Що таке дизель?
Дизельне паливо широко використовується, але при його згорянні виділяються канцерогенні сполуки, шкідливі для навколишнього середовища.
Зображення: Ітаро
що таке дизель
Дизельне паливо - це паливо, яке використовується в автомобільних і морських перевезеннях пасажирів і вантажів. У Бразилії використання дизельних двигунів у легких транспортних засобах заборонено законом з 1976 року, і наразі воно використовується в країні лише у вантажівках, автобусах та тягових транспортних засобах 4×4 (до яких належать середні пікапи, позашляховики та кросовери).
Дизельне паливо - це масло, отримане з нафти. У його складі є атоми вуглецю, водню і в менших концентраціях сірки, азоту і кисню. Дизельне паливо щільніше (має довший вуглеводневий ланцюг) і менш леткуче, ніж інші компоненти нафти, наприклад, бензин, що полегшує його відділення шляхом перегонки.
Дізнайтеся, як дизельне паливо відокремлюється від масла, з цього короткого відео.
У процесі згоряння дизельні двигуни виділяють гази та тверді частки, які знижують якість повітря. Ці викиди були класифіковані як канцерогенні для людини Міжнародним агентством з дослідження раку (IARC), пов’язаним з ООН. Агентство дійшло висновку, що високий вплив дизельних викидів викликає рак легенів.
Оскільки він має більший вуглеводневий ланцюг, дизельне паливо має більшу теплову потужність (виділяє більше тепла при згорянні). Це робить транспортні засоби, які використовують паливо, економічнішими, тобто вони споживають менше палива на кілометр пробігу. Однак це не гарантує, що він менше забруднює повітря.
У дизельних двигунах суміші повітря і палива менш однорідні, ніж у бензинових. Дизельне паливо є менш летким паливом, і його двигун має властивість працювати за рахунок спонтанного займання - обидві характеристики ускладнюють змішування. Це означає, що в дизельних двигунах для забезпечення повного згоряння в камері згоряння повинен бути надлишок повітря. За відсутності цього надлишку відбувається викид сажі, оксиду вуглецю (CO) і вуглеводнів (HC) через неповне згоряння, і цей двигун забруднює навколишнє середовище в сім разів більше, ніж бензин.
Утворені гази
Викиди дизельних двигунів складаються з газів, парів і твердих частинок. Складові гази та пари включають вуглекислий газ, монооксид вуглецю, оксиди азоту, діоксид азоту, оксиди сірки та різні вуглеводні, деякі з яких є леткими органічними сполуками. Ці забруднювачі повітря також можуть взаємодіяти один з одним або піддаватися фотолізу, утворюючи так звані вторинні забруднювачі, такі як озон, пероксиацетилнітрати та інші.
Згідно з дослідженням, більше 95% твердих частинок, що утворюються з вихлопних газів дизельних двигунів, мають розмір менше 1 кубічного мікрометра (мкм³ - мільйонна частина кубічного метра), що полегшує їх вдихання та проникнення в легені. Елементарний вуглець (дисперсний матеріал) утворює чорну сажу на фото нижче.
Тверді частинки, що вдихаються, та озон є небезпечними агентами, які у великих містах світу утворюють 40% і 80% дизельного палива відповідно.
NOx є однією із сполук, що виділяються в вищих концентраціях дизельними двигунами. Тунельні дослідження показують, що ці двигуни виробляють в п’ять разів більше NOx, ніж бензинові транспортні засоби, і що вантажівки відповідають за більшу частину викидів твердих частинок.
Концентрація сірки в дизельному паливі також викликає занепокоєння. Згідно з дослідженням, якщо концентрація сірки в паливі висока, викиди забруднюючих газів також будуть високими, особливо діоксиду сірки (SO2) та оксиду сірки (SO3), які завдають шкоди здоров’ю людей. При контакті з атмосферною вологою SO2 утворює сірчану кислоту (H2SO4), яка значною мірою сприяє утворенню кислотних дощів, може підкислювати ґрунт і воду, завдаючи шкоди розвитку дрібних водоростей і комах.
Ризики для здоров'я
SOx і NOx впливають на дихальну систему, викликаючи короткочасні напади астми і подразнення дихальних шляхів, а також тривалі хронічні серцево-судинні та респіраторні захворювання. CO зменшує здатність крові переносити кисень, а тверді частки викликають респіраторну алергію, а також транспортують інші забруднювачі, такі як важкі метали та канцерогенні органічні сполуки.
У 2002 році Агентство з охорони навколишнього середовища США (EPA) опублікувало доповідь, в якій попереджало про ризики тривалого впливу парів дизельного палива. Згідно зі звітом, тривале вдихання цих твердих частинок, а також оксидів сірки та азоту може викликати рак у людей. У 2013 році Ярк зробив висновок, що викиди дизельних двигунів справді викликають рак легенів і, ймовірно, рак сечового міхура.
За словами дослідника Лабораторії забруднення атмосфери Медичного факультету Університету Сан-Паулу (FM-USP) Пауло Салдіви, серед забруднюючих речовин найбільш шкідливими є тверді частинки. За словами дослідника, ці частинки накопичуються в легеневих альвеолах, загострюючи респіраторні захворювання, і потрапляють в кров, потенційно вражаючи інші органи. У місті Сан-Паулу, наприклад, підраховано, що з кожним збільшенням на 10 мікрограмів на кубічний метр (мкг/м³) концентрації вдихуваних твердих частинок у повітрі (дим, кіптява тощо) відбувається збільшення 1,5 % при госпіталізації з приводу ішемічної хвороби серця у літніх та понад 4 % при захворюваннях легенів у дітей та людей похилого віку.
Контроль викидів
У державному секторі вживаються деякі заходи, спрямовані на зменшення викидів цих забруднюючих речовин в атмосферу. Серед них можна назвати екологічну інспекцію транспортних засобів та Програму контролю забруднення повітря.
Екологічний огляд транспортних засобів
Екологічна автомобільна інспекція була створена з метою перевірки викидів забруднюючих речовин від автомобілів. Під час перевірки проводяться випробування вихлопної системи для перевірки рівнів газів, забруднюючих речовин і шуму. Проводити перевірку мають штати та муніципалітети.
Програма контролю забруднення повітря (Proconve)
У 1986 році Національна екологічна рада (Конама) створила Програму контролю забруднення повітря автомобільними транспортними засобами (Proconve) з метою зменшення та контролю забруднення атмосфери від пересувних джерел (автотранспорт). Потім були встановлені терміни, граничні норми викидів та технологічні вимоги до національних та імпортних автотранспортних засобів.
Технологічні досягнення
Створено кілька технологій, щоб мінімізувати утворення забруднюючих газів автомобілями. Вони допомагають зробити паливо чистішим і створюють двигуни з низьким рівнем викидів. Серед існуючих варто виділити деякі:
Каталізатори та фільтри твердих частинок
Ці технології з’явилися для очищення та/або утримання вихлопних газів. Каталізатор складається з двох хімічних речовин (паладій і молібден), які реагують з газами, перетворюючи їх на водяну пару, вуглекислий газ і азот (нетоксичні гази). Існують різні типи каталізаторів. Фільтр твердих частинок має функцію фільтрації деяких газів, що утворюються під час згоряння в двигуні. За законом, починаючи з 1983 року, всі автомобілі зобов’язані мати каталітичний нейтралізатор. Однак, через похилий вік автопарку все ще є транспортні засоби з дизельним двигуном (наприклад, автобуси та вантажівки), які циркулюють без хороших каталізаторів.
пряме введення
Ця технологія дозволяє впорскувати паливо безпосередньо в камеру згоряння. Таким чином, суміш між повітрям і паливом зменшується і період очікування у впускному колекторі пропускається. У цьому типі двигуна паливо впорскується в найбільш гарячу частину камери згоряння з найменшою кількістю повітря. Спосіб розсіювання палива всередині камери забезпечує більш регулярне і повне горіння.
Цей варіант прямого уприскування, для дизельних двигунів, існує з 1950-х рр. Раніше був тільки непрямий уприск, в якому є передкамера згоряння. Ця попередня камера призначена для забезпечення правильного змішування палива і стисненого повітря.
Прямий уприскування підвищує ефективність двигуна і знижує витрату палива. Однак у дизельному двигуні він може виробляти більше NOx як побічний продукт реакції. Деякі автовиробники намагаються вирішити цю проблему за допомогою таких заходів, як виробництво специфічних каталізаторів, рециркуляція вихлопних газів, серед інших заходів, які підвищують ціну на виробництво двигунів.
У випадку шахрайства Volkswagen - підтвердження того, що компанія маніпулювала викидами забруднюючих газів від дизельних двигунів, стало оприлюдненим - викиди оксидів азоту були в 10-40 разів вище ліміту, встановленого Агентством з охорони навколишнього середовища ( EPA), а перші 11 мільйонів автомобілів підтвердили, що шахрайське програмне забезпечення працювало на турбодизельному двигуні 2.0 з прямим уприскуванням.
Дизельне паливо з низьким вмістом сірки
У 2012 році екологічне законодавство та Proconve 07 змусили розпочати процес створення та використання дизельного палива з низьким вмістом сірки у своєму складі, дизеля S10 і S50 - з 10 частинами на мільйон (ppm) і 50 ppm сірки відповідно - в країні. . За 20 років дизельне паливо в Бразилії перейшло від складу 13 тисяч проміле до нинішніх 10 проміле. Це разом із технологіями двигунів робить рівень викидів подібним до європейських.
Нижча концентрація сірки в паливі зменшує викиди оксидів сірки, а також допомагає зменшити викиди інших забруднюючих речовин, таких як NOx та тверді речовини. Це пояснюється тим, що триоксид сірки, що утворюється в процесі горіння, може утворювати сірчану кислоту, коли він з’єднується з водою. Ця кислота роз’їдає металеві частини двигуна. Іншими словами, сірка вражає компоненти двигуна, такі як каталітичний нейтралізатор, і, як наслідок, відбувається втрата ефективності цього обладнання.
Ініціатива щодо зниження вмісту сірки дуже хороша, але автопарк потрібно оновлювати (у старих двигунах очікуваного ефекту не спостерігається), і, як було сказано вище, має бути перевірка. Дізнайтеся більше про дизельні S10 і S50 в Бразилії.
