǎ anualǎ este astǎzi de circa 60 de milioane de automobile [90]. În Europa aproximativ 14 milioane de vehicule îşi încheie ciclul de viaţǎ, iar în SUA, între 10 şi 11 milioane de automobile (autoturisme, autocamioane şi autoutilitare) sunt reciclate.

Creşterea continuǎ a numǎrului de vehicule va fi strâns legatǎ de creşterea viitoare a populaţiei globului, înmulţirea populaţiei urbane şi creşterea economicǎ.

Conform previziunilor Organizaţiei Naţiunilor Unite, populaţia globului va ajunge pânǎ în 2050 la aproape 9 miliarde de locuitori. Populaţia Uniunii Europene (27 de state) este estimatǎ la 450 de milioane de locuitori în 2020, din care 25% va fi peste 60 de ani [1]. La începutul anului 2003 populaţia globului era de 6,3 miliarde de locuitori. Aceastǎ creştere nu este uniform distribuitǎ şi este mai accentuatǎ în ţǎrile din Asia, Africa şi America Latinǎ, tabelul 1.1.

Tabelul 1.1 – Previziunile ONU referitoare la creşterea populaţiei globului

1950 1998 2050

Populaţia globului 2,521 5,901 8,909

Regiunile cele mai dezvoltate 0,813 1,182 1,155

Regiunile cele mai puţin dezvoltate 1,709 4,719 7,754

Africa 0,221 0,749 1,766

Asia 1,402 3,585 5,268

Europa 0,547 0,729 0,628

America Latinǎ şi Caraibe 0,167 0,504 0,809

America de Nord 0,172 0,305 0,392

Oceania 0,013 0,030 0,046

Ca rezultat al acestei tendinţe este de aşteptat ca numǎrul de vehicule sǎ creascǎ semnificativ, în special în ţǎrile cu industrializare rapidǎ din Asia de Sud-Est, şi la fel presiunile privind protecţia mediului înconjurǎtor.

Consumul anual de energie primarǎ a crescut pânǎ la 7,8x109 tone petrol echivalent. Rezervele exploatabile de petrol sunt evaluate la 136x109 tone, ceea ce înseamnǎ cǎ, în ritmul actual de consum, acestea ar putea ajunge pânǎ în 2040. Dat fiind faptul cǎ tehnologiile de extracţie şi de prelucrare a ţiţeiului sunt într-un continuu progres şi cǎ cercetǎrile pentru descoperirea unor noi zǎcǎminte sunt bine motivate este de aşteptat ca limita epuizǎrii resurselor sǎ fie şi mai îndepǎrtatǎ [61].

Rezervele de gaze naturale sunt evaluate la 114x109 tone petrol echivalent şi, în ritmul actual de consum, ar ajunge pânǎ la jumǎtatea secolului XXI.

Biomasa este evaluatǎ la 700x109 tone petrol echivalent, ceea ce înseamnǎ de 100 de ori consumul mondial anual de energie. Totuşi, datoritǎ posibilitǎţilor limitate de utilizare şi a randamentului scǎzut de transformare în combustibil, este de aşteptat ca biomasa sǎ nu constituie o sursǎ importantǎ de combustibil pentru automobile, cu toate cǎ importanţa acesteia în viitor va creşte.

Se poate aprecia cǎ pretenţiile de reducere drasticǎ a consumului de combustibil la automobile sunt determinate şi de epuizarea, într-un viitor nu prea îndepǎrtat (2 – 3 generaţii), a rezervelor de combustibil fosil.

Pe lângǎ ozonul şi particulele care afecteazǎ calitatea aerului atmosferic, emisiile motoarelor Diesel şi Otto includ un numǎr de compuşi poluanţi cu risc mare de cancer sau alte efecte negative asupra sǎnǎtǎţii. Aceşti compuşi poluanţi includ benzenul, formaldehida, acetaldehida, 1,3-butadiena şi particulele Diesel. Toţi aceşti componenţi sunt produşi ai arderii; benzenul se gǎseşte şi în alte gaze decât cele de evacuare de la motoarele pe benzinǎ.

Pe baza datelor recente se apreciazǎ cǎ emisiile Diesel şi în principal particulele (PM) tind sǎ devinǎ sursa dominantǎ a riscului de cancer. Agenţia Internaţionalǎ de Cercetare a Cancerului (International Agency for Research on Cancer – IARC) a trecut emisiile Diesel pe lista substanţelor toxice potenţial cauzatoare de cancer (1998). Organizaţia Mondialǎ a Sǎnǎtǎţii (The World Health Organization) recomandǎ eforturi urgente de reducere a emisiilor, în special a particulelor, prin schimbarea sistemelor tehnice de evacuare, reproiectarea motoarelor şi compoziţia combustibilului. Abia în 2000, The National Institute for Environmental Health Sciences (NIEHS) a trecut particulele Diesel pe lista sa de substanţe responsabile de cancerul uman, în special cel de plǎmâni. În urma unui program de monitorizare, desfǎşurat în Los Angeles, s-a constatat cǎ 70% din totalul îmbolnǎvirilor de cancer, în zona urbanǎ monitorizatǎ – 1400 cazuri/la un milion de locuitori – sunt atribuite emisiilor de particule Diesel, 20% altor compuşi toxici (benzen, butadienǎ şi formaldehidǎ), iar 10% sunt atribuite surselor staţionare (industrie, curǎţǎtorii, operaţii de cromare).

Un alt aspect care intereseazǎ, este cel al dimensiunii particulelor Diesel. Aproximativ 80-95% din masa de particule au dimensiuni cuprinse între 0,05-1,0 microni, cu valoarea medie de 0,2 microni. Aceste particule fine au o suprafaţǎ de arie foarte mare pe gram de masǎ, ceea ce le face foarte bune purtǎtoare de compuşi anorganici şi organici care ajung cu aerul aspirat în plamâni. Aproximativ 50-90% din numǎrul de particule Diesel din gazele de evacuare sunt ultrafine, cu dimensiuni cuprinse între 0,005-0,05 microni, cu o valoare medie de 0,02 microni. Din punct de vedere masic particulele ultrafine nu reprezintǎ decât 1-20%. Pentru a reţine aceste particule filtrele utilizate trebuie sǎ satisfacǎ standardele masice pentru PM. De asemenea, pentru ca noile vehicule sǎ se încadreze în standarde, este nevoie de presiuni suplimentare din partea societǎţii pentru a asigura obligativitatea introducerii filtrelor de particule.

Emisia de particule ultrafine a determinat Consiliul Miniştrilor de Mediu din Uniunea Europeanǎ sǎ cearǎ reducerea nivelului sulfului din combustibili, reducerea numǎrului de nanoparticule şi înǎsprirea standardului privind emisia de NOx, de cǎtre automobilele cu motoare Diesel, pânǎ la cel echivalent al automobilelor cu motoare Otto. În acest sens se doreşte introducerea filtrelor de particule la toate vehiculele cu motoare Diesel, ca o mǎsurǎ eficientǎ de reducere a masei de PM emise, a toxicitǎţii lor şi a numǎrului de particule ultrafine.

În lucrarea [24] se face o prezentare comparativǎ a efectelor negative (aciditate, efect de serǎ şi poluarea aerului) ale emisiilor asupra sǎnǎtǎţii oamenilor şi a calitǎţii mediului, luând ca etalon bioxidul de carbon (CO2) şi bioxidul de sulf (SO2), tabelul 1.2. Se adoptǎ urmǎtoarele referinţe (etaloane):