Katalitik dönüştürücü

Katalizatör veya katalizatör bütün bir elemanıdır egzoz arasında , içten yanmalı motorların egzos gazlarının zararını azaltmaya çalışır.

Anayasa

Çok sonunda XIX inci  "yağ" sadece bir kaç bin araba üstün olduğunda yüzyılda, bir atıl malzemeden oluşan, otomotiv katalitik konverterlerinin ilk prototipleri Fransa tasarlanmıştır "temas", platin, iridyum ve paladyum emprenye , içinden egzoz gazlarının doğrudan geçtiği yalıtımlı çift cidarlı metal bir silindir içine yerleştirilmiştir.

Modern versiyonlar, genellikle seramikten yapılmış bal peteği yapısının kanallarından geçen egzoz gazlarının iletildiği paslanmaz çelik bir odadan oluşur . Kanalların iç kısmı, alümina , seryum oksit ve platinoid  grubunun nadir metalleri olan en az üç "  değerli metali " birleştiren ince bir kristal tabakasıyla kaplanmıştır  : platinin kendisine ek olarak , paladyum ve rodyum da içerir. 228  ppt bir osmiyum . Tencerenin iç yapısı, katalizör elemanları ile egzoz gazları arasında geniş bir temas yüzeyi sağlayacak şekilde tasarlanmıştır . 1990'ların ortalarında, bir katalitik konvertör 3 ila 7 g platin ve 0.5 ila 1.5  g rodyum içeriyordu  .

Operasyon

Katalizör elementler, egzoz gazlarının en toksik bileşenlerini ( karbon monoksit , yanmamış hidrokarbonlar , nitrojen oksitler ) daha az toksik elementlere (su, karbondioksit ve nitrojen ) dönüştürme eğiliminde olan kimyasal reaksiyonları tetikler veya vurgular .

Her biri kullanılan yakıtın yapısına göre uyarlanmış iki ana tip katalitik konvertör vardır.

1. benzinli motorlar için sözde üç yollu katalizör ;
2. dizel motorlar için bir partikül filtresi ile ilişkili olsun ya da olmasın , iki yönlü katalizör olarak adlandırılan katalizör .

Üç yollu katalizör

Aynı anda üç reaksiyona neden olur:

1. Azot oksitlerin azot ve karbon dioksite indirgenmesi: 2NO + 2CO → N 2 + 2CO 2
2. Karbon monoksitlerin karbondioksite oksidasyonu: 2CO + O 2→ 2CO 2
3. Yanmamış hidrokarbonların (HC) karbon dioksit ve suya oksidasyonu: 4C x H y + (4x + y) O 2→ 4xCO 2+ 2yH 2 O

Konvertör yalnızca 400  ° C civarında etkilidir , bu da katalitik konvertör süresinin yeterince ısınmasına izin vermeyen kısa yolculuklarda (özellikle şehir içinde) neden çok verimli olmadığını açıklar.

Oksidasyon reaksiyonları (güçlü bir oksijen mevcudiyeti gerektirir) ve indirgeme (zayıf bir oksijen mevcudiyeti gerektirir) çelişkilidir. Yalnızca yanma sırasındaki hava miktarı optimalse aynı anda meydana gelirler. Bu, motor yönetim bilgisayarına enjekte edilecek yakıt miktarı hakkında bilgi veren lambda sensörü tarafından sağlanır .

Bu tip katalizörün yüksek sıcaklıklarda bir yan reaksiyonu :

2NO + CO → N 2 O + CO 2Lambda sondası Son model yakıt miktarı kontrol eden bir elektronik bilgisayara bağlı ( “lambda” olarak adlandırılır), bir çift oksijen sensörü ile donatılmış olan motora enjekte edilmesi (ideal hava / yakıt oranı 14.7 / 1 ). Yakıt oranı artarsa, karbonmonoksit (CO) ve hidrokarbon (HC) emisyonları da artar, azalırsa (fakir karışım), azot oksitlerin (NO x ) oranı ve dolayısıyla olasılık artar. ozon üretimi ve muhtemelen PAN'lar (dolaşım tarafından üretilen başka bir oksidan türü olan peroksiasetil nitrat); Tampon bileşikleri Bunlar, fazla olduğunda az miktarda oksijen depolayarak gazların bileşimindeki değişikliklerin etkisini sınırlamak için desteğin alüminasına eklenen bileşiklerdir ( rodyum , ancak her şeyden önce seryum oksit ) .

İki yönlü katalizör (dizel motor)

1990-2000 yıllarında satılan otomotiv katalizörleri, karbon monoksit (CO) ve yanmamış hidrokarbonları (HC) karbondioksite (CO 2) ve su (H 2 O), dizel yakıtın partikül kütlesini azaltırken .

İyileştirmeler ve Eğilimler ( AECC'ye Göre )

• Yeni " hızlı çalıştırma " katalizörleri   , daha düşük egzoz sıcaklığında ve dolayısıyla kısa yolculuklarda (gittikçe daha sık) çalışmalarını iyileştirir.
• Katalizörler, alt tabakalarına daha iyi sabitlenir ve yüksek sıcaklıklara ve titreşimlere özgü genleşmelere daha dayanıklıdır. Motora daha yakın montaja izin vererek katalizörlerin kullanım ömrünü uzatırlar
• Aktif değerli metallerin bileşimi aşağıdakiler sayesinde iyileştirilmiştir:
  1. katalitik metallerin (değerli metaller) kristalitlerinin kararlı bir dağılımına
  2. 1000  ° C'ye kadar geniş bir yüzey için bir emprenye tabakasına .
• İyileştirilmiş bileşenler (emdirilmiş yüzeyi stabilize eden oksijen deposu), üç yollu cihazın hava / yakıt "penceresini" optimize eder . Bir sistem, katalizörün durumu hakkında bilgisayar pilotunu geri besler ( OBD kendi kendine teşhis sistemi ).

• Alt tabakalar da ilerliyor;
  • 1974 olarak, seramik substratlar kesitinin kare inç (CPSI) 200 hücrelerinde (31 hücre / cm yoğunluğa sergiledi 2 duvar 0.012 kalınlık için)  " ya da bir inç (0.305 12 binde  mm ).
  • 1970'lerin sonlarında, ultra ince paslanmaz çelik yapraklarından türetilen substratlar, yüksek hücre yoğunluğu elde etmek için 0,05 mm kalınlığını aşmaz  .
  • 1980'lerin başında, hücre yoğunluğu iki katına çıktı ( 400  cpsi ), duvar kalınlığı% 50 azaltıldı (bir inçin 6 binde birine kadar). Bunu 400, 600 ve 900  cpsi'lik alt tabakalar izledi, duvarlar neredeyse 0,05 mm'ye (bir inçin binde biri kalınlığında) düşürüldü  , ancak bunların dayanıklılığının kullanımla doğrulanması gerekecek .
  • 2009 yılında, karmaşık iç yapılarda ince duvarlar için (0,025  mm'ye kadar ) 800 ve 1000  cpsi'lik alt tabakalar kullanıldı .

Standartları karşılamak için, bazı üreticiler soğutulmuş egzoz gazlarını motora geri gönderir veya daha iyisi (verimlilik açısından), kimyasal olarak saf üre ve suyun % 32,5'ini (ek tanklar gerektirir ) enjekte eder .

Mevcut garantiler ve tavsiyeler 150.000 km'lik bir ömür  , üreticiler tarafından aşağıdaki koşullar altında garanti edilmektedir:

• Yanmamış yakıtın egzozda dışarı atılmasına neden olan, katalizörün sıcaklığını artıran ve alt tabakanın erimesi ile bozunmaya neden olan riskleri artıran "bebek arabası" çalıştırmalarından kaçının ;
• ateşlemeyi düzenli olarak kontrol edin ( bujiler , kablo demeti), "tekleme" aynı olaya neden olur;
• asfalt veya bozuk yollardan kaçının, katalitik konvertöre zarar vermekten veya çarpmaktan kaçınmak için kaldırımlara tırmanmayın veya hız tümseklerini çok hızlı geçmeyin;
• üretici tarafından önerilen şekilde bakım ve yağ değişiklikleri yapın.

Aday Üreticilerin hala birkaç noktayı iyileştirmesi gerekiyor:

• Azotlu deşarjların daha iyi bir muameleye tabi tutulması için soğuk çalıştırma anında (araç en çok kirlendiğinde) kataliz, çünkü bu bileşikler yağmurların asitleşmesine, çevrenin ötrofikasyonuna veya sera etkisine ( nitröz oksit (N 2 o) güçlü bir sera gazı olarak, bir küresel ısınma potansiyeli 100 yıl atmosferde harcanan sonra yine 298 kat tekabül CO 2).
• daha ucuz, daha az nadir veya daha verimli katalizörler (örneğin: CeO2 - ZrO2 nanokristalleri kullanılarak heterojen kataliz ) veya CeO2 veya ZrO2 .
• Ortamdaki toksik nanopartiküllerin veya mikropartiküllerin kaybını sınırlayın veya durdurun
• katalitik konvertörlerini ve içlerinde bulunan değerli metalleri geri dönüştürmenin zaten mümkün olduğunu bilerek bileşenlerin daha iyi geri dönüştürülebilirliği.

Çevresel etkiler, olumlu ve olumsuz

1990'ların sonundan bu yana artan motorlu taşıt sayısıyla ve hava kirliliğini sınırlamak için karşı karşıya kalan birçok ülke, benzinli ve / veya dizel motorlar için katalitik bir unsuru zorunlu hale getirmiştir . Bununla birlikte, araçlar her zaman daha çoktur, artan mesafeler kat ederler ve bazı kirleticiler katalizörler tarafından arıtılmaz. Son olarak, bazı katalitik dönüştürücüler zayıf bir şekilde yaşlanıyor ve çevrede içeriklerinin bir kısmını kaybedebiliyor gibi görünüyor. Bu metaller değerli olmalarının yanı sıra kirletebilirler. Katalitik konvertörler ayrıca egzozda bir basınç düşüşü yaratır ve motorun verimini düşürerek tüketimini artırır.

Olumlu etkiler

Katalize kaplar, 3 kirletici emisyonu azaltmıştır: karbon monoksit (CO, toksik), nitrojen oksitler (ozonun öncülleri) ve yanmamış hidrokarbonlar (kirleticiler ve bazen mutajenler ve kanserojenler) ve dolaylı olarak kurşun (kurşunsuz yakıtları tercih ederek)

Sistem sınırlamaları

Kataliz, egzoz gazlarının kirlenmesi ile ilgili tüm sorunları çözmez ve yenilerini yaratır:

• katalizör yalnızca yaklaşık 400  ° C'nin üzerinde etkilidir , bu sıcaklık genellikle yalnızca 10 ila 15 kilometre sürüşten sonra ulaşılır. Bununla birlikte, zehirli gaz emisyonlarının en yüksek olduğu başlangıç ​​aşamasındadır. Bu sorunun üstesinden gelmek için Emitec, Alpina ve BMW 1990'larda elektrikle ısıtılan bir katalitik konvertör geliştirdi . Elektrik direnci katalitik konvertörün hızlı araç çağrılacak sağlayan, kendi çalışma sıcaklığına katalitik dönüştürücü getiren, motor başlatıldıktan hemen sonra elektriklendirilir düşük emisyonlu bir araç . 1995 yılında Alpina , böyle bir pota ile donatılmış ilk üretim aracı olan BMW 750i'yi temel alan B12 5.7 E-KAT sedan'ı piyasaya sürdü . 1999'dan itibaren BMW, 750i'sini bu ısıtmalı katalitik konvertörle donatıyor;
• büyük kirleticiler arıtılmaz: üç yollu katalizörün çalışma sıcaklığı N 2 O oluşturan bir yan reaksiyona neden olur, güçlü bir sera gazıdır ve açıkça CO 2'yi tedavi etmez, doğal yanma kalıntısı . Bu nedenle bunlar, üretilen ve / veya arıtılmayan iki sera gazıdır;
• kurşunun değiştirilmesi  : Oktan sayısını artırmak için kullanılan kurşun , katalitik konvertörleri yok ettiği ve ciddi dezavantajları nedeniyle değiştirilmiştir (kurşun bozunmaz ve bir kurşun zehirlenmesi faktörüdür ). Ancak , " anti-patlayıcı" olarak kurşunun yerini almış olan benzen ve bazı ağır metaller (örneğin kurşunsuz yakıtları destekleyemeyen araçlarda katkı maddesi olarak manganez )  (benzenin büyük bir kısmı artık benzer anti-patlayıcı özelliklere sahip alkollerle değiştirilmiştir) başka ekolojik sorunlar ve sağlık sorunları ortaya çıkarır (benzen kanserojendir ) ve bunlar havada, kentsel çevrede ve işlek yolların çevresinde giderek daha fazla mevcuttur;
• Değerli metallerin neden olduğu yeni kirlilik: Amerikan bilimsel dergisi Environmental Science and Technology tarafından alıntılanan çalışmalara göre - paradoksal olarak - katalitik dönüştürücülerden gelen ağır metaller zaten çevreyi yerel olarak ve hatta karda ve kutup buzunda kirletiyor (kutup bölgelerinde 100 kat daha fazla serpinti, yirmi yılda çok güçlü bir artışla). Saksılar, aşındırıcı ve kirlilik akışına, sıcaklık ve basınçta sık değişimlere, termal şoklara ve titreşimlere maruz kalmaktadır, bu da kullanılan ağır metallerin bir kısmının neden yavaş yavaş destekten yırtıldığını ve egzoz gazlarıyla dışarı atıldığını açıklamaktadır.
  Otomotiv katalitik konvertörleri Amerika Birleşik Devletleri'nde 1975 civarında ve 1980'lerin sonunda Batı Avrupa'da ortaya çıktı. Artan miktarda platin , rodyum ve paladyum yayarlar ve bunlar, örneğin yol kenarlarındaki çayırların çimenlerinde veya Roma gibi büyük bir şehrin sakinlerinin idrarında bulunur. Bu bulgular nüfusun büyük kısmı da IRSN hepsinden önemlisi mobil göre buna (maruz kaldığı önerebilir platinoid elemanları , çevrede "paladyum-107" muhtemel bir izleyici olarak hizmet etmek, n incelenen olmamıştı bakış açısından radyoekoloji ). Bir zamanlar çevremizde nadir bulunan bu metaller, günümüzde zengin taşra yollarının tozlarında, bazen platin cevherinden daha yüksek oranlarda bulunur (kaynak: P r Claude Boutron ).
  Yerel ve küresel kirlilik: Ana egzoz gazlarının aksine, ağır metaller ne biyolojik olarak parçalanabilir ne de parçalanabilir. Sadece geçici olarak toprakta, çökeltilerde veya bitkilerde depolanabilirler . Bu fenomen yeni ve çok az üzerinde çalışılmıştır: gıda zincirlerinde güçlü bir şekilde biyolojik olarak birikip biriktirilip biriktirilemeyecekleri henüz bilinmemektedir. Bir çalışmada ölçülen platin , rodyum ve paladyum ve buz çekirdek merkezinde toplanmış ve kar Grönland . "Platin, rodyum ve paladyum seviyelerinin, 1990'ların ortalarında düşen karda, 7000 ila 8000 yıl öncesine ait buzda olduğundan 100 kat daha yüksek olduğu" ve "bu seviyelerde ani bir artış olduğu gösterilmiştir." yıl ” bu da katalizin işin içinde olduğunu gösteriyor. Çok daha az sanayileşmiş ve nüfuslu olmasına rağmen Antarktika ve güney yarımkürenin de etkilenip etkilenmediğini
  görmek için analizler yapılıyor . Bu kirliliğin kaynağı kanıtlanmış ve tartışılmaz görünüyor, çünkü Grönland'ın son karında ölçülen bol platin ve rodyum oranı , katalitik egzoz konvertörlerinin çıkışında ölçülenle aynı. Bu metaller bu nedenle zaten Kuzey Kutbu'na kadar havada dolaşıyor . 2001'de yayınlanan bir Alman araştırmasına göre, platin 1998 yılına kadar rodyumdan daha fazla mevcuttu ve Almanya'da varlığı, ortam havasındaki ve tozdaki rodyumunkinden daha hızlı artıyor ve bu, 1988'de otomotiv katalitik konvertörlerinin piyasaya sürülmesinden bu yana. 10 yılda (1988'den 1998'e) bu metallerin ortam seviyelerinde güçlü ve düzenli bir artış göstermektedir. Daha doğrusu, bu malzemelerin hava içerikleri 1998'de 1988'de platin için 46 kat ve rodyum için 27 kat daha yüksekti ve katalitik konvertörlerin sayısının artması göz önüne alındığında, o zamandan beri daha da arttığı varsayılabilir. Plakası 1998 kalan metal kabul Oranları ( 147 ug · m -3 bir maksimum ortalama 246 ug · m -3 1998) bir kılavuz değerinin altında 15 000 pg · m -3 (konsantrasyonu bir mesafede Mevcut epidemiyolojik verilere (katalizör üreten veya kullanan fabrikaların çalışanlarının incelenmesi) göre kayda değer bir sağlık riski kabul edilmektedir, ancak bu çalışmalar nadirdir, çok küçük parçacıkları ilgilendirmezler ve katalizörler arasında sinerjik etkilerin mümkün olup olmadığını araştırmazlar. veya diğer kirleticilerle veya örneğin fotokimya yoluyla ikincil etkiler açısından ;
  
     
• osmiyum kaynaklı kirlilik (katalizör olarak veya katalitik platinoidlerde safsızlık olarak zayıf bir şekilde bulunur; eski katalitik dönüştürücüler için 600 ila 700 ppt oranında ve en son modeller için çok daha az olasılıkla). Bu nadir metal oksitlenmiş haliyle uçucudur ve bu da çok toksiktir  :
  • bu osmiyumun küçük bir yüzdesi partikül formunda kaybolur (egzoz gazlarıyla dışarı atılır, yollarda birikir ve muhtemelen yağmurlar tarafından yıkanır),
  • muhtemelen çok daha büyük olan başka bir kısım gaz halinde kaybolmuştur . Laboratuvarda, osmiyum oksidin uçuculuğunun yüksek olduğu gösterilmiştir; Katalitik konvertörlerdeki osmiyumun yaklaşık% 95'inin buharlaşması ve havada dağılması, çağdaş otomobilleri (2000-2009 yıllarından itibaren) radyojenik olmayan osmiyum kirliliğinin ilk büyük ve gezegensel kaynağı haline getirecek kadar yeterli. Bu dan 3'e kadar 126  ug / m 2 , özellikle de en dolaşan yol ağları yakınında, bu şekilde her yıl da verilebilir (örneğin, New York gibi büyük aglomerasyonlar yayılan edilebilir) osmiyum. Biz 1 ug / m bunları örneğin karşılaştırmak Bu yataklar önemlidir 2 / tevdi osmiyum yıl ile doğal kaynaklı (toprak erozyonunun, volkanizmanln meteor) toz. Bu osmiyum biyolojik olarak parçalanamaz ve halihazırda envantere alınmış diğer nadir diğer antropojenik kaynaklardan gelenlere eklenir ve halihazırda su ve çökeltilerde önemli miktarlarda buluyoruz. Havadaki veya sudaki ortalama ömrü bilinmemektedir, ancak çok reaktif ( hiperoksidan ) bir molekül olduğu için, buhar formunun (en toksik) nispeten kısa bir ömre sahip olduğu varsayılmaktadır. Ekosistemlerin yaşayan bölümlerindeki ( besin zinciri ) döngüsünü bilmiyoruz , ancak tortulardaki birikimi zaten ölçüyoruz. Örneğin, Kanada'nın batı kıyısındaki anoksik bir fiyort olan Saanich Girişinde çökeltilen metaller , paleo-okyanusların (Senozoik ve kısmen de olsa) belirli jeotektonik ve iklim olaylarını karakterize eden 187 Kemik / 188 Kemik eğrisini yapmak için incelenmiştir. Mesozoik). Muhtemelen deniz osmiyumundaki fiyordun zenginleşmesinin zayıflığından dolayı orada osmiyum miktarları düşüktür, ancak son tortu katmanlarının az miktarda Osmiyum ( izotopik bileşimi olan 55-60 ppt) içerdiği fark edilmiştir. şu anki okyanusunkini yansıtmıyor, ancak radyojenik olmayan osmiyumun (detritik ve / veya çözünmüş) yerel bir katkısını öneriyor. Bu osmiyumun, daha eski ve preantropik tabakalarda korunanla kalitatif (izotopik) ve kantitatif karşılaştırması, Bu radyojenik olmayan osmiyumun insan kaynaklı olduğunu ve daha özel olarak otomotiv olduğunu, çünkü otomotiv yakıtlarından elde edilen bu fiyort tetra-etil kurşunun yüzey çökeltilerinde de buluyoruz (1930'dan 1980'e kadar) Bu kurşunun izotopik imzası şunu gösteriyor: Bu fiyort, Kuzey Amerika otomobil filosundan kaynaklanan atmosferik kurşunun serpintisinden büyük ölçüde etkilenir),
  • Katalizörlerin osmiyum, egzoz borularının çalışma sıcaklıklarında gerçekte buhar fazına geçer: Bir deney, bir egzoz borusunun katalitik elemanının 330 saat boyunca bir fırında ısıtılmasından ibarettir (bir oranda yaklaşık bir yıllık kullanıma karşılık gelen süre 400  ° C'de günde bir saat , katalizörün çalışması için en düşük sıcaklık). Bu sıcaklıkta, osmiyumun% 75 ila% 95'i, katalitik substratı gaz formunda havaya geçmek için terk eder (OSO 4 ). Bununla birlikte, bir katalitik konvertördeki sıcaklık genellikle 500  ° C'yi aşar ve 1100  ° C'ye ulaşabilir . Bu nedenle yazar, normal kullanımda, katalizörde bulunan osmiyumun yaklaşık% 100'ünün havada kaybolabileceğini varsaymaktadır.
  • Yakın tarihli bir izotopik çalışma, bu kirlenmenin kar ve yağmur suyu için zaten büyük ölçüde küresel olduğunu, aynı zamanda antropojenik osmiyumdan kaynaklanan yüzey deniz suları için de olduğunu gösterdi.
• karbon nanotüplerin neden olduğu kirlilik. Katalitik dönüştürücüler, bozulduklarında karbon nanotüpleri havaya salarlar ve bu nanotüpler başkentlerdeki çocukların ciğerlerine gidebilir.

Sağlık için risk mi?

Katalitik dönüştürücülerin avantajlarını reddetmeksizin, çevrede bu dönüştürücüler tarafından kaybedilen metallerin etkileri ve özellikle türevlerin (özellikle oksitlerin) ve metabolitlerinin sağlık ve ekolojik etkileri konusunda toksikolojik ve ekotoksikolojik veriler eksiktir . bu metaller. Platin grubunun metalleri süspansiyon halindeki partiküllerde bulunduklarında aslında kimyasal olarak nötr değildir (bu yüzden iyi katalizörler yaparlar) ve özellikle ultra ince partiküller (1 um'den küçük) veya nanopartiküller halindedir. Katalitik etkileri, eşit ağırlıktaki malzeme için çok artırılmış bir temas yüzeyi ile takviye edildiğinde. Bu metallerden bazıları bu nedenlerle antikanser ilaçlar olarak kullanılır (örneğin oksitlenmiş bir platin formu için), ancak bazı kemoterapilerde saç dökülmesine neden olan ve daha yüksek dozda potansiyel olarak kanserojen olduğu için yan etkileri yoktur .

Almanca çalışma

Almanya'da yoldan 150  metre uzakta toplanan bir hava örneği , havada bulunan parçacıkların boyutlarını ve doğasını tam olarak belirlemeyi amaçlayan bir çalışmanın konusuydu:

• Bu numunedeki platin partiküllerinin yaklaşık% 75'i ve rodyum partiküllerinin% 95'i , çapı 2 um'den daha büyük ( çoğunlukla 4,7 ile 5,8  um arasında) partiküllerle ilişkilendirilmiştir . Moleküler ağırlık bu parçacıkların o kolayca süspansiyon haline olduğunu göstermektedir, ancak tortu havada oldukça hızlı bir şekilde ve daha az olasılıkla yeniden sinek kez bitki örtüsü toprak tarafından getirilmesini;
• kalan% 25 platin ve% 5 rodyum partikülleri, 2 um'den küçük ince veya ultra ince partiküller halinde mevcuttu ve bu daha zor çökelecektir. Süspansiyon halindeki platin partiküllerinin yaklaşık% 10'u ve Rh partiküllerinin neredeyse% 38'inin oldukça seyreltik bir asitte (0.1 molar) çözünür olduğu gösterilmiştir, bu da pulmoner mukoza zarlarını ve bariyerleri bağırsaktan kolayca geçebileceklerini düşündürmektedir . soluma ve / veya yutma.

Dahası, bu çalışmaya göre, platin grubu metallerden oluşan parçacıkların dörtte biri o kadar ince boyutta yayılır ki, hızla yere düşmek yerine süspansiyon halinde parçacıklar gibi davranmaları muhtemeldir. Ancak bunlar, fotokimyasal kirliliğe katkıda bulunabilen ve bitkiler, mantarlar veya bakteriler tarafından solunması veya biyo-entegrasyondan sonra canlı organizmalar üzerindeki etkileri, özellikle mikropartiküller şeklinde çok iyi bilinmeyen, katalitik gücü yüksek metallerdir . Bu çalışma için kullanılan malzemeler, muhtemelen bu örnekte bulunan nanopartiküllerin yüzdesini ölçmeyi mümkün kılmadı . Bununla birlikte, bu çalışma, egzoz boruları tarafından kaybedildiğinde bu metallerin en az dörtte birinin kolayca yıkanabileceğini ve emisyon kaynaklarından uzakta yeniden biriktirilebileceğini, rüzgarlar ve zayıf hava akımları tarafından uzaklaştırılabileceğini ( örneğin: siyah asfalt yollarda sık termal tırmanışlar) doğrulamaktadır . ). Bu ürünler değil gibi biyolojik olarak parçalanabilen , bunlar muhtemelen biyoyoğunlaşmaya ve / veya yakın topraklarda biriken yollarda ve içinde yer altı araba parkları ve onların hava delikleri yakın.

Katalitik konvertörlerin buhar formunda (osmiyumun en toksik oksitlenmiş formu) osmiyum kaybetmesi de endişe vericidir. Kerojen osmiyum ki önerebilir radyojenik osmiyum doğal zengin kaynağıdır biyoyoğunlaşmaya ama onun "doğal" döngüsü hala zayıf incelenmiştir.

Geçici sonuç; alternatif ve perspektifler

Yukarıda alıntılanan çalışmalar, otomobil kirliliğinin tüm gezegene çok hızlı yayıldığını doğruluyor, çünkü katalitik dönüştürücüler yeni ve şimdiye kadar zengin ülkelerde gelişti.
Çalışmalar, bu emisyonların sağlık ve çevre üzerindeki olumsuz etkilerini kanıtlarsa, yeni seçenekler ve zorluklarla karşı karşıya kalacağız:

- geliştirilmiş katalitik konvertör + filtre, - yeni yakıt (örneğin hidrojen , 50 ila 60 yıl içinde genelleştirmek isteyen İzlanda ve Amerika Birleşik Devletleri'nde zaten bir öncelik), - ulaşımın sınırlandırılması veya toplu taşımanın geliştirilmesi .

Dizel gibi bazı alternatifler incelenmiştir; Japon Daihatsu dizel ve 80 ila% 90 yok katalizörsüz olarak 2007 bir egzoz gazı arıtma University Osaka testi, azot oksitler CO dönüştürülmüştür CO üreten bir plazma tarafından (NOx) ve parçacıkların (PM), 2katalitik solüsyonlardan çok daha düşük bir maliyetle, bir sülfit solüsyonu ile çıkarılır .

Platinden daha uygun ve daha ucuz olan katalizörler ( 2008'de 2.000 $ 'a ulaştıktan sonra 2010'da ons başına 1.580 $  veya 31 gram  ) kimyagerler tarafından aranıyor:

• Bay Wei Li liderliğindeki General Motors'daki ( Warren , Michigan) araştırmacılara göre , stronsiyum ve paladyumla zenginleştirilmiş perovskit oksitleri (yaygın mineral), karışım içeren benzinli motorların gazlarını saflaştırmada en az platin kadar etkili olacaktır. . Perovskite oksitler, 10 yıldan fazla bir süredir katalizörler üzerinde çalışılıyor, Li ve ekibi, NO oksidanı olarak performansını önemli ölçüde geliştirmeyi başardılar; lantan-kobalt veya lantan-manganez perovskit atomlarının bir kısmını stronsiyum atomları ile ikame ederek. Palladyum, yakıtlarda bulunan kükürtün katalitik yapının zehirlenmesini önler. Stronsiyum ve paladyum mikro veya nanopartiküllerin toksisitesi sorunu devam etmektedir. Buna ek olarak, platin bir kısmı, yeterli derecede NO içine NO dönüştürmek için gerekli kalma görünmektedir 2 . Son olarak, paladyum platinden% 70 daha ucuzsa (2010 başlarında), nadir bir metal olarak kalır ve talebi keskin bir şekilde artarsa ​​fiyatı yükselebilir.
  
• NO için x , daha önce ABD'de pazarlanan bir (pahalı da ancak) ekolojik bir alternatif, amonyak aşağı kap sonları enjekte edilir (kolayca idrardan üretilebilir ucuz bileşen) üre stoku, kullanmaktır NO hangi reaksiyona girer x azot ve su buharı oluşturulması, fakat üre soğuk hava ve üre tankında sık doldurulmuş olmalıdır dondurma eğilimindedir.

Bilgi üzerine notlar

Formülleri menşeine, üreticisine ve aynı zamanda mevsime ve depolama süresine göre değişen yakıtların etkisi konusunda bağımsız bilim insanları ve yerel yönetimler mücadele ediyor. Bu endüstriyel olarak hassas kimyasal veriler ve çeşitli dağıtım bölgelerinde tüketilen miktarlar, üreticiler tarafından gizli bilgi olarak kabul edilir.

Ayrıca, özellikle bir filtrenin aşağı akışına yerleştirildiğinde veya ekipmanın iç yüzeyinden yırtılmış katalitik metalleri geri kazanabilen çok iyi filtrelerle takip edilmediğinde, endüstriyel tesisler, yakma fırınları vb. Donatan katalitik tesislerle ilgili sorular da ortaya çıkar.

Katalitik konvertörler, benzinle çalışan araçlar (iki litreden az deplasman) için zorunlu değildir. 1 st Ocak 1994bu nedenle basit bir tüp veya başka bir tüp ile değiştirilebilir, bu, benzinli otomobiller için teknik kontrolün geçerliliğini daha önce değiştirmez.1 st Ocak 1994 motor doğru ayarlanmışsa, diğer yandan 1990'dan itibaren iki litrelik deplasman zorunludur.

Notlar ve referanslar

1. Laurent Castaignède , Airvore veya ulaşımın karanlık yüzü; ilan edilmiş bir kirliliğin , eko-toplumun tarihçesi ,2018( ISBN  9782897193591 ve 289719359X , OCLC  1030881466 , çevrimiçi okuyun ) , s. 109-110 ve illüstrasyon kitabı s. 7
2. radyojenik olmayan izotopik bileşim ( 187 Kemik / 188 Kemik <0,2)
3. Fransızca özeti ait André Poirier Tezi; Re-Os ve Pb-Pb izotopik jeokimyası: çevresel ve meteoritik yaklaşımlar , ed. : Quebec Üniversitesi, Chicoutimi, Quebec Üniversitesi, Montreal, 2005
4. (inç) Fred Schäfer & Richard Van Basshuysen, Otomobil motorlarında Azaltılmış Emisyonlar ve yakıt tüketimi , ed. Spinger, 1995; sayfa 100)
5. Bakınız: Nasıl çalışıyor? , Fiches-auto.fr adresinden18 Ağu 2015, 25 Haziran 2019'da erişildi
6. Bkz: 4 - Kürekle ilgili teknik sorunlar , carbon-cleaning.com, 25 Haziran 2019'da erişildi
7. . Bugün, katalizörler sıcak motorun yanına, yani egzoz borularının manifolduna yerleştirildiğinden, çarpma riski daha düşüktür .
8. Radio RMC , 12 Eylül 2010 tarihli arabanızı yayınladı .
9. IPCC, 2007, AR4, böl. 2, s.  212
10. & Paolo Fornasiero tarafından Jan Ka; Gelişmiş otomotiv kirlilik giderme katalizörleri için nanoyapılı malzemeler  ; Katı Hal Kimyası Dergisi; Cilt 171, Sayılar 1-2, 15 Şubat-1 Mart 2003, Sayfa 19-29; 23. Nadir Toprak Araştırma Konferansı UC Davis Kampüsü'nden bildiriler, 13-16 Temmuz 2002 [özet]
11. J. Ka, P. Fornasiero & M. Graziani; Üç yollu katalizde CeO2 bazlı oksitlerin kullanımı ; Günümüzde Kataliz; Cilt 50, Sayı 2, 29 Nisan 1999, Sayfalar 285-298; doi: 10.1016 / S0920-5861 (98) 00510-0 ( özet )
12. "  Değerli metaller: çevreye duyarlı yatırım  " , Catalyst satın alımında ( 30 Haziran 2016'da erişildi )
13. "  Milestones  " , alpina-automobiles.com'da (erişim tarihi 5 Haziran 2015 )
14. Julian Edgar , “  Hoşçakal 12 volt ... merhaba 42 volt!  » , Otomatik hız,5 Ekim 1999( 2 Ocak 2012'de erişildi )  :“Mevcut BMW 750iL modeli, 428 amperlik (5,9 kW) şaşırtıcı bir maksimum elektrik yüküne sahip! Bu arabada, maksimum güç yükünün yarısından fazlası, katalitik konvertörlerin kısa süreli elektrikli ısıtmasından kaynaklanır ve ısıtma kullanılır, böylece hızlı bir şekilde çalışma sıcaklığına ulaşırlar »
15. J.-C. Gariel, IRSN Radionuclide 107 Pd dosyası , IRSN, 2002, PDF, 11 sayfa
16. Ticari platin tipik olarak, ton cevher başına yalnızca bir veya iki gram platin içeren nikel bakımından zengin cevherlerden çıkarılır.
17. liderliğindeki Fransız-İtalyan çalışma P r Claude Boutron sofistike analitik teknikler kullanılarak analizlere dayanarak Avrupa GRIP EUROCORE ve programların bir parçası olarak (Grenoble) ve Carlo barbante (Venedik), (ICP - MS yüksek çözünürlük).
18. 1988'den 1998'e kadar Almanya'da Havadaki Partikül Maddesinde Platin ve Rodyum Konsantrasyonları, Fathi Zereini, Clare Wiseman, Friedrich Alt, Jürgen Messerschmidt, Jürgen Müller ve Hans Urban, Environ. Sci. Technol. , 2001, 35, (10), s.  1996–2000 . özet
19. (tr) Williams GA ve Turekian KK. "Okyanuslara atmosferik osmiyum arzı" Geochimica Cosmochimica Açta 2002; 66 (21): 3789-91.
20. Smith I. C, Carson BL ve Ferguson TL (1974) Osmium: Çevresel Maruziyetin Değerlendirilmesi . Hakkında. Health Perspectives 8, 201-213.
21. (in) Farrauto Heck R. ve R. (1999) "Katalitik dönüştürücüler: son teknoloji ve perspektifler" Catalysis Today 51, 351-360.
22. (inç) Cynthia Chen ve Peter N. Sedwickb Mukul Sharmaa "Yağmurda ve karda küresel ölçekte antropojenik osmiyum Atmosferik kirliliği ortaya çıkarır" Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri 2009; 106 (19): 7724-8. DOI : 0.1073 / pnas.0811803106
23. Jelena Kolosnjaj-Tabi , Jocelyne Just , Keith B. Hartman ve Yacine Laoudi , "  Parisli Çocukların Havayollarında Bulunan Antropojenik Karbon Nanotüpler  ", EBioMedicine ,2015( DOI  10.1016 / j.ebiom.2015.10.012 , çevrimiçi okundu , 27 Ekim 2015'te danışıldı )
24. (inç) Fathi Zereini Clare Wiseman, Friedrich Alt, Jürgen Messerschmidt Jürgen Müller ve Hans Urban, "1988'den 1998'e kadar Almanya'da Havadaki Partikül Maddesinde Platin ve Rodyum Konsantrasyonları" Yaklaşık olarak. Sci. Technol . 2001; 35 (10): 1996–2000. DOI : 10.1021 / es001126z
25. (inç) Ripley MS, Park YR Lambert DD, LR Frick. “Duluth Kompleksini barındıran karbonlu pelitlerde Re-Os izotopik varyasyonları; mafik magma odaları ile ilişkili metamorfik ve metasomatik süreçler için çıkarımlar » Geochim. Cosmochim. Açta 2001; 65: 2965-78. DOI : 10.1016 / S0016-7037 (01) 00635-4
26. Kaynak: BE Japon 450 numaralı Japonya Fransız Büyükelçiliği / ADIT (9 Temmuz 2007)
27. Kim, CH vd. Science 327, 1624-1627 (2010); Makale  ; ChemPort
28. Pozitif ateşlemeli motorlu araçlardan egzoz emisyonlarının kontrolü (sayfa 5/12) utac-otc.com sitesinde

Çevresel etki hususları için ana kaynaklar:

• Buzul bilimi ve çevresel jeofizik laboratuvarı , Joseph-Fourier Üniversitesi (Bilim, teknoloji, tıp), Grenoble ve CNRS
• Venedik'teki Ca Foscari Üniversitesi Çevre Bilimleri Bölümü ve CNRS.

Ayrıca görün

İlgili Makaleler

• Egzoz
• Gevşeme potu
• Kataliz
• Afrika tüp
• Seçici katalitik indirgeme (nitrojen oksitlerin indirgenmesi)
• Çevre , Hava kirliliği
• Ulaşım , Mobil kaynak

Dış bağlantılar

• AECC (Katalizör Emisyon Kontrolü Derneği)  : Otomotiv emisyonlarını azaltma teknolojileri geliştiren Avrupalı ​​şirketleri bir araya getiren uluslararası dernek
• Katalitik konvertörleri geri dönüştürme hakkında
• Küresel sularda osmiyum ölçümü