SCR EURO 6/VI

NOx
Che cos’è l’SCR e a cosa serve

Per capire come mai le automobili diesel Euro 6 devono obbligatoriamente montare il catalizzatore SCR, prima adoperato solo sui camion, bisogna partire dalle basi del funzionamento dei motori diesel e considerare anche alcuni avvenimenti recenti del mondo dell’automotive.

 

Come funzionano i motori diesel?

Il motore diesel è una tipologia di motore a combustione interna che utilizza come carburante una miscela composta da aria (comburente) e gasolio (combustibile), e come principio di funzionamento quello della compressione. I motori diesel si definiscono infatti motori ad accensione per compressione (diversamente dai benzina che si definiscono ad accensione comandata). 

L’accensione del motore diesel avviene in quattro fasi:

  1. aspirazione: il pistone si abbassa e la differenza di pressione così generata all’interno della camera di combustione attira le molecole di aria dall’esterno; la valvola di aspirazione si apre e l’aria atmosferica entra attraverso cilindro;
  2. compressione: secondo il principio della compressione, un gas, se compresso, si riscalda. Quando la valvola di aspirazione si richiude, il pistone comincia a salire verso la testa del cilindro, comprimendo l’aria e provocando un aumento della pressione e della temperatura nella camera di combustione;
  3. iniezione: quando il pistone raggiunge la testa del cilindro, un iniettore rilascia il gasolio nella camera di combustione sotto forma di piccole goccioline e in quantità misurata; il combustibile assorbe il calore delle molecole di aria e si infiamma, avviando la combustione. La spinta generata dalla combustione fa scendere il pistone e il movimento innescato mette in rotazione le ruote del veicolo;
  4. scarico: la combustione genera una serie di gas residui composti da molecole non bruciate e sostanze altamente inquinanti, che vengono espulse dalla camera di combustione attraverso la valvola di scarico e poi rilasciate nell’ambiente attraverso il tubo di scappamento;

Questa tipologia di motore ha sicuramente dei vantaggi, tra cui minori consumi di carburante e maggiore rendimento; ma ha anche i suoi punti deboli, ad esempio è più rumoroso, più grande e produce più materia particolata (PM)  e più ossidi di azoto (Nox), due sostanze altamente inquinanti e pericolose per la salute umana.

 

Le normative per contenere i NOx

Per ridurre le emissioni di particolato le case costruttrici si sono adeguate già da tempo (Euro 4 – Euro 5) predisponendo sui motori diesel un sistema di post trattamento dei gas di scarico, il DPF.

Per i Nox invece, la normativa è diventata più severa dopo lo scandalo Dieselgate del 2015: in quell’anno l’Agenzia per la Protezione Ambientale degli Stati Uniti (EPA) denunciò Volkswagen per aver manipolato le centraline dei motori diesel di alcune autovetture in modo che rilevassero dei valori di emissioni Nox accettabili ai fini dell’omologazione, sebbene le emissioni reali su strada fossero significativamente maggiori. Lo scandalo coinvolse poi numerose altre case costruttrici in tutto il mondo e insieme a varie altre conseguenze, portò ad una maggiore attenzione sui controlli e il monitoraggio delle emissioni dei motori diesel.

Dal 2018/2019 (Euro 6d) la Commissione Europea ha introdotto l’obbligo di adottare un sistema di abbattimento dei Nox su tutte le motorizzazioni diesel.

 

Cosa sono i Nox e cosa fa l’SCR?

Per capire cosa sono i NOx, torniamo alla composizione della miscela combustibile + comburente con cui sono alimentati i motori diesel: aria + gasolio. 

Si tratta di una miscela povera, cioè una miscela dove la quantità di aria è superiore a quella ideale per bruciare totalmente il combustibile (il rapporto aria-combustibile nei motori diesel arriva anche a 25:1). L’aria atmosferica che entra nel cilindro è composta per il 78% da azoto, un gas di per sé inerte, per il 21% da ossigeno, che invece è comburente, e per l’1% da altri gas inerti.Durante la fase di compressione del ciclo diesel, a causa dei picchi di temperatura e di pressione, l’azoto e l’ossigeno reagiscono insieme e danno origine a diverse forme molecolari: monossido di azoto (NO), diossido di azoto (NO2), triossido di azoto (N2O3) e pentossido di azoto (N2O5). Genericamente per riferirsi a questi elementi si usa l’espressione NOx.

I NOx hanno conseguenze estremamente gravi sia per l’apparato respiratorio che per l’ambiente.

Per abbatterli, le case costruttrici hanno adottato un sistema di post-trattamento dei gas di scarico specifico solo per i NOx: si chiama Selective Catalytic Reduction, ovvero Riduzione Catalitica Selettiva (SCR).

 

Il sistema di Riduzione Catalitica Selettiva (SCR)

Questo sistema si basa sull’innesco di una reazione chimica di riduzione mirata dei NOx. L’agente riducente utilizzato è generalmente l’ammoniaca acquosa (NH3) o l’urea (CO(NH2)2). Dal momento che in alte concentrazioni queste sostanze possono risultare tossiche o irritanti, vengono solitamente diluite. Il prodotto di maggiore qualità e popolarità presente sul mercato è l’Ad Blue, costituito per il 32,5% da urea [CO(NH2)2] e per il 67,5% da acqua deionizzata.

L’Ad Blue è contenuto in un serbatoio che si trova a monte del catalizzatore SCR. Esso viene pompato nel flusso di scarico per mezzo di un dosatore; la quantità di Ad Blue iniettata  è stabilita dalla centralina del motore che a sua volta comunica l’informaziona alla centralina del serbatoio Ad Blue. A contatto con i gas di scarico ad alta temperatura, l’Ad Blue si trasforma in ammoniaca (NH3) la quale reagisce chimicamente con gli Ossidi di Azoto (NOx) “smontandoli” e generando due sostanze del tutto innocue: l’azoto (N) e il vapore acqueo (H2O). 

La riduzione avviene all’interno di un elemento ceramico poroso rivestito di Vanadio, a una temperatura di circa 265-425 °C, ed ha un’efficacia fino all’80%.

 

Leggi anche il nostro articolo sulle cause di intasamento dell’SCR
SCR EURO 6/VI
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