Poluarea aerului

1. Poluarea. Surse

Poluarea nu poate fi considerata numai ca o caracteristica a societatii moderne. Omul a dezvoltat activitati cu caracter poluant inca de la descoperirea focului, modul de practicare a agriculturii in antichitate a determinat poluarea treptata a solului,intinse teritorii din Asia si Africa fiind transformate in deserturi. Raspandirea activitatilor poluante insa, a facut ca acestea sa nu fie manifeste in primele etape nici regional si nici la scara mondiala.

Poluarea poate fi: naturala si antropica

Cea naturala este determinate de urm cauze : cutremure, inundatii,cataclisme, terorism etc

Cea antropica este determinate de om

Sectoarele de activitate umana vinovate in principal de poluare sunt:

- industria extractiva;

- industria chimica si energetica;

- agricultura;

- anumite industrii prelucratoare;

- transporturile - in cadrul carora o influenta consistenta o au motoarele cu ardere interna;

- marile aglomerari urbane.

2. Poluanti din gaze de evacuare

Atentia deosebita acordata sectorului de transporturi rutiere cu un grad ridicat de motorizare este justificata prin aceeaca in prezent acesta consuma circa 20% din productia de petrol extras anual, folosind 25-30% din energia mondiala.Efectul poluant cel mai important al m.a.i se datoreaza emisiilor de gaze nocive existente in gazele de evacuare, emisii

care apar datorita arderii defectuoase, incomplete, a combustibilului in m.a.i.

Poluantii se gasesc in principal in gazele de evacuare, dar si in gazele de carter si emisiile evaporative ( la motoarelecu aprindere prin scanteie).

In camera de ardere a unui m.a.i., arderea are un caracter real datorita timpului foarte redus de reactie, dificultatilor de formarea amestecului, pierderilor de caldura si altele.

Din cele aproximativ 1000 de substante distincte existente in gazele de evacuare, din cauza efectului nociv dovedit, sau limitat prin reglementari legislative urmatoarele:

- hidrocarburile - HC;

- monoxidul de carbon - CO;

- oxizii de azot - NOx ( NO + NO2 );

- particulele - PT (doar pentru motoarele cu aprindere prin comprimare - m.a.c.);

- fumul - masura a efectului vizibil produs de gazele arse.

Efecte nocive incontestabile produc si alte substante, pentru care sunt in discutie unele propuneri de limitari:

- dioxidul de carbon - CO2 , considerat pana de curand un produs "curat" al arderii, este acuzat in prezent de producerea efectului de sera, cu consecinte nefaste asupra mediului inconjurator; singura metoda de a limita acest poluant fiind reducerea consumului specific de combustibil. Din pacate, jumatate din dioxidul de carbon ajuns in atmosfera intre 1900 -1970 se gaseste inca aici, neputand fi prelucrat de catre clorofila plantelor;

- oxizii de sulf - SOx ( SO2 + SO3 ), impreuna cu NOx cauzeaza ploile acide, care distrug vegetatia; metoda de

limitare a acestor poluanti consta in reducerea continutului de sulf din combustibil;

- plumbul si compusii sai; este cunoscut pentru nocivitatea sa foarte mare; se impune evitarea folosirii tetraetilului deplumb ca aditiv antidetonant si gasirea unor inlocuitori nepoluanti;

- benzo(a)pirena si alte substante chimice din grupa HC au efecte cancerigene sau mutagene dovedite.

3. Efecte ale poluarii produse de transporturi

Transporturile rutiere realizate cu autovehicule echipate cu motoare cu ardere interna au o contributie insemnata asupra poluarii mediului inconjurator afectand practic toate ecosistemele.

Aer:

- Emisii de NOx, CO, CO2 , compusi organici volatili (VOC), PT, care produc inrautatirea starii de sanatate

- Emisiile de NOx si VOC produc O3 troposferic si peroxiacetil nitrat (PAN)

- Folosirea si evaporarea combustibililor cu aditivi duce la cresterea emisiei de plumb

- Poluare Sonora

Apa:

- Contaminarea cu saruri, aditivi si solventi a apelor de suprafata si de adancime

- Acidificarea prin SO2 si NOx

Modificarea sistemelor hidrologice prin reteaua de drumuri

Sol:

- Construirea drumurilor produce fragmentarea si erodarea solului

- Riscul de contaminare accidentala cu substante periculoase

Probleme de depozitare a vehiculelor vechi si a componentelor acestora

Cadru natural:

- Extragerea materialelor de constructii si a minereurilor duce la degradarea peisajului Intrucat s-a dovedit ca un procent important din populatie este afectat de maladii cauzate de poluarea mediului ambiant, se impune intrebarea : care este rolul transporturilor cu motoare cu ardere interna la declansarea unor asemeneasituatii dramatice, care este contributia acestuia in raport cu alte surse poluante.

Contributia procentuala a transporturilor rutiere la degradarea mediului este, conform ultimelor aprecieri :

- schimbari de clima

- prin producerea efectului de sera, 17 %;

- prin reducerea stratului de ozon, 2 %;

- acidificare, 25 %;

- eutroficare cu azot ( 5 % ), cu fosfor ( 2 % );

- zgomot, 90 %;

- miros, 38 % .

4. Poluarea aerului si praguri nocive

Termenul de poluare a aerului presupune un anumit tip de noxe atmosferice de la care poate fi observata o variatie acalitatii acestuia. Orice imprejurare prin care, adaugand compusi chimici la constituentii obisnuiti ai aerului, alterareaproprietatilor fizice si chimice ale acestuia este suficient de pregnanta pentru a fi detectata, se numeste poluare.

Se considera poluanti numai substantele care, aparute in concentratie suficienta, pot produce un efect masurabil asupra omului, animalelor si materialelor.

Poluanta poate fi orice substanta ce poate fi aeropurtata, indiferent de starea de agregare, ea devenind extrem depericuloasa daca depaseste anumite limite!

Noxele din atmosfera sunt periculoase doar cand depasesc un nivel maxim admis al concentratiilor (numit prag nociv).

Stabilirea pragurilor nocive este foarte grea, deoarece se poate face numai cu ocazia unor accidente, pragurile stabilite pentru alte mamifere neputand fi reproductibile la om.

Pentru CO sunt admise 70 - 80 p.p.m. la o expunere de circa 8 ore. In habitaclul unui autoturism se masoara frecvent75 p.p.m. CO. Informativ, la inhalarea unui fum de tigara se inspira de la 42000 - 45000 p.p.m.CO.

Pragul nociv al hidrocarburilor este mult mai mic (5 p.p.m. aldehida, timp de 8 ore, produce o iritare puternica a ochilor, concentratii de cateva ori mai mici fiind suficiente pentru producerea smogului fotochimic).

Pragul nociv al NOx este de 5 p.p.m. pentru 8 ore, concentratii de 10-20 ori mai mici putand conduce la smogulfotochimic. Fumul de tigara contine 250 p.p.m. NOx .

Pentru SOx limita este 0,5 - 1,5 p.p.m., peste care aerul devine sufocant. Deoarece combustibilii m.a.i. contin putin sulf, desi contributia motoarelor este de circa 50 % din totalul poluarii aerului, din punct de vedere al toxicitatii, ele contribuie

cu 8 - 22 %.

5. Compararea emisiilor mac si mas

Transporturile rutiere, cea mai frecventa aplicatie a m.a.i., folosesc doua tipuri de motoare cu ardere interna,motoarele cu aprindere prin scanteie (m.a.s.) si motoarele cu aprindere prin comprimare (m.a.c). M.a.s. sunt folosite cupredilectie la motociclete, autoturisme si autoutilitare mici si mijlocii, iar m.a.c. la autoturisme, autoutilitare, autocamioane si autobuze.

M.a.s. au fost folosite mai ales la autoturisme, unde este necesara o putere specifica mare. Ele sunt mai ieftin de executat si ofera performante mai bune de accelerare decat m.a.c. echivalente. Pentru vehiculele mai mari, cum ar fi camioanele si autobuzele, m.a.c. sunt folosite aproape in exclusivitate datorita economicitatii si a durabilitatii crescute.

In ultimii ani, s-au dezvoltat m.a.c. de capacitate mica si s-a redus diferenta de pret, observandu-se treptat trecerea la folosirea lor, mai ales la autoturisme si autoutilitare. Multe din aceste vehicule usoare au fost dotate cu m.a.c. supraalimentate,pentru cresterea puterii specifice.

Din punct de vedere al emisiilor poluante, exista pareri divergente in ceea ce priveste aprecierea gradului de toxicitate al m.a.c. si m.a.s.

Pana nu demult, motoarele diesel erau considerate numai dupa caracteristicile exterioare (fumul negru si mirosulneplacut al gazelor) ca fiind principalul pericol asupra mediului, motorul cu aprindere prin scanteie, datorita emisiilor sale invizibile, parand a fi motorul "curat" al viitorului.

Daca criteriul "sanatatea oamenilor" este considerat a fi criteriul dominant, atunci, din nou, nu se poate spune care dintre m.a.s. sau m.a.c. este mai daunator, datorita lipsei unei legaturi plauzibile din punct de vedere biologic dintre cauza si efect, lipsa care persista, in ciuda numarului mare de studii efectuate. In ipoteza ca acest criteriu este cel mai important, s-au

facut o serie de considerente de ierarhizare a poluantilor functie de efectul lor daunator asupra oamenilor si asupra mediuluiinconjurator .

Daca criteriul dominant este, de exemplu, depunerea de carbon de pe cladiri, atunci se poate spune cu certitudine cam.a.c. este sursa cea mai mare de emisii de fum negru in orase.

Trasatura pozitiva a motoarelor diesel este randamentul termodinamic mai ridicat decat al m.a.s. si deci emisiile mai mici de CO2 pe kilometru. Ele emit, de asemenea, mai putine gaze care produc efect de sera, metan si NO2 , contribuind intr-o masura mai mica la efectul global de incalzire.

Principalele avantaje ale m.a.c. comparativ cu m.a.s. cu catalizator sunt urmatoarele:

- produc mai putin CO si HC;

- emisiile evaporative sunt reduse;

- randament termodinamic mai mare;

- emisie mai mica de CO2, NO2 si CH4.

Principalele dezavantaje ale m.a.c. sunt emisiile mari de NOx si PT, mai ales pentru motoarele cu injectie directa (DI- "Direct Injection").

6. Catalizatorul trivalent mas

Actiunea catalizatorilor se bazeaza pe proprietatea acestora de a reduce substantial pragul energetic, pentru declansarea reactiilor de oxidare si de reducere si de a accelera viteza de reactie a acestor procese. Astfel, temperatura necesara pentru producerea acestor reactii se reduce semnificativ.

In prezent, in Europa se foloseste aproape in exclusivitate catalizatorul trivalent sau cu tripla actiune (sau cu trei cai, din traducerea termenului din limba engleza three way catalyst) cu suport ceramic, catalizator integrat in sistemul descries anterior ca apartinand generatiei a treia .

Suportul ceramic este o constructie de tip fagure cu sectiunea rotunda sau ovala, cu canale patrate, dispuse perpendicular pe directia de curgere (200-600 celule pe inch2). Materialul ceramic, denumit cordierit, este refractar. Materialul are conductibilitate termica mica, rezistenta mecanica, rezistenta gazodinamica redusa si sectiune transversala mare. Suportul cu 400 cel/inch2 reprezinta cel mai bun compromis al acestor proprietati.

Stratul intermediar este compus din alumina si este depus printr-un procedeu special pe suport, in vederea intensificarii activitatii catalitice a stratului nobil. Acest strat intermediar are o suprafata specifica mare (10-25m2/g) si contine asa-numitii promotori care maresc capacitatea de acumulare a oxigenului la catalizatorul trivalent si care ajuta reactiile dereformare a vaporilor de apa si a vaporilor de hidrocarburi.

Stratul catalitic activ consta din metale nobile cum sunt platina, paladiul si rodiul. In timp ce platina promoveaza reactiile de oxidare, rodiul contribuie la reducerea NOx . Un exemplu de depunere a unui catalizator existent este caracterizat de urmatoarele date : raportul platina rodiu de 5 la 1, concentratia totala de metal nobil de 40-50 g/ft3.

Catalizatorii ceramici monoliti au depus oxid de aluminiu peste care se aplica pentru reactori oxidanti platina si paladiu iar pentru cei cu trei componente, platina, pentru hidrocarburi, platina si rodiu pentru NOx.. Continutul de metale nobile poate fi redus la 2-3g pe un reactor, suprafata activa ajungand la 20 000 m2.

Domeniul optim de functionare este 400950°C, peste 800°C existand pericol de compromitere termica, pana la aceasta valoare putandu-se folosi si 100 000 km fara probleme. La defectiuni, mai ales in sistemul de aprindere, reactorul poate ajunge la 1400 °C, cand se compromite rapid mai ales exfolierea substantei active.

Este interzisa folosirea benzinelor cu Pb. Daca se face totusi o astfel de alimentare, este permis eventual un singur rezervor, se va decupla sonda lambda, se va alimenta apoi cu 2-3 rezervoare cu benzina verde, tot fara sonda si apoi se va

reintroduce sonda in functiune. Pentru aceasta situatie, gradul de murdarire al reactorului este inca suportabil. Este indicate totusi o verificare la o statie service autorizata. Sonda lambda functionand in conditiile utilizarii benzinei cu Pb, respectiv la reactor partial murdar, da informatii eronate despre calitatea amestecului, ceea ce face ca motorul sa functioneze cu amestec bogat, cu penalizari atat la consum cat si la noxe. Daca sonda lambda este scoasa din functiune, eficacitatea de reducere a noxelor scade la 30%.

Se constata ca intervalul convenabil pentru reducerile simultane ale celor trei compusi este foarte ingust, fereastra lambda, care desemneaza intervalul coeficientului de exces de aer pentru care se produce reactia in bucla inchisa a sondei, este intre 0,99 si 1. Sonda lambda instalata in sistemul de evacuare masoara continutul de oxigen al gazelor arse. In cazul amestecurilor sarace tensiunea in senzor este de 100mV, iar la amestecuri bogate tensiunea creste la 800mV. Pentru amestecul stoechiometric tensiunea senzorului scade brusc de la o valoare la cealalta. Se observa ca in domeniul amestecurilor sarace catalizatorul nu mai are efecte benefice in ceea ce priveste diminuarea oxizilor de azot si datorita disponibilitatilor excesive de oxigen.

Catalizatori de oxidare

Sunt dispozitive antipoluante utilizate pentru reducerea HC, CO si a fractiunii solubile a particulelor din gazele de evacuare ale motoarelor diesel.

Constructiv, catalizatorii de oxidare sunt fixati pe un reactor catalitic (denumit si convertor catalitic), avand aceleasi particularitati ca si convertorul catalitic trivalent (denumit catalizator triplu sau mai impropriu, catalizator cu trei cai, conform traducerii cuvant cu cuvant din limba engleza), folosit la motoarele cu aprindere prin scanteie.

Partile componente sunt: suportul, stratul intermediar, stratul catalitic activ si carcasa.

Suportul ceramic poros (sau metalic) este acoperit cu un strat intermediar, cu scopul de a mari suprafata de asezare a catalizatorului, care este din platina, paladiu, rhodiu sau oxizi metalici.

Suportul ceramic este un cilindru monolit cu sectiunea circulara sau eliptica, avand structura celulara, cu forma celulei, de regula, patrata. Materialul este un aliaj ceramic, alcatuit din oxizi de magneziu, aluminiu si siliciu. Suportul metalic este alcatuit din pachete de foi din tabla din otel inoxidabil, distantate prin intermediul unor foi din tabla ondulata, pachete care sunt rulate in forma de spirala.

Stratul intermediar este din oxizi de aluminiu, de regula Al2 O3 (alumina), care au rolul de a imbunatati reactivitatea chimica a stratului activ si de a oferi o suprafata de depunere foarte mare.

Stratul activ se suprapune peste stratul intermediar si contine metale pretioase - platina, paladiu, rhodiu - dar si oxizi metalici (de titan vanadiu, molibden si niobiu).

Eficienta reducerii unui poluant se defineste :

E = ( ci - ce) / ci in care ci este concentratia poluantului inaintea catalizatorului; ce - concentratia poluantului dupa catalizator.

Eficienta catalizatorilor de oxidare depinde de o multitudine de variabile : natura stratului catalitic activ, compozitia stratului intermediar si a materialului suportului, densitatea celulelor, rezistenta gazodinamica, continutul de aditivi din uleiul de ungere, continutul de sulf din combustibil, pozitia catalizatorului, viteza spatiala, ciclul de incercari, dar, mai ales, de temperature gazelor arse la intrarea in catalizator. Acest ultim parametru este hotarator pentru eficacitatea reducerii particulelor solubile, o temperatura prea mare favorizand producerea reactiilor de formare a sulfatilor, in timp ce o temperatura prea mica nu reduce suficient particulele solubile organice.

Performantele catalizatorilor de oxidare, in principal eficienta si durabilitatea, sunt influentate de parametrii care depind de catalizator, de motor, precum si de combustibilul folosit .

Natura stratului catalitic activ.In prezent exista doua linii distincte in dezvoltarea catalizatorilor destinati m.a.c.:

- folosirea catalizatorilor trivalenti traditionali (cu metale rare), care au eficienta conversiei CO si HC foarte mare si care sunt cercetati in scopul imbunatatirii reducerii NOx;

- folosirea catalizatorilor zeolitici, cu efecte promitatoare de reducere a NOx , in conditiile asigurarii unor bune proprietati de oxidare.

Din prima grupa de catalizatori cele mai bune rezultate au fost obtinute in urma folosirii platinei si a paladiului. Cifrele obisnuite ale eficientei conversiei sunt de 70 - 90% pentru CO si de 50 - 70 % pentru HC, pentru aceste depuneri. Grosimea depunerii in cazul metalelor pretioase influenteaza eficienta reducerii; o crestere a depunerii volumice de platina de la 30 g / ft 3 la 70 g / ft 3 a condus la o crestere a eficientei catalizatorului (CO, HC si SO2) in medie cu 10 %.

Compozitia stratului intermediar. Compozitia stratului intermediar este de obicei importanta mai ales pentru limitarea oxidarii dioxidului de sulf in trioxid de sulf; acesta reactioneaza cu apa, generand acid sulfuric. Desi aceasta reactie are loc si in atmosfera, ea este periculoasa in evacuare, caci mareste concentratia de acid sulfuric de pe strazi si sulfatii rezultati contribuie la marirea emisiei de particule datorita masurarii gravimetrice a acestora. In plus, stratul intermediar trebuie sa evite stocarea oxizilor de sulf la temperaturi joase (adsorbtie) si eliberarea lor la temperaturi inalte (desorbtie). De aceea compozitia stratului intermediar este modificata in sensul inlocuirii partiale a oxizilor de sulf cu alti oxizi anorganici.

Capacitatea de stocare a sulfatilor se determina prin analiza termogravimetrica, carbura de siliciu demonstrand proprietati mai bune decat alumina. Alumina la randul ei a fost studiata in scopul inlocuirii unor oxizi metalici astfel ca reactiile

de formare a sulfatilor sa fie reduse; rezultatele cele mai bune le-au dat oxizii de vanadiu, niobiu, molibden si titan.

Influenta compozitiei stratului intermediar asupra eficientei catalizatorului ( CO, HC ) este in medie de 10 %, in conditiile mentinerii constante a tuturor celorlalte variabile.

Materialul suportului. Suportii utilizati sunt de regula structuri de tip fagure, din materiale ceramice sau metalice, fiecare din ele avand avantajele si dezavantajele sale. Pentru m.a.c., suportii metalici au urmatoarele avantaje:

- cadere de presiune mai mica, datorita peretilor mai subtiri decat cei ai suportilor ceramici;

- tendinta de infundare a celulelor poate fi redusa, ca rezultat al suprafetei frontale a celulelor mai mari, datorita grosimii mai mici a peretelui metalic fata de cel ceramic, la aceeasi densitate a celulelor;

- se pot realiza constructii cu diametre mai mici, datorita posibilitatii de a evita carcasa exterioara.

Filtre de particule

Revenind la cazul particulelor emise de m.a.c., se apreciaza, din punct de vedere cantitativ, ca din cele 0,3 % din gazele arse care sunt daunatoare sanatatii 0,005 % sunt particule.

Particulele sunt alcatuite din o fractiune insolubila de carbon, cunoscuta sub denumirea de funingine, compusi metalici si o fractiune solubila, formata din combustibil si ulei nears. Compozitia particulelor depinde de regimul de functionare al motorului, observandu-se ca o data cu cresterea sarcinii si, intr-o anumita masura, cu cresterea turatiei, are loc scaderea procentului reprezentat de fractiunea organica solubila ( SOF ) si cresterea fractiunii insolubile, alcatuita in principal din carbon amorf.

Particulele emise de m.a.c. sunt foarte mici si nu au intrat pana de curand in atentia legislatorilor, decat prin prisma masurarii fumului si a compozitiei chimice a gazului de esapament. Or, expertii in medicina estimeaza ca ele provoaca sau intretin boli cum ar fi astmul, bronsita cronica sau emfizemul pulmonar; de asemenea, dupa clasificarea internationala a substantelor chimice, ele sunt incadrate in grupa substantelor care au probabilitate mare de a produce cancerul. Efectele asupra sanatatii produse de particule depind de dimensiunile acestora, de modul in care acestea patrund in organism, ca si de capacitatea organismului de a le elimina sau neutraliza. Particulele m.a.c sunt suficient de mici pentru a se depune in traiectul respirator.Particulele mai mari de 0,3 m sunt eliminate din traiectul respirator, in timp ce restul ( 70 % masic ) pot patrunde in plamani.

Problema fundamentala a particulelor din gazele arse este ca sunt prea diluate pentru a putea arde, de aceea cea mai raspandita metoda este concentrarea lor intr-un filtru. Functionarea filtrului implica doua faze de lucru : perioada de filtrare si acumulare a particulelor si perioada de regenerare, prin care particulele colectate sunt fie oxidate, fie inlaturate, astfel incat filtrul sa poata lucra din nou.Filtrele de particule sunt dispozitive proiectate inca de la sfarsitul anilor '70, in scopul retinerii si oxidarii particulelor continute in gazele de evacuare ale motoarelor diesel.

Clasificarea filtrelor de particule s-a facut dupa mai multe criterii, fara pretentia de a fi exhaustiva :

• dupa procedeul de colectare a particulelor :

prin retinere mecanica - structuri celulare sau fibroase avand suprafete mari de depunere si canalizatii inguste

pentru trecerea gazelor arse;

prin retinere electrostatica - prin producerea efectului Corona, particulele electrizate se aglomereaza si pot fi

colectate;

• dupa natura materialului filtrant :

−filtre metalice;

−filtre ceramice;

• dupa tipul regenerarii:

−regenerare termica - cu aport de energie, in scopul cresterii temperaturii gazelor arse pana la valori de 550600 °C pentru oxidarea particulelor:

−electrica , cu rezistor de incalzire;

−cu microunde;

−cu arzator de combustibil suplimentar;

−cu obturarea admisiei;

−cu obturarea evacuarii;

−regenerare chimica - cu reactii catalitice care produc oxidarea particulelor la temperaturi mai scazute ale

gazelor de evacuare:

−cu depuneri sau injectare de catalizatori in filtru;

−cu aditivarea combustibilului ;

−regenerare combinata ( termica si chimica );

−regenerare mecanica - prin suflare cu aer comprimat;

−dupa periodicitatea regenerarii:

−regenerare periodica;

−regenerare continua;

• dupa locul de producere a regenerarii:

−regenerare externa - oxidarea particulelor din filtru are loc dupa colmatarea acestuia prin folosirea unui

arzator extern;

−regenerare interna - oxidarea particulelor are loc in filtru, prin actiunea sistemului propriu de regenerare.

Filtrele de particule urmaresc retinerea particulelor, urmata de curatarea periodica prin diferite procedee. Functie de procedeul de retinere a particulelor s-au dezvoltat mai multe tipuri de filtre si procedee de regenerare, dintre care s-au dovedit eficiente in functionarea pe autovehicule cele prezentate in continuare.

Filtrul ceramic pentru retinerea particulelor se aseamana cu elementul convertorului catalitic triplu specific motoarelor cu benzina.

Met reducerii NOx la mac SCR

Dezvoltarea tehnicilor catalitice a dus la punerea la punct a unor metode de tratare catalitica pentru reducerea NOx din gazelle de evacuare ale m.a.c. Metodele de reducere s-au impartit in reducere catalitica neselectiva, NSCR ( Non-Selective Catalytic Reduction ) si reducere catalitica selectiva, SCR ( Selective Catalytic Reduction ).

Metoda reducerii catalitice selective

Rezultate bune de reducere a NOx din gazele de evacuare amotoarel rodiesel se obtin prin folosirea unui agent care reactioneaza preferential cu NOx (selectiv). Reducerea catalitica selectiva (SCR) foloseste injectarea unui agent reducator in gazele arse evacuate (amoniac sau uree, mai rar alcooli) si apoi trecerea acestora printr-un catalizator de reducere. Agentul reducator poate fi fie amoniac gazos sau in solutie apoasa, fie uree in solutie apoasa. Cand se foloseste ureea se produce

piroliza -hidroliza, pana se obtine amoniac, dupa pulverizarea in sistemul de evacuare. La folosirea SCR pot aparea produsi secundari (NH4 )2SO4 si NH4HSO4, care acoperind suprafata catalizatorului il pot inactiva.Dupa pulverizarea NH 3 in gazelle arse pot avea loc reactiile [2]:

4 NO + 4 NH3 + O2 = 4 N2 + 6 H2O

6 NO + 4 NH3 = 5 N2 + 6 H2O

2 NO2 + 4 NH3 + O2 = 3 N2 + 6 H2 O

6 NO2 + 8 NH3 = 7 N2 + 12 H2O

La temperaturi inalte au loc reactii secundare nedorite, ca si la utilizarea de prea mult NH3:

7 O2 + 4 NH3 = 4 NO2 + 6 H2O

5 O2 + 4 NH3 = 4 NO + 6 H2O

2 O2 + 2 NH3 = N2 O+ 3 H2O

3 O2 + 4 NH3 = 2 N2 + 6 H2O

SCR poate sa lucreze neselectiv daca este atacat de sulf si trebuie luata in consideratie relatia :

2 SO2 + O2 = 2 SO3

La temperaturi inalte se produc sulfati, care inactiveaza catalizatorul si schimba si caracteristicile termice ale procesului chimic:

SO 3 + NH3 + H2 O = NH4 HSO4

SO 3 + 2 NH3 + H2 O =( NH4 )2 HSO4

Eficienta reducerii de NOx depinde de tipul catalizatorului, de temperatura gazelor arse (inaintea intrarii in catalizator) si de scaparile de amoniac acceptate.

Incercarile se bazeaza pe mai multe tipuri de catalizatori ce folosesc oxizi de vanadiu si titan si zeoliti. Zeolitii sunt aluminosilicati hidratati, cu structura cristalina, care pot pierde reversibil apa, fara distrugerea sau modificarea dimensionala a carcasei; denumiti si cristale poroase, zeolitii au ca principala proprietate porozitatea, care actioneaza prin selectivitate geometrica si difuziva, permitand introducerea in structura lor a ionilor unor metale, care au proprietati catalitice foarte bune. Catalizatorii zeolitici supersilicici cu stabilitate mare termica, cunoscuti sub tipul ZSM, au compozitia generala wMe2 xR2Og SiO2z Al2O3H2O si au dovedit posibilitatea reducerii NOx datorita reactiilor catalitice ale zeolitilor cu HC

Datorita diferitelor densitati ale celulelor catalizatorilor, nu este mentinuta constanta viteza spatiala (debit de gaze arse / volumul catalizatorului), ci viteza superficiala (debit de gaze arse / suprafata catalizatorului ). In timpul functionarii stationare a motorului, exista un echilibru intre amoniacul livrat catalizatorului de instalatia de injectie si consumul de amoniac necesar procesului de reducere a NOx .

Ureea reprezinta un mijloc eficient de stocare a amoniacului si folosirea ei se dovedeste convenabila caci agentul reducator trebuie transportat intr-un rezervor la bordul autovehiculului, iar ureea sub forma de solutie apoasa nu permite formarea amoniacului decat tarziu , dupa injectarea in gazele de evacuare.

10. Influenta compozitiei motorinei asupra emisiilor si din curs

Definirea larga a motorinei auto ca fiind amestecul de hidrocarburi care rezulta din distilarea petrolului in procesul de rafinare la temperaturi cuprinse intre 170 si 370 °C a dus la variatii importante ale proprietatilor de baza,care au o influenta considerabila la formarea emisiilor.

Principalele proprietati ale combustibililor, care influenteaza semnificativ emisiile sunt : densitatea, cifra cetanica, continutul de aromate, continutul de sulf, curba de distilare, viscozitatea, ca si aditivarea; multe dintre aceste proprietati sunt cuplate, fiind dificila studierea efectului fiecareia.

Influenta compozitiei motorinei asupra emisiilor

Studii efectuate de diverse institutii de cercetare, producatori de motoare , cat si de specialistii din industria petrochimica au relevat influenta compozitiei combustibililor asupra emisiilor poluante. Cercetarile s-au desfasurat de cele mai multe ori separat, iar conditiile particulare pentru fiecare test au dus la obtinerea unor rezultate comparabile numai din punct de vedere calitativ. Problema gasirii compozitiei optime a combustibilului este dificila datorita :

− variatiei mari a comportamentului motoarelor la schimbarea calitatii combustibilului;

− interdependentei diferitelor variabile ale combustibilului;

− rezultatelor, adesea contradictorii, ale multor studii din acest domeniu.

Exista cel putin trei avantaje in folosirea unor combustibili mai curati : mai intai, combustibilii mai curati pot fi folositi la toate motoarele chiar si la cele mai vechi, apoi, reducerea semnificativa a particulelor si de asemenea reducerea emisiilor ca urmare a posttratarii din instalatia de evacuare.

Benzinele auto sunt reformulate adica sunt modificate in sensul reducerii efectelor poluante si de unificare a caracteristicilor lor pe plan mondial.Principalele directii de modificare sunt:

1.Reducerea continutului de sulf,de la 500 ppm in anul 2000, la 50 ppm in 2005 si catre 10 ppm in 2008.

2.Reducerea continutului de benzen de la 5% la1% sau chiar 0,2% pentru a scadea nivelul de toxicitate ( benzenul este cancerigen) si tendinta de formare a smogului fotochimic.

3.Reducerea continutului de olefine fiindca acestea suntcomponente foarte volatile, de la18% la 10% in 2008.

4.Reducerea continutului de plumb -cerinta pietei ca acesta sa fie eliminat total si cat mai rapid din benzine.

5.Cresterea continutului de oxigen prin adaugare de etanol sau eteri de tipul ETBE, MTBE,dar nu mai mult de 2,7% oxigen.

6.Mentinerea densitatii intr-o plaja ingusta de valori pentru a nu modifica debitul injectat pe ciclu si o usoara tendinta de scadere a densitatii din cauza limitarii temperaturii finale de distilare;

7.Reducerea temperaturii finale de distilare si a temperaturii de distilare a 90% din volum va conduce la reducerea hidrocarburilor din gazele de evacuare cu circa 20%.

12. Influenta excesului de aer asupra emisiilor poluante este urmatoarea :

1. Emisiunile de monoxid de carbon CO

Pentru amestecurile bogate CO depinde liniar de . In domeniul 1, daca creste, continutul de monoxid scade deoarece combustibilul isi gaseste aerul necesar desavarsirii arderii, astfel ca pentru 1 continutul de CO este practic independent de coeficientul excesului de aer. Dozarea stoechiometrica uniforma la toti cilindrii (1) este avantajoasa, ceea ce impune injectia multipunct fata de carburatie sau injectia monopunct (mai ales la motoarele cu mai mult de 4 cilindri).

2. Emisiunile de oxizi de azot NO

Pentru amestecurile bogate, daca coeficientul excesului de aer creste, consistenta NOx se majoreaza datorita disponibilitatilor mai mari de aer ce favorizeaza declansarea mecanismului Zeldovici.

In cazul amestecurilor sarace, daca creste, NOx scade deoarece se diminueaza temperatura in camera de ardere.

Valorile maxime pentru oxizii de azot se obtin la =1,05 . 1,1, care este chiar domeniul in care continutul de monoxid de carbon si hidrocarburi din gazele de fum ating nivelurile minime.

3. Emisiunile de hidrocarburi HC. In cazul amestecurilor bogate daca creste, continutul de hidrocarburi se diminueaza.

Pentru >1, daca creste, cantitatea de hidrocarburi esapate se majoreaza datorita stingerii flacarii in masa de gaze sau chiar a rateurilor de aprindere.

Motoarele cu aprindere prin scanteie obisnuite necesita amestec omogen. Daca picaturile nu sunt suficient de fine, viteza viteza de amestecare scade crescand sansa de stingere a flacarii in masa de gaze cu cresterea noxelor si a consumului de combustibil.

13. Influenta aprinderii exprimate prin valoarea avansului la scinteie asupra emisiilor poluante este urmatoarea :

1. Emisiunile de monoxid de carbon.Sunt aproape independente de avansul la producerea scanteii electrice b. De remarcat insa ca cifra octanica a benzinei , daca nu se coreleaza cu avansul b influenteaza pregnant emanatiile de CO.

2. Emisiunile de hidrocarburi. Daca avansul la producerea scanteii electrice creste, cantitatea de hidrocarburi continute in gazele evacuate se majoreaza, deoarece arderea moderata are loc la o temperatura mai mica. Pentru amestecurile sarace avansul b trebuie majorat, deoarece viteza de ardere se reduce foarte mult.

3. Emisiile de oxizi de azot. Cu cresterea avansului, continutul de NOx esapat se majoreaza deoarece gazele arse initial suporta o comprimare mai severa.

In ceea ce priveste consumul specific efectiv de combustibil se constata ca acesta se minimalizeaza pentru l»1 . 1,1 si creste cu reducerea avansului b, datorita tendintei de deplasare a arderii in destindere.

14. Regulamentul nr. 83

Prevederile acestui regulament se aplica :

- emisiilor din gazele de esapament si emisiilor de gaze carter ale tuturor vehiculelor din categoria M1 si N1, cu motoare cu aprindere prin scanteie, functionand cu benzina cu plumb ( categoriile de vehicule sunt conform standardului STAS 11960);

- emisiilor din gazele de esapament, din gazele de carter si emisiilor evaporative; durabilitatii dispozitivelor antipoluante ale vehiculelor din categoria M1, N1 cu motoare cu aprindere prin scanteie, functionand cu benzina fara plumb;

- emisiilor din gazele de esapament si durabilitatii dispozitivelor antipoluante ale tuturor vehiculelor din categoria M1, N1, cu motoare cu aprindere prin comprimare, avand cel putin 4 roti. Categoriile M1 si N1 cuprind vehicule pentru transportul de marfa si de persoane, cu masa totala sub 3,5 t ( in principal autoturisme si autoutilitare ).

Exista 5 tipuri de incercari de omologare care se aplica diferentiat fiecarei categorii de vehicul. Incercarea de tip I urmareste controlul emisiilor din gazele de esapament cu vehiculul montat pe un banc cu rulouri, care simuleaza rezistenta la inaintare si inertia. Se efectueaza un ciclu format dintr-un ciclu urban, ce se repeat de 4 ori si dintr-un ciclu care simuleaza functionarea in afara orasului (extraurban) (fig.14.1). Initial, aceasta incercare cuprindea numai ciclul urban. Acest ciclu solicita putin motorul ( viteza maxima 50km / h ) si de aceea nu este reprezentativ pentru toate regimurile de functionare, in special emisiile de NOx fiind foarte mici, fara relevanta. Dupa multe discutii s-a adaugat si ciclul extraurban, in care viteza maxima este de 120 km / h.

In timpul incercarii gazele de evacuare sunt diluate si colectate in saci. Pentru vehiculele cu m.a.s. se masoara CO, HC, NOx, iar pentru m.a.c. se masoara in plus particulele. Metodele de masurare folosite sunt cele descrise in capitolul 13, iar valorile limita sunt date functie de tipul vehiculului

15 Regulamentul CEE - ONU nr. 49

Acest regulament se aplica emisiilor gazoase si de particule ale motoarelor cu aprindere prin comprimare, care antreneaza autovehicule avand viteza nominala superioara valorii de 25km / h si apartinand categoriilor M1 de masa totala peste 3,5 t , M2, M3, N1, N2, N3. Mai scurt spus, se aplica autovehiculelor grele ( autocamioane si autobuze ) cu m.a.c. Pentru incercare, motorul ( si nu vehiculul ) este montat pe un banc de incercare, este cuplat la un dinamometru si este supus unui ciclu de incercari alcatuit din 13 trepte de functionare stationara, definite de sarcina si turatie ( tabelul 14.6 ).

Dupa prima treapta de mers in gol, motorul este incarcat treptat in sarcini crescatoare, la 10, 25, 50, 75 si 100% din sarcina maxima, la turatie intermediara. Turatia intermediara este definita ca turatia de cuplu maxim, daca aceasta se incadreaza intre 60 si 75% din turatia nominala, iar daca aceasta conditie nu este indeplinita, se considera egala cu 60% din turatia nominala. In treapta a saptea a ciclului, motorul functioneaza in gol, dupa care urmeaza treptele de functionare la turatie nominala, in sarcina descrescatoare:100, 75, 50, 25 si 10% din sarcina maxima. Ultima treapta cuprinde din nou mersul in gol.

Pentru determinarea particulelor se foloseste metoda gravimetrica: gazele arse, diluate cu aer curat, trec printr-o pereche de filtre din teflon de o anumita porozitate, colectand depunerile solide si lichide existente in gazelle arse. Filtrele sunt cantarite inainte si dupa acelasi ciclu, iar debitul masic de particule este raportat la puterea motorului.

16 FACTORI DE IMPACT

De multe ori el este confundat cu cuvantul efect. Efect este rezultatul unei actiuni . Impactul este rezultatul unei actiuni transpus pe o scara de valori, de obicei starea initiala, de referinta si cea finala, de dupa producerea actiunii. Impactul inseamna de obicei schimbarea pe care activitate umana o produce asupra unei parti a ecosistemului. Analiza de impact urmareste stabilirea consecintelor fiecarei poluari sau distrugeri a mediului fata de situatia anterioara. Analiza foloseste niste marimi denumite factori de impact. Principalii factori de impact asociati cu poluarea mediului produsa de transporturi sunt :

1.Epuizarea resurselor naturale se exprima prin perioada de abundenta adica perioada de timp cat se estimeaza ca mai "ajung" resursele pentru a fi consumate .Aceasta perioada se calculeaza impartind resursele pentru un material la consumul anual estimat . De exemplu aceste perioade sunt de 40 de ani pentru petrol, 220 de ani pentru carbune, 60 de ani pentru gaze naturale,110ani pentru minereu de fier.

2.Efectul de sera e produs in principal de dioxidul de carbon, gazul metan, protoxidul de azot ( N2O), vapori de apa, derivatii clorofluorurati ai hidrocarburilor saturate CFC, ozonul, monoxidul de carbon si compusii organici volatili COV.

Indicele ce permite o comparare a potentialelor de incalzire si de producere a efectului de sera este potentialul de incalzire globala GWP (Global Warming Potential). GWP arata de cite ori un gaz oarecare produce un efect de sera mai mare decit cel produs de dioxidul de carbon. Cu alte cuvinte GWP pentru dioxidul de carbon este egal cu 1. GWP pentru metan este 35, iar cel pentru protoxidul de azot 260.

Determinarea GWP pentru o sursa de poluanti inseamna insumarea maselor de poluanti ponderate fiecare cu propriul sau potential GWP.

3.Degradarea stratului de ozon se estimeaza prin indicele denumit potentialul de degradare a stratului de ozon ODP( Ozone Depletion Potential) .ODP arata de cate ori un poluant distruge stratul de ozon mai intens decat freonul CFC11.Cu alte cuvinte ODP pentru CFC 11 este egal cu 1. Determinarea ODP pentru o sursa de poluanti inseamna insumarea maselor de poluanti ponderate fiecare cu propriul sau potential ODP.

4.Toxicitatea emisiilor este apreciata prin efectele toxice produse asupra oamenilor si fiintelor vii in general.

Evaluarea toxicitatii globale a gazelor de evacuare se face de obicei prin coeficienti care iau in consideratie efectele compusilor toxici si caracterul nociv al acestor componenti raportat la toxicitatea monoxidului de carbon (CO). Astfel, toxicitatea globala poate fi evaluata luand in considerare componenti cum ar fi benzo(a)pirena, formaldehidele, plumbul, care nu sunt cuprinse in legislatiile privitoare la emisiile poluante ale mijloacelor de transport. Coeficientul global definit are o semnificatie mai putin tehnica si mai mult legata de protectia mediului inconjurator. Forma generala a acestui coeficient ponderat de toxicitate denumit WTI (de la initialele cuvintelor Weighted Toxicity Index) este urmatoarea:

Lista poluantilor selectati contine in prezent CO, HC, NOx (pentru m.a.s.) si in plus particule pentru m.a.c. se poate completa cu componenti foarte toxici care desi se gasesc in cantitati mici in gazele arse au efecte nocive importante. Indicele de toxicitate WTI (Weighted Toxicity Index) considera care referinta toxicitatea monoxidului de carbon WTI=

17 POLUAREA PRIN DESEURI

La sfarsitul duratei de viata vehiculele ajung sa fie deseuri, denumite vehicule scoase din uz (VSU) si ajung in aceasta situatie fiindca ating o anumita "varsta", devin practic "batrane", numindu-se "vehicule scoase din uz naturale" sau fiindca au suferit accidente in urma carora nu au mai putut fi recuperate, acestea din urma purtand numele de " vehicule scoase din uz prematur.

Vehiculele neutilizate devin probleme pentru mediul inconjurator caci polueaza prin ruginire, descompunere, pierdere de lichide,ocuparea spatiului din halda.De aceea se incearca recuperarea si refolosirea sub forma de material sau energie a majoritatii componentelor.

Tratarea VSU se poate realiza fie prin dezmembrare, prin indepartarea partilor componente care pot fi reciclate, reutilizate sau valorificate, fie trimise direct la tocator (la "shredder"). Indiferent despre care dintre aceste doua metode este vorba,VSU vor trece in prima faza printr-o etapa de depoluare.

Etapele tratarii sunt depoluarea, dezmembrarea,tocarea, incinerarea.

A.Depoluarea este tratamentul dinaintea dezmembrarii ce implica:

- scoaterea (indepartarea) bateriilor si a rezervorului de combustibil

- scoaterea sau neutralizarea posibilelor componente explosibile (ex. air bag-urile)

- scoaterea, colectarea separata si depozitarea combustibilului, uleiului de motor,uleilui de transmisie, uleiului de la cutia de viteze, uleiului hidarulic, lichidului de racire, antigelului, fluidului de frana, fluidele de la sistemul de aer conditionat si orice alte fluide continute de VSU.

- scoaterea (indepartarea), pe cat posibil, a tuturor componentelor identificate ca ar contine mercur.

Aceste materiale reprezinta cca 3% din masa medie a unui VSU. Bateriile pot fi reutilizate, daca sunt

intr-o stare buna, sau pot fi reconditionate. Fluidele sunt in general reprocesate sau vandute pentru

utilizarea pe post de combustibil (valorificare energetica).

B. Dezmembrarea implica indepartarea celor mai valoroase componente sau a partilor componente

pentru care exista cerere in vederea reutilizarii sau reconditionarii (reprocesarii). Cele mai des intalnite

componente destinate reutilizarii sunt:

- rotile (otel/aliaj)

- motoarele

- cutiile de viteze

- partile componente precum carburatorul, alternatoarele, distribuitoarele, faruri, discurile de frana;

- anvelopele

- radiatoarele

- bateriile

- alte parti componente in functie de starea in care se afla si de valoarea comerciala a acestora.

Daca nu sunt refolosite, partile mari din metal precum radiatoarele, motoarele, cutiile de viteze,

carburatoarele, motorul de pornire si alternatoarele sunt adeseori indepartate si trimise la specialistii in

reprocesare pentru a fi recuperat metalul.

O mai mare parte din partile provenite de la VSU premature sunt reutilizate decat cele provenite de la VSU naturale. Conform statisticilor aproximativ 47% din greutatea unui VSU prematur este dezmembrat in acest scop, in timp ce numai 9% din greutatea unui VSU natural. Nu toate partile dezmembrate pot fi vandute, de aceea aproximativ 68 % din partile dezmembrate vor fi vandute pentru reutilizare, iar restul de 32% vor fi eventual tocate.

Dupa dezmembrare, ceea ce ramane dintr-un VSU merge deobicei la o masina de presare, inainte de a fi trimise la tocator. Dupa depoluare si dezmembrarea partilor componente greutatea VSU care

urmeaza a fi trimis la tocat scade cu cca 25-30%. Anumite parti/materiale trebuie sa fie indepartate in etapa de dezmembrare pentru a promova reciclarea. Acestea includ:

- catalizatorul

- partile metalice ce contin cupru, aluminiu, magneziu, daca nu exista posibilitatea separarii acestora in

timpul procesului de tocare

- anvelopele si partile mari din plastic (amortizoarele, tabloul de bord, containerele de fluide, etc), daca

nu exista posibilitatea separarii acestora in timpul procesului de tocare;

- sticla.

C. Tocarea se aplica la carcasele VSU iar fragmentele rezultate sunt sortate in metale feroase, metale neferoase si reziduuri de tocare. Un tocator este capabil sa recupereze majoritatea continutului de metal a unui VSU, datorita mediilor de separare care fac selectia fragmentelor rezultate in urma tocarii.

Fractia ne-metalica (reziduu de tocare) este alcatuita din materiale precum plastic, spuma, sticla,

cauciuc si textile. Acesta fractie poate fi reciclata sau, de cele mai multe ori este destinata depozitarii finale. Estimarea fractiei metalice recuperata in etapa de tocare este complicata deoarece de cele mai multe ori VSU ajunse la tocator sunt amestecate cu alte materiale in timpul procesului de tocare. Tocarea vehiculelor este un proces in care are in centrul tocatorului, o moara cu ciocane actioneaza ca un arbore tocator prin macinarea materialelor cu care este alimentata (baloti de VSU obtinuti prin presare). Rezultatul tocarii este o mixtura de metale feroase (ex: deseu cu continut de fier), metale neferoase (ex: aliaje de cupru si aluminiu) si reziduuri de tocare. Aceste particule componenete sunt separate printr-o serie de metode. Metalele feroase si neferoase, asa numitele fractiuni (fractii) grele de tocare, pot fi trimise la topitorii secundare de metal, unde vor fi reciclate in noi produse. Deseul de tocare contine de asemenea sticla, fibre, cauciuc, plastice si mizerie (praf, pamant). Acest reziduu este uneori diferentiat in asa numita fractie usoara de tocare si praf. Pentru tocatoarele de VSU aceasta reprezinta cca 25% din greutatea VSU inainte de a ajunge la tocare (dupa depoluare, dezmembrare). Tocatoarele moderne vor avea echipament de curatare a prafului (desprafuitoare) precum ciclonii sau filtre sac .Moara de tocare marunteste materialele introduse, separa materialele feroase si neferoase, folosind echipamente de procesare "in aval" precum magneti, sisteme de curatare si medii dense de separare. Sistemul de tocare este alcatuit din patru parti diferite: actionarea tocatorului (motorul), transportatorul de alimentare, dispozitivul de alimentare si tocare si sistemul de curatare in aval. Reziduurile de la tocator insumeaza intre 15% si 25 % din masa unui VSU, in functie de proportia materialelor recuperate, si sunt in general destinate depozitarii finale.

Aceste materiale sunt alcatuite din substante organice si anorganice. Substantele organice sunt in special materialele polimerice (plastice, elastomeri), urmate in cantitate mai mica de produse derivati naturali (produse ale fibrelor celulozice, piele). Materialele anorganice cuprind sticla, rugina, praf, etc.

Schimbarile reglementarilor cu privire la depozitarea finala au impus cerinta pretratarii acestor reziduriinainte de a fi depozitate.

D.Incinerarea reprezinta ultima optiune de valorificare a materialelor prin care este folosita energia degajata prin arderea acestora.

Legea europeana care impune regimul VSU este Directiva 2000/53/CE care stabileste masurile care vizeaza in primul rand prevenirea producerii deseurilorde la vehicule si, pe de alta parte, reutilizarea, reciclarea si alte forme de valorificare a vehiculelor scoase din uz si a componentelor lor in vederea reducerii cantitatii de deseuri destinate eliminarii precum si imbunatatirea eficientei cu privire cuprivire

la mediul inconjurator.

Metalele reprezinta cca 75 % din greutatea VSU. Ele se pot separa relativ simplu de restul materialelor care intra in alcatuirea VSU, fie prin dezmembrare fie prin etapa de tocare, ele reprezentand materiale valoroase. Aproape 100% din continutul de metal al unui VSU poate fi recuperat urmand a fi reutilizat sau reciclat. Ca urmare, continutul de metal este important pentru atingerea cotelor de reciclare si reutilizare impuse, si, indiferent de tratamentul celorlalte materiale, permit atingerea normelor de reciclare si reutilizare. Reciclarea metalelor se face pecale siderurgica si este dificila din cauza diferitelor tipuride oteluri cu diferite metale reziduale din aliaje Cu, Ni,SN,Mo,Cr. Aluminiul se recicleaza usor,cu consumuri energetice mici. Zincul se recupereaza de pe tablele zincate find obtinut si plumbul ca produs secundar. Metalele nobile din catalizatori platina, paladiul si rhodiul se recicleaza pentru recuperarea acestora.

Anvelopele sunt in in prezent destinate in general depozitarii finale. Cu toate acestea, noile reglementari in domeniul depozitarii deseurilor vor interzie depozitarea acestora in depozitele de deseuri menajere, fortand astfel reutilizarea, reciclarea si recuperarea lor. Exista o serie de modalitati de tratare a lor, precum:

- reutilizarea anvelopelor relativ noi;

- reutilizarea pentru realizarea depozitelor de deseuri menajere municipale - anvelopele intregi pot fi folosite la constructia depozitelor de deseuri;

- reciclarea prin resapare. Anvelopele masinilor pot fi resapate odata. Totusi, inciuda calitatii imbunatatite, acest segment de piata este in declin.

- reciclarea prin macinare. Granulele de cauciuc sunt folosite in diferite sporturi pentru realizarea suprafetelor de joc, garnituri de frana, strat de baza absorbant pentru socuri si in asfaltul cauciucat al drumurilor. Granulele de cauciuc pot fi de asemenea folosite in fabricarea anvelopelor, alaturi de cauciucul pur - acesta reprezentand mai putin de 5%, dar procentul este in crestere.

- alte tehnici de reciclare includ fragmentarea criogenica, devulcanizarea, tehnologia micro-undelor, iar acest subiect este in continua dezvoltare;

- recuperarea energetica - anvelopele au o putere calorifica mai mare cu cca 20% decat carbunele, prin urmare pot fi folosite pentru recuperarea energetica prin ardere, piroliza, sau coincinerare in cuptoarele fabricilor de ciment. Arderea anvelopelor in cuptoarele fabricilor de coment este o optiune din ce in ce mai uzuala, insa se pune problema poluarii aerului, cu dioxine si cu microparticule.

- exista si alte utilizari spre exemplu amortizoare pentru barci si platforme de incarcare, bariere de protectie, etc.

Bateriile pot fi reciclate in proportie de 90% in majoritatea Statelor Membre prin stabilirea unor sisteme de colectare si recuperare bine puse la punct. In medie o baterie cantareste aproximativ 13,5 kg din care 8,6 kg plumb, 3,8 kg acid sulfuric si 0,7 kg polipropilena. Depozitarea necorespunzatoare prezinta un risc semnificativ pentru mediu, iar incinerarea conduce la eliberarea in aer a plumbului. In cazul in care nu exista posibilitatea reprocesarii acestea vor fi eventual exportate unor puncte de colectare si tratrare specializate.

Plasticul este din ce in ce mai folosit, fiind in prezent aproximativ 11% din masa vehiculului, iar producatorii continua sa proiecteze vehicule usoare pentru a imbunatati eficienta combustibilului. In prezent ratele de reciclare ale partilor plastice din VSU sunt relativ reduse datorita marii varietati a tipurilor de polimeri utilizati, deci cresterea ratelor de reciclare reprezinta o prioritate pentru atingerea cotelor impuse prin directiva europeana, in special a celor pentru anul 2015. Identificarea prin marcarea componentelor in stadiul de fabricare este de ajutor si faciliteaza reciclarea, studiile arata ca cele mai mari progrese vor trebui insa facute la etapa de post-tocare mai degraba decat la etapa de dezmembrare.

Majoritatea materialelor plastice dintr-un VSU ajung in urma tocarii sa fie un praf fin amestecat cu scame de tocare. Odata parte din aceasta mixtura este foarte dificil de extras plasticul pentru reciclare, cu toate acestea indepartarea componentelor plastice a unui VSU este o prioritate desi presupune o munca intensiva.

Materialele plastice termoplastice pot fi retopite si reformate intr-un produs nou care pentru a compensa pierderile de rezistenta mecanica se ramforseaza cu fibre de sticla. De exemplu polietilena din corpul unui rezervor se recicleaza si se regaseste in proportie de 30% intr-un rezervor nou,

polipropilena dincarcaseleacumulatorilor setransforma in bare de soc,iar acestea in carcase pentru filtre

de aer sau conducte de aer.

Spuma din poliuretan din scaune se poate recicla in placa fonoabsorbanta pentru caroserie.Bara parasoc din policarbonat se recicleaza in suport pentru spoiler.

Materialele plastice termorigide se macina si se incorporeaza in bitum si se recicleaza ca materiale

insonorizante sau se pot incinera in fabrici de ciment si furnale.

Sticla folosita este de doua tipuri - intarita si laminata. Sticla intarita este usor de indepartat dintr-un

VSU dupa sfaramare. Sticla laminata nu se distruge prin sfaramare si necesita indepartarea manuala. Usurinta indepartarii sticlei la etapa de dezmembrare depinde de metoda de etansare folosita la fabricarea vehiculului. Utilizarea etansarilor din cauciuc face operatiunea de indepartare a sticlei usoara in comparative cu etansarea prin metoda legarii directe. In cazul etansarii prin cauciuc intreaga fereastra poate fi scoasa, insa in cazul mult mai intalnite metode de "legare directa" operatiunea de indepartare presupune taierea unei suprafete cat mai mare din fereastra. Aceasta metoda, desi reprezinta cea mai eficienta operatiune in situatia data, lasa o mare parte din sticla nerecuperata. De asemenea pot fi probleme cu scoaterea sticlei din ferestrele usilor(portierelor) datorita sistemelor de inchidere. Sticla s erecicleaza dar nu se mai face din ea sticla pentru autovehicule,ci doar recipiente.

Fluidele sunt procesate in general pentru reciclare sau folosite pe post de combustibil. Spre exemplu,o mare parte din uleiul uzat colectat in vederea recuperarii este procesat, prin scoaterea excesului de apa si filtrarea particulelor, si folosit ca si combustibil in industria grea si in statiile electrice . Totusi controalele din ce in ce mai stricte ale emisiilor restrictioneaza aceasta utilizare - pornind de la aceasta observatie varianta preferata de reutilizare este deci rafinarea pentru folosirea ca si combustibil. Filtrele de ulei pot retine cantititi mari de ulei uzat care se poate recupera folosind prese de filtrare speciale in special in vederea reciclarii.

Convertorii catalitici sunt fabricati din carcase din otel inoxidabil, un catalizator continand substraturi ceramice si metalice cu mantale active de alumina (oxid de aluminiu, oxid de ceriu si combinatii demetale pretioase - platina, paladiu si rhodiu. Industria s-a dezvoltat in jurul nevoii de a indeparta convertorii de restul VSU, separarea elementelor catalitice si indepartarea metaleleor pretioase. Platina, paladiu si rhodiu pot fi recuperate pentru reutilizare. Substraturile ceramice pot fi recuperate sub forma

de praf si purificat. Otelul din esapament poate fi deasemenea reciclat.

Airbagurile si centurile pretensionate nu contin materiale valoroase de aceea reciclarea nu este o

solutie viabila, reutilizarea nu este momentan o optiune datorita specificatiilor de producere si procedurilor speciale de instalare.

Este recunoscut faptul ca ponderea materialelor componente a VSU se schimba, creste ponderea materialelor precum plasticul si metalele neferoase in defavoarea metalelor feroase. Statisticile arata ca se asteapta in urmatorii ani, ca materialele plastice sa reprezinte in jur de 15% din masa unui vehicul, metalele neferoase in jur de 10%, sugerand astfel un declin al materialelor feroase care vor ajunge sa reprezinte cca 60%. Pana in anul 2015, VSU cele mai des intalnite vor avea urmatoarea componenta:

- 12% plastic;

- 9% metale neferoase;

- 65% metale feroase.

Pentru reciclarea materialelor trebuie avut in vedere faptul ca din momnetulconceptiei pina lasfarsitulvietii ultimelor vehicule realizate dupa conceptia respectiva trec 22 de ani (3de conceptie, 7 de fabricatie si 12 de utilizare a ultimei serii).

18 Poluarea Sonora

In afara de poluarea chimica produsa de autovehicule, din cauza cresterii nivelului de zgomot, a aparut notiunea de "poluare sonora".

Caracteristicile sunetului sunt:

Frecventa sunetului

Intensitatea sunetului

Presiunea sunetului

Nivelul global al zgomotului unui autovehicul este produs de numeroase surse sonore care actioneaza, in majoritatea cazurilor, simultan. Aceste surse sunt foarte variate, atat ca mod de emisie, cat si in ceea ce priveste intensitatea si forma spectrului zgomotului generat. Zgomotele care apar in timpul mersului unui vehicul provin, in principal, din :

−functionarea ansamblului motor;

−functionarea organelor de transmisie;

−caroserie si sasiu;

−sistemul de rulare.

Motorul se dovedeste a fi sursa cea mai importanta de zgomot si asupra lui trebuie concentrate eforturi de diminuare a zgomotului; acest fapt rezulta din legea compunerii logaritmice a zgomotului, care arata ca pentru reducerea zgomotului unui ansamblu format din mai multe surse trebuie scazut, cu prioritate, zgomotul produs de sursele sonore cele mai puternice.

Zgomotul produs de motor poate fi :

−mecanic, datorat in principal contactului pieselor;

−aerodinamic, datorat curgerii fluidelor;

−termic, datorat fenomenelor sonore produse in timpul procesului de ardere.

Cele doua componente ale zgomotului total, zgomotul mecanic si zgomotul combustiei, se compun, observandu-se ca la turatii mici zgomotul total este determinat in principal de combustie, iar la turatii mari de zgomotul mecanic. Sursele de zgomot ale motorului se mai pot clasifica si dupa sistemul sau instalatia care il genereaza.

Cel mai semnificativ component al zgomotului total produs de motor este considerat a fi zgomotul evacuarii si de aceea se vor face mai multe consideratii asupra sa. Cauzat de pulsatiile si de eliminarea cu viteze mari a gazelor arse in timpul evacuarii, principala posibilitate de reducere consta in montarea de atenuatoare de zgomot ( tobe de evacuare sau amortizoare de zgomot ) pe traseul conductelor respective.

Atenuatoarele de zgomot folosite in transporturile rutiere se pot clasifica, in functie de principiul folosit, in: atenuatoare absorbtive, atenuatoare reactive si atenuatoare dispersive [4 ].

Atenuatorul absorbtiv este cunoscut si sub denumirea de atenuator activ. La acesta reducerea zgomotului este realizata prin disiparea energiei acustice la trecerea prin materiale absorbante datorita frecarii si schimbului de caldura. Acest tip de atenuator prezinta un interes deosebit datorita faptului ca poate controla si emisiile poluante chimic ( fig.18.5a ).

Atenuatorul reactiv se bazeaza pe principiul interferentei dintre unda sonora incidenta si cea reflectata in momentul intalnirii unui obstacol. Cateva variante sunt aratate in figura 18.5b. Atenuatorul dispersiv functioneaza pe principiul difuziei, iar reducerea zgomotului este atribuita in primul rand dispersiei debitului de gaze pulsant prin tuburi lungi perforate intr-un volum mare. Unii autori nu considera acest atenuator ca un tip distinct, aplicandu-i, cu unele corectii, metoda de calcul de la atenuatoarele reactive

Zgomotul admisiei este produs intr-un mod analog cu cel al evacuarii. Nivelul sau este considerabil mai scazut datorita variatiilor mai mici de presiune si datorita temperaturii mai scazute a aerului de admisie comparativ cu gazele de evacuare.

Cercetarile efectuate asupra zgomotului motoarelor au evidentiat faptul ca ventilatorul este o sursa importanta de zgomot, cu nivel comparabil cu cel al ansamblului motor si, in unele cazuri, cu nivel de zgomot mai mare decat al motorului. Din aceste considerente se desprinde clar necesitatea ameliorarii constructive si functionale ale ventilatoarelor, in conditiile mentinerii performantelor impuse de instalatia de racire.

Zgomotul emis de pompa de injectie este compus din zgomotul mecanic creat de pompa, ca si din zgomotul produs de vibratiile motorului care se transmit pompei. Contributia zgomotului pompei de injectie in raport cu zgomotul total emis de suprafetele motorului este in general mica si de obicei nu depaseste 10% din intensitatea totala sonora. Pentru turatii reduse, in special in cazul functionarii in gol a motorului, zgomotul produs de pompa de injectie nu poate fi neglijat, influenta lui putand ajunge la 20% din intensitatea sonora a zgomotului total specific acestei functionari. Pompa de injectie poate fi considerata un ecran acustic pentru zgomotul produs in blocul cilindrilor.

Masurile menite sa realizeze reducerea zgomotului pot fi aplicate direct atat la sursa care il produce, cat si la receptor sau pe calea de transmitere de la sursa la receptor. In tehnica de combatere a zgomotului se deosebesc mijloace de protectie activa, prin care se urmareste reducerea intensitatii sonore excesive a sursei si mijloace de protectie pasiva, prin care se urmareste marirea rezistentei pe care mediul de transmitere o poate opune undelor acustice. Oportunitatea aplicarii mijloacelor de protectie activa si pasiva, in mod separat sau combinat, este in functie de rezultatele urmarite; solutiile tehnice aplicate in practica reprezinta de cele mai multe ori un compromis intre eficienta si costuri.

Zgomotul de evacuare al motoarelor reprezinta cea mai mare sursa individuala de zgomot, care

trebuie redusa pentru majoritatea aplicatiilor.

Zgomotul admisiei este mult mai mic, asupra lui se aplica aceleasi metode de reducere ca in

cazul evacuarii, datorita similitudinii fenomenelor care se produc.

Principala posibilitate de reducere a zgomotului de evacuare si de admisie consta in montarea

unor atenuatoare de zgomot pe traseul instalatiilor respective

Printre elementele instalatiilor anexe care produc un nivel ridicat de zgomot se afla pompa de injectie si ventilatorul.

Reducerea zgomotului pompei de injectie. Masurarile efectuate in jurul motorului au demonstrat ca nivelul de zgomot este mai ridicat pe partea pompei de injectie, desi zgomotul echipamentului de injectie este abia perceptibil fata de zgomotul total al motorului.

Metodele pasive de reducere a zgomotului nu mai actioneaza asupra sursei, urmarind fie prin marirea distantei fata de sursa, fie prin introducerea unei bariere fonice reducerea zgomotului la receptor. Cum prima modalitate nu reprezinta o solutie, vor fi prezentate considerentele legate de atenuarea sonora.

Principalele metode pasive sunt ecranarea, capsularea, amortizarea si izolarea antivibratorie.