FAP, EGR, SCR, AdBlue, catalitica… come funziona la lotta alle emissioni

Il  FAP è uno dei sistemi adottati per ridurre le emissioni prodotte dei motori che utilizzano combustibili fossili. Non è l’unico dispositivo montato sulle nostre auto, ce ne sono altri. Vediamo di capire a cosa servono, come funzionano e perché vengono utilizzati.

Il perché è semplice, inquiniamo troppo.

Oramai in Italia, in special modo nei periodi invernali, non puoi essere sicuro di poter circolare liberamente con il tuo mezzo. Sempre più comuni pongono limiti parziali o totali di circolazione.

Chi ha mezzi non recenti deve farci i conti, specie se viaggia per lavoro.

Il settore dei trasporti è da molti reputato il maggior responsabile della situazione attuale, a ragione o a torto. Per essere a norma con le sempre più severe leggi anti inquinamento, le case costruttrici sono costrette a correre ai ripari con svariati stratagemmi.

Ecco da dove nascono FAP, DEF, SCR, il sistema EGR, la “marmitta catalitica” e via dicendo. Vediamo da un punto vista tecnico ma comprensibile a tutti, quali sono state queste evoluzioni.

Considerando che la maggioranza dei veicoli utilizza combustibili derivati dal petrolio, che siano liquidi o gassosi, si deve fare il conto con le emissioni prodotte dalla loro combustione, eccezion fatta per il metano.

Precisiamo: una combustione ideale produce vapore acqueo (H2O) e anidride carbonica (CO2), che benché responsabile dei cambiamenti climatici non è assolutamente tossica.

Purtroppo quello che succede nella camera di scoppio dei nostri motori è ben lontano da essere una combustione perfetta.

Aggiungiamo che i combustibili contengono impurità (fino a non molto tempo fa nel gasolio c’era anche lo zolfo, responsabile delle piogge acide) e abbiamo come risultato l’immissione in atmosfera di sostanze inquinanti.

Sostanze che possono essere raggruppate in quattro famiglie:

⁃monossido di carbonio (CO)

⁃idrocarburi incombusti (HC)

⁃ossidi di azoto (NOx)

⁃particolato (PM10)

La CO2 non è nell’elenco per due motivi. Il primo è che non è tossica a differenza di quelli sopra. Il secondo motivo è che non è possibile ridurla. Bisogna farsene una ragione, l’anidride carbonica è il frutto di una combustione, se bruci qualcosa produci CO2. Quando va tutto bene…

Ad oggi il metodo più semplice e facilmente attuabile fin da subito per ridurre la CO2 emessa è riforestare, piantare alberi che assorbano quello che noi produciamo.  Noi abbiamo un progetto, si chiama DAPmenoCO2.

Perché si formano i gas inquinanti, le emissioni?

Si formano perché nei nostri motori non riusciamo ad avere una combustione ideale. In camera di scoppio abbiamo zone dove il carburante non brucia completamente e altre zone dove brucia a temperature troppo elevate.

Il risultato è una perdita economica e l’immissione in atmosfera di inquinanti tossici.

Semplificando si può asserire che gli HC nascono da una mancata combustione, il CO e il PM10 quando questa avviene ma è incompleta. Ultimi, ma non certo per importanza, gli NOx che sono sprigionati dalle alte temperature nel cilindro.

La produzione di tutti questi inquinanti si può ridurre sia agendo sulla combustione (affrontando la causa del problema), oppure lavorando sui gas di scarico e quindi rincorrendone i sintomi.

Quest’ultima pare sia la soluzione più gettonata…

Come funzionano i dispositivi preposti ad abbattere questi inquinanti?

Spieghiamo in maniera semplice e comprensibile a tutti come lavorano questi dispositivi.

Iniziamo da quello che è stato il capostipite di tutti, la marmitta catalitica.

 Il convertitore catalitico trivalente (volgarmente marmitta catalitica)

Precisiamo subito che non è un filtro di tipo meccanico come può essere quello delle sigarette o il filtro dell’aria di un aspirapolvere ma è uno strumento che tramite reazioni chimiche va a trasformare delle sostanze nocive in qualcosa di meno pericoloso e inquinante.

Internamente può essere realizzato in due modi: con molti finissimi fogli metallici arrotolati uno sull’altro per formare tanti piccoli canali, oppure con una struttura a nido d’ape in ceramica.

In tutti e due casi le superfici in questione vengono rivestite con tre metalli rari e quindi molto costosi: platino, palladio e rodio (i veri catalizzatori).

Un catalizzatore è una sostanza in grado di accelerare una reazione chimica che avverrebbe comunque ma a temperature e pressioni più elevate

Da qui il nome di marmitta catalitica, che grazie ai tre metalli soprammenzionati trasforma gli inquinanti (HC, CO e NOx) in sostanze meno nocive senza il bisogno di raggiungere temperature elevate.

Spiegato in modo molto sintetico all’interno della marmitta catalitica hanno luogo due reazioni chimiche, una riguarda il rodio che “strappa” gli atomi di ossigeno (O) agli ossidi di azoto (NOx) che quindi diventano dell’innocuo azoto (N2).

Il platino e il palladio cedono gli atomi di ossigeno strappati dal rodio al monossido di carbonio (CO) e agli idrocarburi incombusti (HC) e li trasformano in anidride carbonica (CO2) e acqua (H2O).

E’ per questa capacità di trasformare simultaneamente tre sostanze che la marmitta viene chiamate a tre vie, anche se sarebbe più corretto definirla ad azione trivalente.

EGR, Exhaust Gas Recirculation

Sistema che si occupa di ridurre le emissioni di NOx, gli ossidi di azoto che si formano per le alte temperature che si raggiungono in camera di scoppio.

Consiste nel rimettere in circolo parte dei gas di scarico, che non partecipando attivamente alla combustione non sprigionano calore quindi limitano la produzione di NOx.

Non è un metodo particolarmente apprezzato, sovente ha problemi e molti scelgono di escluderlo, nonostante sia una pratica illegale.

Bisogna dire che questo metodo, a differenza di tutti gli altri, cerca di risolvere il problema evitando che si producano troppi gas tossici invece che ridurne semplicemente gli effetti una volta prodotti.

Puoi approfondire a questo articolo: Il sistema EGR, benefici e costi

SCR, Selective Catalyst Reduction

Anche questo sistema ha come obbiettivo quello di abbattere gli NOx e per riuscirci utilizza un additivo particolare, chiamato AD Blue, che viene spruzzato sui gas di scarico. Puoi approfondire a questo articolo “AD Blue sulle nostre auto Euro 6

A differenza del metodo precedente che interveniva per limitare le emissioni di NOx, questo aspetta che il danno sia fatto e dopo interviene.

FAP/DPF, filtro anti particolato

Ce ne sono di due tipi, il FAP e il DPF, funzionano in modi differenti ma ottengono gli stessi risultati. Combattono i PM10, conosciuti come particolato o polveri sottili.

Sono sostanze molto pericolose perché sono così piccole che riescono a penetrare nel nostro organismo, veicolando ogni sorta di porcheria dannosa al nostro organismo.

Il PM10 è il residuo di una combustione non completa del gasolio.

Una volta, con i vecchi motori, si vedeva una bella fumata nera. Oggi con i sistemi ad iniezione diretta common rail, quelle particelle sono diventate praticamente invisibili in quanto sono di dimensione inferiore a 10 millesimi di millimetro (PM10).

Per correre ai ripari, a partire dall’anno 2000 le case automobilistiche (Peugeot e Citroen sono state le prime) hanno dotato i loro mezzi con il Filtro Anti Particolato (FAP).

Questo funziona come un vero e proprio filtro meccanico che trattiene quelle microparticelle che altrimenti si libererebbero nell’aria.

Viene da pensare che dopo un po’ di tempo questo si intasi andando a “tappare” il motore; questo non accade perché periodicamente il filtro viene pulito, rigenerato, bruciando le particelle imprigionate al suo interno.

Anche in questo caso si aspetta che il particolato venga prodotto e dopo lo si combatte. Qui c’è pure un’aggravante.

Il PM10 non viene trasformato in qualcosa di meno nocivo, viene trasformato in qualcosa di non regolamentato. Che è diverso, molto diverso.

Infatti il filtro anti particolato non fa altro che sminuzzare le molecole di carbonio che passano da un diametro di 10μm a qualcosa di ancora più piccolo e quindi ancora più pericoloso, con l’unica differenza che queste particelle non sono ancora fuori legge e quindi risulta tutto a norma…

Conclusioni

Bene, abbiamo visto a grandi linee come ci stiamo difendendo dagli effetti di bruciare, oltretutto male, i combustibili fossili per muoverci.

Bisogna ricordare che la produzione di tali sistemi di abbattimento emissioni ha comunque un impatto ambientale notevole.

Noi di DAP Fuel crediamo che la soluzione migliore sia quella di intervenire sulla fase di combustione per renderla il più vicino possibile a quella ideale.

Così facendo si evita di produrre gas inquinanti invece che nasconderli, oltretutto con un notevole risparmio di carburante.

Consumi ed emissioni sono strettamente correlati.

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Non mi serve sapere altro, conosco già DAP Fuel