Emisiones del automóvil
Antes, las únicas partículas en las emisiones de los motores eran pequeñas gotas de combustible sin arder . Ahora que se ha aumentado mucho la presión y la temperatura en los cilindros para mejorar el rendimiento, también surgen los temidos NOx y partículas cancerígenas en ellas.
¿QUÉ SON LOS NOx?
Las emisiones de los vehículos se producen por el silencioso trasero. Dentro de su composición están los NOx. Lo forman un grupo de compuestos químicos que son óxidos de nitrógeno. Tanto el oxígeno como el nitrógeno son gases inocuos. Ambos están presentes en el aire, el problema es cuando se combinan.
En los motores de combustión, la mayoría de los NOx que se producen son en realidad dióxidos de nitrógeno (NO₂). Este es un gas muy peligroso para la salud. Además de que es irritante en sí mismo, si se combina con hidrógeno se transforma en ácido nítrico. Para evitarlo, es obligatorio desde hace ya años el incorporar un filtro anti partículas, encargado de atraparlas. Los motores de gasolina no generaban tantas partículas. A medida que se ha mejorado su rendimiento y sus presiones de trabajo, cada vez emiten más.
¿CÓMO SE PRODUCEN?
La temperatura es un factor importante a la hora de realizar una mezcla y en las reacciones químicas. Para que la reacción sea perfecta (para que toda la gasolina se mezcle con todo el aire), la proporción de aire y gasolina debe ser perfecta, es decir, un mol de moléculas de combustible tienen que reaccionar con un mol de moléculas de aire. El peso atómico de las moléculas de gasolina es 14 veces más grande que el de las de aire, por lo que para que reaccionen el mismo número de moléculas de uno y otro en este caso, la proporción es de 14 a 1.
Los motores de inyección directa de gasolina actuales generan elevadas cantidades de NOx y partículas. Es debido a las presiones y las mezclas pobres de combustible. A medida que los fabricantes tienen que extraer más energía de cada gota de combustible y reducir las emisiones de CO₂ aparecen otros productos en los gases de los motores de gasolina.
Los motores diésel, en cambio, no trabajan con una mezcla estequiométrica. Siempre funcionan con un exceso de aire, por eso consumen menos. La evolución de las mecánicas de gasolina es tratar de imitar el funcionamiento de los diésel para mejorar su rendimiento. En realidad, los motores de inyección directa de gasolina actuales funcionan como un diésel con mezcla pobre cuando vamos a punta de gas y pasan a funcionar con mezcla estequimétrica cuando aceleramos.
Para lograr que la mezcla explote cuando funciona con poco combustible, lo que se hace es aumentar la compresión en los cilindros y concentrar la gasolina cerca de la bujía. De forma que alrededor de la chispa tengamos una mezcla estequiométrica que sí sea inflamable y con cierta cantidad de energía.
Sin embargo, en el cilindro hay un exceso de aire que no llega a reaccionar por completo con el combustible, pero como se alcanzan unas temperaturas elevadas debido a las altas compresiones y a la energía de la explosión, empiezan a reaccionar algunos componentes del aire que, si tuviesen otra pareja con la que relacionarse no lo harían.
¿COMO ELIMINAR LOS NOx Y LAS PARTÍCULAS?
Para eliminar los NOx la solución es un catalizador especial. CATALIZADOR ES ALGO QUE FAVORECE UNA REACCIÓN QUÍMICA PERO QUE NO INTERVIENE EN ELLA. En el caso de los coches, es una pieza cerámica con mucha superficie expuesta al paso de los gases.
Las moléculas de NOx, los restos de combustible sin quemar, etc…. al estar en contacto con estos metales y con la temperatura que se acumula en el catalizador empiezan a interactuar con el oxígeno y otros gases presentes en el escape y se convierten en otras moléculas que no son nocivas, principalmente N₂, O₂ y CO₂. Para que haya suficiente «material» en el sistema de escape como para poder transformar todos los NOx en otras moléculas, se inyecta en el sistema de escape urea. Las partículas, como ya son sólidas, es más difícil hacerlas reaccionar. Así que lo que se hace es atraparlas en un filtro. Cuando éste está a punto de saturarse, se eleva la temperatura en el filtro para incinerarlas por completo.