Diesel ist ein weit verbreiteter Kraftstoff, aber seine Verbrennung setzt krebserregende und schädliche Verbindungen für die Umwelt frei
Bild: Itaro
Was ist Diesel?
Diesel ist ein Kraftstoff, der für den Straßen- und Seetransport von Passagieren und Fracht verwendet wird. In Brasilien ist die Verwendung von Dieselmotoren in leichten Fahrzeugen seit 1976 gesetzlich verboten und wird heute im Land nur noch in Lastkraftwagen, Bussen und 4 × 4-Traktionsfahrzeugen (einschließlich mittelgroßer Pickups, SUVs und Frequenzweichen ) verwendet.
Diesel ist ein Öl aus Erdöl. In seiner Zusammensetzung gibt es Atome von Kohlenstoff, Wasserstoff und in niedrigeren Konzentrationen Schwefel, Stickstoff und Sauerstoff. Diesel ist dichter (hat eine größere Kohlenwasserstoffkette) und weniger flüchtig als andere Ölkomponenten wie Benzin, was die Trennung durch Destillation erleichtert.
Verstehen Sie in diesem kurzen Video, wie Diesel von Öl getrennt wird.
Bei der Verbrennung setzen Dieselmotoren Gase und Partikelmaterialien frei, die die Luftqualität beeinträchtigen. Diese Emissionen wurden von der mit der UN verbundenen Internationalen Agentur für Krebsforschung (Iarc) als krebserzeugend für den Menschen eingestuft. Die Agentur kam zu dem Schluss, dass eine hohe Exposition gegenüber Dieselemissionen Lungenkrebs verursacht.
Diesel hat aufgrund seiner größeren Kohlenwasserstoffkette einen höheren Heizwert (beim Verbrennen entsteht mehr Wärme). Dies macht Fahrzeuge, die Kraftstoff verbrauchen, wirtschaftlicher, dh sie verbrauchen weniger Kraftstoff pro zurückgelegtem Kilometer. Dies garantiert jedoch nicht, dass die Luft weniger verschmutzt wird.
Bei Dieselmotoren sind Luft- und Kraftstoffgemische weniger homogen als bei Benzin. Diesel ist ein weniger flüchtiger Kraftstoff und sein Motor hat die Eigenschaft, durch Selbstentzündung zu laufen - beide Eigenschaften erschweren das Mischen. Dies bedeutet, dass bei Dieselmotoren, um eine vollständige Verbrennung zu gewährleisten, überschüssige Luft im Brennraum vorhanden sein muss. In Abwesenheit dieses Überschusses werden aufgrund unvollständiger Verbrennung Ruß, Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffe (HC) freigesetzt, und dieser Motor belastet die Umwelt siebenmal stärker als Benzin.
Die erzeugten Gase
Emissionen von Dieselmotoren bestehen aus Gasen, Dämpfen und Partikeln. Zu den Bestandteilen von Gasen und Dämpfen gehören Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Stickoxide, Stickstoffdioxid, Schwefeloxide und verschiedene Kohlenwasserstoffe, von denen einige flüchtige organische Verbindungen sind. Diese Luftschadstoffe können immer noch miteinander interagieren oder eine Photolyse eingehen und Schadstoffe bilden, die als sekundär bezeichnet werden, wie z. B. Ozon und Peroxyacetylnitrate.
Einer Studie zufolge sind mehr als 95% der Feststoffpartikel, die aus dem Abgas von Dieselmotoren stammen, kleiner als 1 Kubikmikrometer (μm³ - ein millionster Teil eines Kubikmeters), was das Einatmen und Eindringen in die Lunge erleichtert. Elementarer Kohlenstoff (ein teilchenförmiges Material) erzeugt den schwarzen Ruß auf dem Foto unten.
Inhalierbare Partikel und Ozon sind gefährliche Stoffe, die in Großstädten auf der ganzen Welt 40% bzw. 80% des Dieselverbrauchs der Fahrzeugflotte ausmachen.
NOx ist eine der Verbindungen, die von Dieselmotoren in höheren Konzentrationen emittiert werden. Tunnelstudien zeigen, dass diese Motoren fünfmal mehr NOx produzieren als Benzinfahrzeuge und dass Lastkraftwagen für den größten Teil der Partikelemissionen verantwortlich sind.
Die Schwefelkonzentration in Diesel ist ebenfalls ein Problem. Laut einer Studie sind bei einer hohen Schwefelkonzentration im Kraftstoff auch die Emissionen von Schadgasen hoch, insbesondere von Schwefeldioxid (SO2) und Schwefeloxid (SO3), die die menschliche Gesundheit schädigen. Bereits in Kontakt mit Luftfeuchtigkeit erzeugt SO2 Schwefelsäure (H2SO4), die erheblich zur Bildung von saurem Regen beiträgt, Boden und Wasser säuern und die Entwicklung kleiner Algen und Insekten beeinträchtigen kann.
Gesundheitsrisiken
SOx und NOx beeinflussen das Atmungssystem und verursachen kurzfristige Asthmaanfälle und Reizungen der Atemwege sowie langfristige Herz-Kreislauf- und Atemwegserkrankungen. CO verringert die Sauerstofftransportkapazität im Blut und Partikel verursachen Atemwegsallergien und transportieren andere Schadstoffe wie Schwermetalle und krebserregende organische Verbindungen.
Im Jahr 2002 veröffentlichte die US-Umweltschutzbehörde (EPA) einen Bericht, in dem vor den Risiken einer längeren Exposition gegenüber Dieselöldämpfen gewarnt wurde. Dem Bericht zufolge kann das langfristige Einatmen dieser teilchenförmigen Materialien sowie von Schwefel- und Stickoxiden beim Menschen Krebs verursachen. Im Jahr 2013 kam Iarc zu dem Schluss, dass Dieselmotoremissionen Lungenkrebs und wahrscheinlich auch Blasenkrebs verursachen.
Laut Paulo Saldiva, einem Forscher am Labor für Luftverschmutzung an der medizinischen Fakultät der Universität von São Paulo (FM-USP), sind Partikel die schädlichsten unter den Schadstoffen. Laut dem Forscher reichern sich diese Partikel in den Lungenalveolen an, verschlimmern Atemwegserkrankungen und gelangen in den Blutkreislauf, der andere Organe beeinträchtigen kann. In der Stadt São Paulo beispielsweise wird geschätzt, dass für jede Zunahme der Konzentration von inhalierbarem Partikelmaterial in der Luft (Rauch, Ruß usw.) um 10 Mikrogramm pro Kubikmeter (µg / m³) eine Zunahme von 1,5 auftritt % in Krankenhausaufenthalten wegen ischämischer Herzerkrankungen bei älteren Menschen und mehr als 4% bei Lungenerkrankungen bei Kindern und älteren Menschen.
Emissionskontrolle
Der öffentliche Sektor hat einige Maßnahmen ergriffen, um die Emission dieser Schadstoffe in die Atmosphäre zu verringern. Unter diesen können wir die Inspektion von Umweltfahrzeugen und das Programm zur Kontrolle der Luftverschmutzung erwähnen.
Inspektion von Umweltfahrzeugen
Die Umweltfahrzeuginspektion wurde mit dem Ziel erstellt, die Schadstoffemissionen von Kraftfahrzeugen zu überwachen. Während der Inspektion werden Tests an der Abgasanlage durchgeführt, um den Gehalt an Gasen, Schadstoffen und Geräuschen zu überprüfen. Es ist Sache der Bundesländer und Gemeinden, die Inspektion durchzuführen.
Programm zur Kontrolle der Luftverschmutzung (Proconve)
1986 schuf der Nationale Umweltrat (Conama) das Luftreinhalteprogramm für Kraftfahrzeuge (Proconve) mit dem Ziel, die Luftverschmutzung durch mobile Quellen (Kraftfahrzeuge) zu verringern und zu kontrollieren. Anschließend wurden Fristen, maximale Emissionsgrenzwerte festgelegt und technologische Anforderungen für inländische und importierte Fahrzeuge festgelegt.
Technologische Fortschritte
Es wurden verschiedene Technologien entwickelt, um die Erzeugung von Schadgasen durch Autos zu minimieren. Sie arbeiten zusammen, um den Kraftstoff sauberer zu machen und emissionsarme Motoren zu entwickeln. Einige der bestehenden verdienen es, hervorgehoben zu werden:
Katalysatoren und Filter für Feinstaub
Diese Technologien wurden entwickelt, um Abgase zu behandeln und / oder zurückzuhalten. Der Katalysator besteht aus zwei chemischen Substanzen (Palladium und Molybdän), die mit den Gasen reagieren und diese in Wasserdampf, Kohlendioxid und Stickstoff (ungiftige Gase) umwandeln. Es gibt verschiedene Arten von Katalysatoren. Der Partikelfilter hat die Funktion, einige der bei der Verbrennung im Motor entstehenden Gase zu filtern. Laut Gesetz müssen seit 1983 alle Autos einen Katalysator haben. Aufgrund des fortgeschrittenen Alters der Flotte zirkulieren jedoch immer noch Dieselfahrzeuge (wie Busse und Lastwagen) ohne gute Katalysatoren.
Direkte Injektion
Diese Technologie ermöglicht das Einspritzen des Kraftstoffs direkt in die Brennkammer. Somit ist das Gemisch zwischen Luft und Kraftstoff geringer und die Wartezeit im Ansaugkrümmer wird übersprungen. Bei diesem Motortyp wird Kraftstoff mit weniger Luft in den heißesten Teil des Brennraums eingespritzt. Die Art und Weise, wie sich der Kraftstoff in der Kammer verteilt, ermöglicht ein regelmäßigeres und vollständigeres Verbrennen.
Diese Option der Direkteinspritzung für Dieselmotoren besteht seit den 1950er Jahren. Zuvor gab es nur eine indirekte Einspritzung, bei der sich eine Vorkammer für die Verbrennung befindet. Diese Vorkammer soll sicherstellen, dass das Gemisch zwischen Kraftstoff und Druckluft richtig abläuft.
Die Direkteinspritzung erhöht die Motorleistung und reduziert den Kraftstoffverbrauch. Im Dieselmotor kann es jedoch mehr NOx als Nebenprodukt der Reaktion produzieren. Einige Autohersteller haben versucht, dieses Problem durch Maßnahmen wie die Herstellung spezifischer Katalysatoren, die Abgasrückführung usw. zu lösen, die den Preis des Motors verteuern.
Im Falle des Volkswagen-Betrugs - Bestätigung, dass das Unternehmen Schadgasemissionstests von Dieselmotoren verfälscht hat - lagen die Stickoxidemissionen zwischen dem 10- und 40-fachen des von der Umwelt (EPA) und die ersten 11 Millionen bestätigten Autos, bei denen die betrügerische Software auf einem 2,0-Liter-Turbodieselmotor mit Direkteinspritzung lief.
Schwefelarmer Diesel
Im Jahr 2012 erzwangen die Umweltgesetze und Proconve 07 den Beginn des Prozesses zur Herstellung und Verwendung von Diesel mit niedrigem Schwefelgehalt in seiner Zusammensetzung, Diesel S10 und S50 - mit 10 ppm (parts per million) bzw. 50 ppm Schwefel - in dem Land. In 20 Jahren stieg der Diesel in Brasilien von einer Zusammensetzung von 13.000 ppm auf die derzeitige von 10 ppm. Zusammen mit den Motortechnologien führt dies zu ähnlichen Emissionswerten wie in Europa.
Eine niedrigere Schwefelkonzentration im Kraftstoff verringert die Emission von Schwefeloxiden und trägt auch dazu bei, die Emission anderer Schadstoffe wie NOx und Partikel zu verringern. Dies liegt daran, dass das bei der Verbrennung entstehende Schwefeltrioxid in Kombination mit Wasser Schwefelsäure bilden kann. Diese Säure greift Metallteile des Motors an. Mit anderen Worten, Schwefel greift Motorkomponenten wie den Katalysator an, und infolgedessen kommt es zu einem Effizienzverlust bei dieser Ausrüstung.
Die Initiative zur Reduzierung des Schwefelgehalts ist sehr gut, aber die Flotte muss erneuert werden (bei alten Motoren tritt der erwartete Effekt nicht auf), und wie bereits erwähnt muss eine Inspektion durchgeführt werden. Erfahren Sie mehr über den Diesel S10 und S50 in Brasilien.
