Ta objava na blogu preučuje problem onesnaženosti zraka zaradi dizelskih vozil ter omejitve in potencial tehnologije za naknadno obdelavo izpušnih plinov za njegovo reševanje.
Seul je vedno vznemirljiv kraj. Ko se z vlakom KTX odpeljete s postaje Busan, se peljete dve uri in pol in izstopite na postaji Seul, ste pogosto presenečeni. Še posebej prva stvar, ki vam pade v oči, ko prispete na postajo Seul, je megleno, mračno nebo. Le tri ure prej je bilo nebo v Busanu jasno in prozorno, v Seulu pa je pogosto sivkasto. To onesnaženje zraka izvira iz veliko večjega števila prebivalcev in vozil v Seulu v primerjavi z Busanom. Čeprav so se Seulčani, ki se dnevno srečujejo s tem sivim nebom, nanj nekoliko navadili, to ni edini problem Seula. Slabša kakovost zraka in smog sta že dolgo uveljavljena kot resna okoljska problema, s katerima se soočajo velika mesta po vsem svetu.
Problem onesnaženosti zraka, ki ga povzročajo izpušni plini avtomobilov, je predmet družbenih razprav že od začetka 20. stoletja. Na primer, v avtomobilskem muzeju na Aljaski je razstavljena zaščitna oprema, ki so jo ženske nosile v začetku 1900. stoletja, da bi preprečile umazanijo oblačil ali kože z izpušnimi plini, kar dokazuje, da je bilo onesnaženje zraka prepoznano kot problem že od samega začetka avtomobilske dobe. Problem onesnaženosti zraka, ki ga povzročajo avtomobili, je sčasoma postal vse bolj resen, zaradi česar so številne države, vključno z Združenimi državami in Evropo, v sodobnem času poostrile predpise o emisijah vozil.
Še posebej se zaskrbljenost zaradi onesnaženosti zraka stopnjuje zaradi naraščajočega povpraševanja po dizelskih motorjih, ki izpuščajo več onesnaževal kot bencinski motorji. Čeprav se dizelski motorji ponašajo z visoko učinkovitostjo porabe goriva, imajo tudi kompromis v obliki izpustov več onesnaževal. Posledično se razvijajo različne naprave in tehnologije za naknadno obdelavo izpušnih plinov za zmanjšanje onesnaževal iz dizelskih motorjev, njihov pomen pa je vse bolj prepoznan.
Razlika med dizelskimi in bencinskimi motorji se začne s fizikalnimi lastnostmi goriva. Relativno lažje komponente iz nafte se uvrščajo med bencin, medtem ko težje komponente postanejo dizel. Razlika v teži med tema gorivoma vodi do razlike v njihovih vreliščih (temperaturi, pri kateri uparjajo), kar posledično narekuje, kako se vbrizgavajo v motor. Bencin se pred vstopom v motor predhodno zmeša z zrakom, kjer zgorevanje poteka v enakomerno mešanem stanju. To omogoča, da bencin doseže relativno popolno zgorevanje. Nasprotno pa dizelsko gorivo z višjim vreliščem vstopa v motor ločeno od zraka. Gorivo se vbrizga in zgori, potem ko se zrak vtisne pod visokim tlakom. Zaradi te razlike dizelski motorji oddajajo delce goriva, ki niso v celoti reagirali s kisikom. Ti delci so škodljivi trdni delci (PM), ki so eno glavnih onesnaževal zraka, ki jih oddajajo dizelska vozila.
Drugo onesnaževalo, ki ga proizvajajo dizelski motorji, so dušikovi oksidi (NOx). Ker dizelski motorji delujejo pri visokih temperaturah in tlakih, se stabilne molekule dušika v ozračju združujejo s kisikom in tvorijo dušikove okside. Dušikovi oksidi sprožijo kemične reakcije v ozračju, kar vodi v nastanek ozona in finega prahu. To lahko dolgoročno povzroči bolezni dihal in srca in ožilja. Medtem so snovi, kot so dušikovi oksidi, ki jih vsebujejo izpušni plini vozil, običajno nevidne in jih je zato enostavno spregledati. Ko pa se onesnaženje kopiči, lahko povzroči smog v ozračju in dolgoročne okoljske težave.
Za zmanjšanje onesnaženosti zraka, ki jo povzročajo dizelska vozila, so bile razvite različne naprave za naknadno obdelavo izpušnih plinov. Reprezentativna naprava je filter trdnih delcev (DPF), ki skozi filter lovi trdne delce v izpušnih plinih, s čimer se milijoni delcev, ki jih oddaja motor, zmanjšajo na le tisoče. DPF deluje tako, da trdne delce ujame v svoj zaprti filter, ko izpušni plini vstopijo, in tako omogoči izhod le čistim izpušnim plinom. Za ohranitev delovanja tega filtra je treba redno izvajati postopek "regeneracije". To vključuje zvišanje notranje temperature, da se nakopičeni trdni delci izgorejo. Čeprav lahko takšne naprave učinkovito zmanjšajo trdne delce, lahko zanemarjanje vzdrževanja filtra povzroči, da se filter zamaši, kar lahko povzroči povečane emisije onesnaževal. Zato je temeljito upravljanje bistvenega pomena.
Druga naprava za naknadno obdelavo izpušnih plinov je sistem za recirkulacijo izpušnih plinov (EGR). EGR del izpušnih plinov recirkulira nazaj v zgorevalno komoro motorja, da zniža temperature zgorevanja in s tem prepreči nastajanje dušikovih oksidov (NOx). Čeprav EGR zmanjšuje emisije NOx, ima pomanjkljivost, da lahko vpliva na učinkovitost motorja. Poleg tega je bil razvit sistem selektivne katalitične redukcije (SCR) za kemično nevtralizacijo dušikovih oksidov. SCR izboljša učinkovitost čiščenja izpušnih plinov z vbrizgavanjem materiala, ki vsebuje redukcijsko sredstvo, ki razgradi dušikove okside v izpušnih plinih na vodo in dušik. To tehnologijo še posebej pogosto uporabljajo evropski proizvajalci avtomobilov, kot sta Mercedes-Benz in BMW.
Vendar pa prisotnost teh naprav za naknadno obdelavo izpušnih plinov ne reši vseh težav. Avtomobilski sistemi za naknadno obdelavo izpušnih plinov delujejo pravilno le nad določeno temperaturo. Med kratkimi vožnjami ali ponavljajočo se vožnjo z nizko hitrostjo v urbanih območjih lahko ne delujejo učinkovito. Večina onesnaževal se na primer intenzivno sprošča v približno 10 minutah po zagonu motorja, v tem času pa sistemi za naknadno obdelavo izpušnih plinov pogosto ne morejo učinkovito delovati. Poleg tega imajo nekatere naprave za naknadno obdelavo težave, kot sta povečana poraba goriva ali potencialno povzročanje nastajanja drugih onesnaževal, kar pomeni, da je treba še veliko izzivov rešiti.
Zaradi naraščajoče zaskrbljenosti zaradi onesnaženosti zraka se predpisi o emisijah izpušnih plinov avtomobilov po vsem svetu zaostrujejo, kar spodbuja aktiven tehnološki razvoj za zmanjšanje onesnaževal. Izboljšanje tehnologije za zagotovitev, da sistemi za naknadno obdelavo izpušnih plinov dizelskih motorjev ohranjajo stalno učinkovitost in stabilnost v različnih voznih pogojih, bo ostal ključni izziv. Da bi naslednji generaciji prenesli boljše okolje, avtomobilska industrija zahteva razvoj izboljšanih naprav za zmanjšanje emisij in inovativnih tehnologij. To bo postopoma prispevalo k zagotavljanju čistejšega zraka v našem vsakdanjem življenju.
