Gli sviluppatori ricorrono a qualsiasi trucco per aumentare l’ecocompatibilità delle loro auto. Giocano con i pannelli solari, le motorizzazioni elettriche e ibride, armeggiano con le tecnologie a idrogeno. Molti di questi sviluppi sono stati introdotti nella catena di montaggio, mentre altri sono rimasti in vita, incarnandosi solo nei prototipi. E, a proposito, la tecnologia Bluetec che Mercedes-Benz utilizza sulle sue auto diesel, pur non essendo rivoluzionaria, depura adeguatamente i gas di scarico.
È un peccato mettere in dubbio l’efficacia di questo sistema. Giudicate voi stessi: grazie alla sua applicazione, gli ingegneri, senza modificare la progettazione di motori conformi alle norme Euro-3, sono riusciti a raggiungere un livello di emissioni che, in termini di contenuto di ossidi di azoto, rientra con ampio margine nelle norme Euro-5 e persino Euro-6, con minime riconfigurazioni dell’impianto di alimentazione. Come funziona questa meraviglia tecnologica?
Molte auto moderne sono dotate di catalizzatori a tre vie. Sono relativamente semplici, non troppo costosi da produrre, abbastanza resistenti e, dobbiamo dire, svolgono il loro lavoro molto bene. In questi catalizzatori, il platino e il palladio “combattono” con il CO (monossido di carbonio) e il CH (idrocarburi), mentre il rodio “combatte” con l’NO (ossidi di azoto). Senza entrare nei dettagli, il risultato del lavoro della “maschera antigas” è l’ossidazione o la riduzione di questi componenti tossici ad anidride carbonica CO2, azoto N2 e acqua. Mentre gli sviluppatori hanno imparato a combattere in modo molto efficace questa “trinità” malefica, i chimici hanno dovuto affrontare alcuni problemi nella pulizia dei gas di scarico dei motori diesel.
Tutto andrebbe bene, ma le caratteristiche della miscelazione in un motore diesel sono tali che quando funziona, non solo vengono rilasciati i componenti nocivi elencati, ma anche una grande quantità di fuliggine, che, tra l’altro, è un “provocatore” della crescita delle cellule cancerogene. E non è tutto! La particolarità dei motori diesel è che se si riduce la percentuale di fuliggine nello scarico, il contenuto di NOx, al contrario, inizierà ad aumentare bruscamente. E viceversa. Inoltre, la polarizzazione verso una direzione o l’altra dipende non solo dalla perfezione del processo di miscelazione, ma anche dalla modalità di funzionamento.
Per questo motivo, per una pulizia integrata dei gas di scarico diesel è necessario un sistema molto più complesso, composto da diversi componenti. E dobbiamo dire che di questi sistemi ne sono stati realizzati parecchi: Toyota, Citroen e Mitsubishi li hanno sperimentati. Ci sono alcuni casi molto interessanti, ma purtroppo nella maggior parte dei casi assomigliano agli impianti di idrolisi di una raffineria di petrolio in termini di complessità. Non solo sono ingombranti e pesanti, ma anche costosi a tal punto che la redditività ne mette in discussione l’uso nella produzione di massa.
Tuttavia, va detto che è stato possibile trovare una soluzione per la fuliggine in tempi relativamente brevi e, soprattutto, a basso costo. Gli ingegneri chimici hanno creato uno speciale filtro antiparticolato ad accumulo, che oggi si trova su un gran numero di moderni motori diesel. Il CO e il CH su questi motori sono efficacemente sconfitti con l’aiuto dei catalizzatori di ossidazione convenzionali. Ma che dire degli NOx? La sua quantità può aumentare così tanto in determinate modalità di funzionamento di un motore diesel che diventa molto problematico inserirlo nelle norme Euro-4 e, per di più, Euro-6.
La risposta è stata data dagli specialisti di Mercedes con la loro tecnologia Bluetec. È questo sistema di depurazione dei gas di scarico, che si è rivelato il più semplice e riuscito nel suo genere, che ha permesso di inserire i motori diesel nelle promettenti norme di tossicità ultra-rigorosa su tutti i fronti, compresi gli ossidi di azoto. Tuttavia, non tutti sanno che non uno, ma ben tre sottotipi del sistema, molto diversi tra loro, sono utilizzati sotto l’insegna Bluetec sulle auto Mercedes e Chrysler. Ma prima di tutto.
Per prima cosa, DaimlerChrysler ha lanciato una serie di auto con un sistema che prevedeva l’iniezione dell’urea artificiale AdBlue nel condotto di scarico. L’azienda ha messo in circolazione i prototipi con tecnologia urea Bluetec nel 2002. Per diversi mesi, i collaudatori hanno guidato le auto sulle strade d’Europa e d’America prima di rendersi conto che il sistema era in grado di funzionare e poteva essere utilizzato sulle auto di serie. Già all’inizio del 2005, gli autocarri diesel di serie dell’azienda erano dotati di tali sistemi. Poi la tecnologia è passata lentamente agli autobus. E non molto tempo fa, ad essi si sono aggiunte le autovetture, ad esempio il SUV Mercedes-Benz GL o la Mercedes E 320 CDI Bluetec.
La versione per autocarri del Bluetec è la più semplice e funziona come segue: uno speciale reagente attivo AdBlue, che è una soluzione acquosa di urea (acqua + ammoniaca), viene immesso nella porta di scarico e miscelato con i gas di scarico. Questa miscela selvaggia entra poi in uno speciale catalizzatore SCR (Selective Catalytic Reduction). Qui, l’ammoniaca dell’AdBlue reagisce chimicamente con gli ossidi di azoto sotto l’influenza di sostanze chimiche catalizzatrici a una temperatura di circa 250-300°C. Di conseguenza, gli NOx vengono “smontati” in azoto e acqua innocui. Naturalmente, qui vengono bruciati anche altri componenti nocivi.
L’opzione installata sul SUV Vision GL 320 Bluetec è più sofisticata. Questa versione funziona così: quasi subito dopo il collettore di scarico, i gas di scarico entrano nel catalizzatore di ossidazione, che è combinato con un filtro antiparticolato. A proposito, questo “pulitore” combinato non è nulla di speciale: la maggior parte dei moderni motori diesel ne è dotata. Al suo interno, il platino e il palladio “combattono” con CO e CH, mentre il filtro intrappola e ossida le particelle solide di carbonio, cioè la fuliggine.
Quindi lo scarico semipulito entra nella camera di miscelazione e viene miscelato con il reagente AdBlue. La fase finale di purificazione avviene nel catalizzatore SCR, allo stesso modo della modifica dell’autocarro. Solo dopo questa pulizia a più stadi, i gas di scarico vengono rilasciati.
Il consumo di urea artificiale non è così elevato come potrebbe sembrare all’inizio: solo circa 0,1 litri per 100 chilometri. Pertanto, un serbatoio da 20 litri di AdBlue è sufficiente per una percorrenza di oltre 20 mila chilometri, il che significa che la scorta può essere rifornita ogni volta che si effettua un servizio di manutenzione programmata. La situazione è simile per gli autocarri, ma, ovviamente, occorre un po’ più di liquido per chilometro.
Naturalmente, il Bluetec “liquido” presenta anche degli svantaggi. E non si tratta solo del prezzo: il sistema è estremamente “esigente” per quanto riguarda la qualità del carburante ed è in grado di funzionare normalmente solo con gasolio con un contenuto minimo di zolfo. Inoltre, un sistema di questo tipo provoca inutili intoppi durante la manutenzione. C’è un’altra difficoltà: la soluzione di AdBlue si congela già a 11,5°C.
Pertanto, i diesel ultrapuri che lavorano con il reagente AdBlue sono rilevanti nelle regioni in cui la temperatura minima non scende sotto i -5-8°C. Vale a dire, nei Paesi europei relativamente caldi e negli Stati meridionali dell’America. Ad esempio, in California, che si preoccupa dei problemi ambientali.
Sapendo di queste carenze, Mercedes è rimasta perplessa nello sviluppo di un sistema senza l’uso di urea. È nata così un’altra opzione che, tra l’altro, è già utilizzata sulle berline e sulle station wagon Mercedes E320 CDI Bluetec. In questo caso, gli sviluppatori hanno preso una strada diversa: hanno modificato in qualche modo la natura dell’iniezione in tutte le modalità con l’aiuto dell’elettronica. E hanno deciso di sottoporre i gas di scarico a una pulizia in quattro fasi, senza l’uso di un reagente liquido.
Questo sistema consiste in un catalizzatore ossidante al platino, un filtro antiparticolato e due catalizzatori SCR che “combattono” solo con gli ossidi di azoto. Le auto con questo sistema di pulizia a quattro stadi sono vendute esclusivamente negli Stati Uniti e consentono di adeguare la composizione degli ossidi di azoto nei gas di scarico alle più severe norme della California. Tra l’altro, le norme per la concentrazione di ossidi di azoto NOx adottate nello Stato corrispondono all’incirca al livello dell’Euro-5.
Non ci sono dubbi sul futuro della tecnologia BlueTec. Ma finora il leader nella produzione di queste auto è Mercedes-Benz. Tra l’altro, un tempo Volkswagen faceva parte del consorzio, ma in seguito l’azienda ha deciso, per qualche motivo, di rifiutarsi di tenere il passo dei suoi colleghi. Tuttavia, le vendite di auto con Bluetec sono appena iniziate e non è detto che altri produttori non facciano qualcosa di simile in futuro.
Questa è una traduzione. Potete leggere l’originale qui: https://www.drive.ru/technic/4efb331400f11713001e3775.html
Pubblicata December 23, 2021 • 8m to read
