Applicazione dell'urea nei motori diesel
contenuto
Le moderne normative ambientali impongono limiti rigorosi ai valori di emissione di sostanze inquinanti nei gas di scarico di un motore diesel. Ciò costringe gli ingegneri a cercare nuove soluzioni per soddisfare gli standard. Uno di questi era l'uso dell'urea per il carburante diesel nel sistema di post-trattamento dei gas di scarico SCR (Selective Catalytic Reduction). I motori Daimler che utilizzano questa tecnologia sono chiamati Bluetec.
Cos'è il sistema SCR
Il protocollo ambientale Euro 6 è in vigore in 28 paesi dell'UE dal 2015. In base al nuovo standard, i produttori di auto diesel hanno requisiti severi perché i motori diesel causano enormi danni all'ambiente e alla salute umana, emettendo fuliggine e ossidi di azoto nell'atmosfera.
Mentre l'uso di un convertitore catalitico a tre vie è sufficiente per pulire i gas di scarico di un motore a benzina, per un motore diesel è necessario un dispositivo più sofisticato per neutralizzare i composti tossici nei gas di scarico. L'efficienza della pulizia di CO (monossido di carbonio), CH (idrocarburi) e particelle di fuliggine dai gas di scarico dei motori diesel aumenta alle alte temperature di combustione, mentre gli NOx, al contrario, diminuiscono. La soluzione a questo problema è stata l'introduzione di un catalizzatore SCR nel sistema di scarico, che utilizza l'urea diesel come base per la decomposizione dei composti tossici dell'ossido di azoto (NOx).
Per ridurre le emissioni nocive, gli ingegneri hanno sviluppato uno speciale sistema di pulizia del diesel: Bluetec. Il complesso è costituito da tre sistemi completi, ciascuno dei quali filtra i composti tossici e scompone i composti chimici nocivi:
- Catalizzatore: neutralizza CO e CH.
- Filtro antiparticolato: intrappola le particelle di fuliggine.
- Convertitore catalitico SCR - Riduce le emissioni di NOx con l'urea.
Il primo sistema di pulizia è stato utilizzato su autocarri e automobili Mercedes-Benz. Oggi, molti produttori stanno convertendo i loro veicoli a un nuovo sistema di pulizia e utilizzano l'urea nei motori diesel per soddisfare i severi requisiti di controllo ambientale.
Urea tecnica AdBlue
Il prodotto finale del metabolismo dei mammiferi, l'urea, è noto fin dal XNUMX° secolo. La diomide di acido carbonico è sintetizzata da composti inorganici ed è ampiamente utilizzata in agricoltura. Nell'industria automobilistica, una soluzione di fluido tecnico Adblue come agente attivo nella purificazione dei gas di scarico tossici dagli ossidi di azoto.
Adblue contiene il 40% di urea e il 60% di acqua distillata. La composizione viene iniettata nel sistema SCR in corrispondenza dell'ugello attraverso il quale passano i gas di scarico. Si verifica una reazione di decomposizione, in cui l'ossido nitrico si scompone in molecole di azoto e acqua innocue.
Urea tecnica per diesel - Adblue non ha nulla a che vedere con l'urea urea, che viene utilizzata nel settore agroindustriale e in farmacologia.
Edblue nel motore diesel
Un sistema di post-trattamento dei gas di scarico liquidi, o convertitore SCR, è un sistema chiuso attraverso il quale scorre lo scarico diesel privo di fuliggine. Il liquido Adblue viene versato in un serbatoio autonomo e iniettato nel tubo di scarico in una dose misurata prima di entrare nel convertitore.
Il gas miscelato entra nell'unità di neutralizzazione dell'SCR, dove avviene una reazione chimica per decomporre l'ossido nitrico a spese dell'ammoniaca nell'urea. In combinazione con l'ossido nitrico, le molecole di ammoniaca lo scompongono in componenti innocui per l'uomo e l'ambiente.
Dopo un ciclo di pulizia completo, viene emessa in atmosfera la quantità minima di inquinanti, il parametro di emissione è conforme ai protocolli Euro-5 ed Euro-6.
Il principio di funzionamento del sistema di pulizia dei gas di scarico diesel
Un sistema completo di post-trattamento del motore diesel è costituito da un convertitore catalitico, un filtro antiparticolato e un sistema SCR. Il principio di funzionamento della pulizia in più fasi:
- I gas di scarico entrano nel catalizzatore e nel filtro antiparticolato. La fuliggine viene filtrata, le particelle di carburante vengono bruciate e il monossido di carbonio e gli idrocarburi vengono rimossi.
- L'iniettore viene utilizzato per iniettare una certa quantità di AdBlue nel collegamento tra il filtro antiparticolato diesel e il catalizzatore SCR. Le molecole di urea si decompongono in ammoniaca e acido isocianico.
- L'ammoniaca si combina con l'ossido di azoto, il componente più dannoso del carburante diesel usato. Le molecole sono divise, il che porta alla formazione di acqua e azoto. I gas di scarico innocui vengono rilasciati nell'atmosfera.
Composizione dell'urea per diesel
Nonostante l'apparente semplicità di un fluido per motori diesel, è impossibile preparare l'urea da soli utilizzando fertilizzanti organici. La formula della molecola di urea (NH2) 2CO, è fisicamente un cristallo bianco inodore, solubile in acqua e solventi polari (ammoniaca liquida, metanolo, cloroformio, ecc.).
Per il mercato europeo, il fluido viene prodotto sotto il controllo della VDA (Associazione dell'industria automobilistica tedesca), che rilascia licenze alle aziende manifatturiere, alcune delle quali forniscono fluido per il mercato nazionale.
In Russia, la contraffazione con il marchio AdBlue supera il 50%. Quindi, quando acquisti urea per un motore diesel di fabbricazione russa, devi essere guidato dal marchio "Conformità a ISO 22241-2-2009".
Pro e contro
I vantaggi dell'utilizzo dell'urea sono evidenti: solo con questo reagente il sistema di trattamento dei gas di scarico del motore diesel SCR può funzionare pienamente e soddisfare i requisiti della norma Euro 6.
Oltre alla protezione dell'ambiente, i vantaggi della purificazione dell'urea includono i seguenti punti:
- il suo consumo per le auto è di soli 100 g ogni 1000 km;
- il sistema SCR è integrato nei moderni veicoli diesel;
- in alcuni paesi la tassa sull'uso del veicolo è ridotta se è installato un sistema di pulizia dell'urea e non c'è rischio di sanzione.
Sfortunatamente, il sistema ha anche degli svantaggi:
- il punto di congelamento dell'urea è di circa -11 °C;
- la necessità di rifornimenti regolari;
- il costo dell'auto aumenta;
- una grande quantità di liquido Adblue falso;
- requisiti più elevati per la qualità del carburante;
- costose riparazioni ai componenti del sistema.
Il sistema di lavaggio integrato dell'urea integrato nei veicoli diesel rimane l'unico modo per ridurre le emissioni tossiche. Difficoltà di funzionamento, costi elevati dei reagenti per autocarri, fluidi e carburante diesel di scarsa qualità fanno sì che molti conducenti scelgano di disattivare il sistema e installare emulatori.
Tuttavia, è importante capire che l'urea rimane l'unica sostanza chimica diesel che impedisce il rilascio di ossido nitrico nell'ambiente, che può portare al cancro.
