Esta entrada de blog examina el problema de la contaminación atmosférica procedente de los vehículos diésel y las limitaciones y el potencial de la tecnología de postratamiento para abordarlo.
Seúl siempre es un lugar fascinante. Al tomar el KTX desde la estación de Busan, viajar durante dos horas y media y bajar en la estación de Seúl, uno suele llevarse una sorpresa. En particular, lo primero que llama la atención al llegar es el cielo brumoso y turbio. Tan solo tres horas antes, el cielo estaba despejado y transparente en Busan, pero en Seúl suele adquirir un tono grisáceo. Esta contaminación atmosférica se debe a la mayor población y cantidad de vehículos en Seúl en comparación con Busan. Si bien los habitantes de Seúl, que se enfrentan a este cielo gris a diario, se han acostumbrado en cierta medida, este no es un problema exclusivo de Seúl. El deterioro de la calidad del aire y el esmog se han consolidado desde hace tiempo como graves problemas ambientales que afectan a las principales ciudades del mundo.
De hecho, el problema de la contaminación atmosférica causada por los gases de escape de los automóviles ha sido objeto de debate social desde principios del siglo XX. Por ejemplo, un museo del automóvil en Alaska exhibe la indumentaria protectora que usaban las mujeres a principios del siglo XX para evitar que sus ropas o piel se mancharan con los gases de escape, lo que demuestra que la contaminación atmosférica se reconocía como un problema desde los albores de la era del automóvil. El problema de la contaminación atmosférica causada por los automóviles se ha agravado con el tiempo, lo que ha llevado a muchos países, incluidos Estados Unidos y los de Europa, a reforzar la normativa sobre emisiones de vehículos en la actualidad.
En particular, la creciente demanda de motores diésel, que emiten más contaminantes que los de gasolina, intensifica la preocupación por la contaminación atmosférica. Si bien los motores diésel ofrecen una alta eficiencia de combustible, esto conlleva la contrapartida de una mayor emisión de contaminantes. Por consiguiente, se están desarrollando diversos dispositivos y tecnologías de postratamiento para reducir los contaminantes de los motores diésel, cuya importancia se reconoce cada vez más.
La diferencia entre los motores diésel y gasolina comienza con las propiedades físicas del combustible. Los componentes más ligeros del petróleo se clasifican como gasolina, mientras que los más pesados se convierten en diésel. La diferencia de peso entre estos combustibles genera una diferencia en sus puntos de ebullición (la temperatura a la que se vaporizan), lo que a su vez determina cómo se inyectan en el motor. La gasolina se premezcla con aire antes de entrar al motor, donde la combustión se produce en una mezcla homogénea. Esto permite que la gasolina logre una combustión relativamente completa. En cambio, el diésel, con su punto de ebullición más alto, entra al motor separado del aire. El combustible se inyecta y se quema después de que el aire se introduce a alta presión. Esta diferencia provoca que los motores diésel emitan partículas de combustible que no han reaccionado completamente con el oxígeno. Estas partículas son las nocivas partículas en suspensión (PM), uno de los principales contaminantes atmosféricos emitidos por los vehículos diésel.
Otro contaminante generado por los motores diésel son los óxidos de nitrógeno (NOx). Debido a que estos motores operan a altas temperaturas y presiones, las moléculas de nitrógeno estables en la atmósfera se combinan con el oxígeno para formar óxidos de nitrógeno. Estos óxidos desencadenan reacciones químicas en la atmósfera, lo que produce ozono y partículas finas. A largo plazo, esto puede causar enfermedades respiratorias y cardiovasculares. Por otro lado, sustancias como los óxidos de nitrógeno presentes en los gases de escape de los vehículos son generalmente invisibles y, por lo tanto, pasan fácilmente desapercibidas. Sin embargo, cuando la contaminación se acumula, puede provocar esmog en la atmósfera y generar problemas ambientales a largo plazo.
Se han desarrollado diversos dispositivos de postratamiento para mitigar la contaminación atmosférica causada por los vehículos diésel. Un ejemplo representativo es el filtro de partículas diésel (DPF), que atrapa las partículas de los gases de escape mediante un filtro, reduciendo los millones de partículas emitidas por el motor a solo miles. El DPF funciona atrapando las partículas dentro de su filtro cerrado a medida que entran los gases de escape, permitiendo que solo salgan gases limpios. Para mantener la función de este filtro, es necesario realizar un proceso de regeneración periódicamente. Este proceso consiste en elevar la temperatura interna para quemar las partículas acumuladas. Si bien estos dispositivos pueden reducir eficazmente las partículas, descuidar el mantenimiento del filtro puede provocar su obstrucción, lo que podría aumentar las emisiones contaminantes. Por lo tanto, una gestión adecuada es fundamental.
Otro sistema de postratamiento es la recirculación de gases de escape (EGR). La EGR recircula una parte de los gases de escape a la cámara de combustión del motor para reducir la temperatura de combustión y, por lo tanto, suprimir la formación de óxidos de nitrógeno (NOx). Si bien la EGR reduce las emisiones de NOx, tiene el inconveniente de afectar potencialmente la eficiencia del motor. Además, se ha desarrollado el sistema de reducción catalítica selectiva (SCR) para neutralizar químicamente los óxidos de nitrógeno. El SCR mejora la eficiencia de la purificación de los gases de escape mediante la inyección de un material que contiene un agente reductor, el cual descompone los óxidos de nitrógeno en agua y nitrógeno. Esta tecnología es especialmente utilizada por fabricantes de automóviles europeos como Mercedes-Benz y BMW.
Sin embargo, la presencia de estos dispositivos de postratamiento no resuelve todos los problemas. Los sistemas de postratamiento de los automóviles solo funcionan correctamente por encima de cierta temperatura. Pueden fallar durante trayectos cortos o al conducir repetidamente a baja velocidad en zonas urbanas. Por ejemplo, la mayoría de los contaminantes se emiten intensamente durante los primeros 10 minutos tras arrancar el motor, un periodo en el que los sistemas de postratamiento suelen ser ineficaces. Además, algunos dispositivos de postratamiento presentan problemas como el aumento del consumo de combustible o la posible generación de otros contaminantes, lo que significa que aún quedan muchos retos por resolver.
Ante la creciente preocupación por la contaminación atmosférica, las regulaciones sobre emisiones de escape de los automóviles se endurecen a nivel mundial, impulsando un activo desarrollo tecnológico para reducir los contaminantes. Mejorar la tecnología para garantizar que los sistemas de postratamiento de los motores diésel mantengan una eficiencia y estabilidad constantes en diversas condiciones de conducción seguirá siendo un desafío crucial. Para legar un mejor medio ambiente a las futuras generaciones, la industria automotriz exige el desarrollo de dispositivos mejorados para la reducción de emisiones y tecnologías innovadoras. Esto contribuirá progresivamente a brindarnos un aire más limpio en nuestro día a día.
