ما هو الديزل؟

الديزل هو وقود يستخدم على نطاق واسع ، لكن احتراقه ينتج عنه مركبات مسرطنة ضارة بالبيئة.

ديزل

الصورة: إيتارو

ما هو الديزل

الديزل هو وقود يستخدم في النقل البري والبحري للركاب والبضائع. في البرازيل ، تم حظر استخدام محركات الديزل في المركبات الخفيفة بموجب القانون منذ عام 1976 ، ويستخدم حاليًا في البلاد فقط في الشاحنات والحافلات ومركبات الجر 4 × 4 (والتي تشمل شاحنات البيك أب المتوسطة وسيارات الدفع الرباعي و عمليات الانتقال).

الديزل هو زيت مشتق من البترول. في تكوينها توجد ذرات من الكربون والهيدروجين وبتركيزات منخفضة من الكبريت والنيتروجين والأكسجين. الديزل أكثر كثافة (له سلسلة هيدروكربونية أطول) وأقل تطايرًا من المكونات البترولية الأخرى ، مثل البنزين ، مما يسهل فصله عن طريق التقطير.

افهم كيف يتم فصل الديزل عن الزيت في هذا الفيديو القصير.

في عملية الاحتراق ، تصدر محركات الديزل الغازات والجسيمات التي تقلل من جودة الهواء. تم تصنيف هذه الانبعاثات على أنها مسرطنة للإنسان من قبل الوكالة الدولية لأبحاث السرطان (IARC) ، المرتبطة بالأمم المتحدة. وخلصت الوكالة إلى أن التعرض العالي لانبعاثات الديزل يسبب سرطان الرئة.

ولأنه يحتوي على سلسلة هيدروكربونية أكبر ، فإن الديزل لديه طاقة تسخين أكبر (يولد مزيدًا من الحرارة عند الاحتراق). هذا يجعل المركبات التي تستخدم الوقود أكثر اقتصادا ، أي أنها تستهلك وقودًا أقل لكل كيلومتر يتم قيادته. ومع ذلك ، فإن هذا لا يضمن تقليل تلوث الهواء.

في محركات الديزل ، تكون مخاليط الهواء والوقود أقل تجانسًا من تلك الموجودة في البنزين. يعتبر الديزل وقودًا أقل تطايرًا ويتمتع محركه بخاصية التشغيل عن طريق الاشتعال التلقائي - وكلا السمتين تجعل الخلط صعبًا. هذا يعني أنه في محركات الديزل ، لضمان الاحتراق الكامل ، يجب أن يكون هناك هواء زائد في غرفة الاحتراق. في حالة عدم وجود هذا الفائض ، هناك انبعاث السخام وأول أكسيد الكربون (CO) والهيدروكربونات (HC) ، بسبب الاحتراق غير الكامل ، وهذا المحرك يلوث البيئة سبع مرات أكثر من البنزين.

الغازات المتولدة

تتكون الانبعاثات الصادرة عن محركات الديزل من الغازات والأبخرة والجسيمات. تشمل الغازات والأبخرة المكونة لثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون وأكاسيد النيتريك وثاني أكسيد النيتروجين وأكاسيد الكبريت وهيدروكربونات مختلفة - بعضها مركبات عضوية متطايرة. يمكن أن تتفاعل ملوثات الهواء هذه أيضًا مع بعضها البعض أو تخضع للتحلل الضوئي ، وتشكل ما يسمى بالملوثات الثانوية ، مثل الأوزون ، نترات البيروكسي أسيتيل ، من بين أمور أخرى.

وفقًا لدراسة ، فإن أكثر من 95٪ من الجسيمات الصلبة المشتقة من عادم محركات الديزل أصغر من 1 ميكرومتر مكعب (μm³ - الجزء المليون من المتر المكعب) مما يسهل استنشاقها واختراقها إلى الرئتين. ينتج الكربون الأولي (مادة جسيمية) السخام الأسود في الصورة أدناه.

الجسيمات المستنشقة والأوزون من العوامل الخطرة التي ، في المدن الكبرى في العالم ، تستمد 40٪ و 80٪ على التوالي من حرق الديزل بواسطة أسطول المركبات.

أكاسيد النيتروجين هي أحد المركبات التي تنبعث بتركيزات أعلى بواسطة محركات الديزل. تظهر دراسات الأنفاق أن هذه المحركات تنتج خمسة أضعاف أكاسيد النيتروجين مقارنة بمركبات البنزين ، وأن الشاحنات مسؤولة عن معظم انبعاثات الجسيمات.

تركيز الكبريت في الديزل هو أيضا مصدر قلق. وفقًا لدراسة ، إذا كان تركيز الكبريت في الوقود مرتفعًا ، فستكون انبعاثات الغازات الملوثة عالية أيضًا ، خاصة انبعاثات ثاني أكسيد الكبريت (SO2) وأكسيد الكبريت (SO3) ، مما يؤدي إلى الإضرار بصحة الإنسان. عند ملامسته للرطوبة الجوية ، يولد ثاني أكسيد الكبريت حامض الكبريتيك (H2SO4) ، والذي يساهم بشكل كبير في تكوين المطر الحمضي ، ويمكن أن يحمض التربة والمياه ، مما يضر بتطور الطحالب الصغيرة والحشرات.

المخاطر الصحية

يؤثر أكاسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين على الجهاز التنفسي مما يسبب نوبات ربو قصيرة المدى وتهيج مجرى الهواء وأمراض القلب والأوعية الدموية والجهاز التنفسي المزمنة طويلة المدى. يقلل ثاني أكسيد الكربون من قدرة الدم على حمل الأكسجين وتتسبب الجسيمات في حساسية الجهاز التنفسي ، فضلاً عن نقل الملوثات الأخرى مثل المعادن الثقيلة والمركبات العضوية المسببة للسرطان.

في عام 2002 ، أصدرت وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) تقريرًا حذر من مخاطر التعرض لفترات طويلة لأبخرة زيت الديزل. وفقًا للتقرير ، فإن استنشاق هذه المواد الجسيمية على المدى الطويل ، وكذلك أكاسيد الكبريت والنيتروجين ، يمكن أن يتسبب في الإصابة بالسرطان لدى البشر. في عام 2013 ، خلص إارك إلى أن انبعاثات محركات الديزل تسبب بالفعل سرطان الرئة ، وربما سرطان المثانة أيضًا.

وفقًا لباولو سالديفا ، الباحث في مختبر تلوث الغلاف الجوي في كلية الطب بجامعة ساو باولو (FM-USP) ، من بين الملوثات الأكثر ضررًا المواد الجسيمية. وفقًا للباحث ، تتراكم هذه الجزيئات في الحويصلات الرئوية ، مما يؤدي إلى تفاقم أمراض الجهاز التنفسي ، وتدخل إلى مجرى الدم ، مما قد يؤثر على الأعضاء الأخرى. في مدينة ساو باولو ، على سبيل المثال ، تشير التقديرات إلى أنه مقابل كل زيادة مقدارها 10 ميكروغرام لكل متر مكعب (ميكروغرام / متر مكعب) في تركيز الجسيمات القابلة للاستنشاق في الهواء (الدخان والسخام وما إلى ذلك) هناك زيادة. 1.5٪ في المستشفيات لأمراض القلب الإقفارية عند كبار السن وأكثر من 4٪ لأمراض الرئة لدى الأطفال وكبار السن.

التحكم في الانبعاثات

هناك بعض الإجراءات التي اتخذها القطاع العام والتي تهدف إلى تقليل انبعاث هذه الملوثات في الغلاف الجوي. من بينها ، يمكننا أن نذكر التفتيش البيئي للمركبة وبرنامج التحكم في تلوث الهواء.

التفتيش البيئي للمركبة

تم إنشاء الفحص البيئي للمركبة بهدف فحص انبعاثات الملوثات من السيارات. أثناء الفحص ، يتم إجراء اختبارات على نظام العادم للتحقق من مستويات الغازات والملوثات والضوضاء. الأمر متروك للولايات والبلديات لإجراء التفتيش.

برنامج التحكم في تلوث الهواء (Proconve)

في عام 1986 ، أنشأ المجلس الوطني للبيئة (كوناما) برنامج التحكم في تلوث الهواء بواسطة المركبات الآلية (Proconve) بهدف الحد من تلوث الغلاف الجوي من المصادر المتنقلة (السيارات) والسيطرة عليه. ثم تم تحديد المواعيد النهائية والحدود القصوى للانبعاثات والمتطلبات التكنولوجية للسيارات الوطنية والمستوردة.

تقدمات تكنولوجية

تم إنشاء العديد من التقنيات لتقليل توليد الغازات الملوثة بواسطة السيارات. إنها تساعد في جعل الوقود أنظف وإنشاء محركات منخفضة الانبعاثات. من بين الموجود منها ، يستحق البعض تسليط الضوء عليه:

المحفزات ومرشحات المواد الجسيمية

ظهرت هذه التقنيات لمعالجة و / أو الاحتفاظ بغازات العادم. يتكون المحفز من مادتين كيميائيتين (البلاديوم والموليبدينوم) ، والتي تتفاعل مع الغازات وتحولها إلى بخار الماء وثاني أكسيد الكربون والنيتروجين (غازات غير سامة). هناك أنواع مختلفة من المحفزات. يعمل مرشح المواد الجسيمية على تصفية بعض الغازات المتولدة أثناء الاحتراق في المحرك. بموجب القانون ، منذ عام 1983 ، يجب أن تحتوي جميع السيارات على محول حفاز. ومع ذلك ، لا تزال هناك مركبات تعمل بالديزل (مثل الحافلات والشاحنات) تتداول بدون محفزات جيدة ، نظرًا لتقدم عمر الأسطول.

حقن مباشر

تسمح هذه التقنية بحقن الوقود مباشرة في غرفة الاحتراق. وبالتالي ، يكون الخليط بين الهواء والوقود أصغر ويتم تخطي فترة الانتظار في مشعب السحب. في هذا النوع من المحركات ، يتم حقن الوقود في الجزء الأكثر سخونة من غرفة الاحتراق بأقل كمية من الهواء. تسمح الطريقة التي يتشتت بها الوقود داخل الحجرة بحرق أكثر انتظامًا وكاملة.

هذا الخيار للحقن المباشر لمحركات الديزل موجود منذ الخمسينيات من القرن الماضي ، قبل ذلك ، كان هناك حقن غير مباشر فقط ، حيث توجد غرفة احتراق أولية. تم تصميم هذه الحجرة الأولية لضمان أن الخليط بين الوقود والهواء المضغوط يتم بشكل صحيح.

يزيد الحقن المباشر من كفاءة المحرك ويقلل من استهلاك الوقود. ومع ذلك ، في محرك الديزل يمكن أن ينتج المزيد من أكاسيد النيتروجين كمنتج ثانوي للتفاعل. يحاول بعض صانعي السيارات حل هذه المشكلة من خلال تدابير مثل إنتاج محفزات محددة ، وإعادة تدوير غازات العادم ، من بين تدابير أخرى ، مما يزيد من سعر إنتاج المحرك.

في حالة تزوير فولكس فاجن - أصبح التأكيد على أن الشركة كانت تتلاعب بانبعاث الغازات الملوثة من محركات الديزل علنيًا - كانت انبعاثات أكسيد النيتروجين أعلى بما يتراوح بين عشرة أضعاف و 40 مرة من الحد الذي حددته وكالة حماية البيئة ( وكالة حماية البيئة) ، وتأكد أن أول 11 مليون سيارة لديها البرنامج الاحتيالي يعمل على محرك 2.0 توربوديزل بالحقن المباشر.

الديزل منخفض الكبريت

في عام 2012 ، فرض التشريع البيئي و Proconve 07 بدء عملية إنشاء واستخدام الديزل الذي يحتوي على نسبة منخفضة من الكبريت في تركيبته ، والديزل S10 و S50 - مع 10 أجزاء في المليون (جزء في المليون) و 50 جزء في المليون من الكبريت على التوالي - في البلاد . في غضون 20 عامًا ، انتقل الديزل في البرازيل من تكوين 13 ألف جزء في المليون إلى 10 أجزاء في المليون حاليًا. هذا ، جنبًا إلى جنب مع تقنيات المحرك ، يجعل مستويات الانبعاثات مماثلة لتلك الموجودة في أوروبا.

يقلل تركيز الكبريت المنخفض في الوقود من انبعاث أكاسيد الكبريت ويساعد أيضًا على تقليل انبعاث الملوثات الأخرى ، مثل أكاسيد النيتروجين والمواد الجسيمية. وذلك لأن ثالث أكسيد الكبريت المتولد في عملية الاحتراق يمكن أن يشكل حمض الكبريتيك عندما يتحد مع الماء. يؤدي هذا الحمض إلى تآكل الأجزاء المعدنية للمحرك. بمعنى آخر ، يهاجم الكبريت مكونات المحرك ، مثل المحول الحفاز ، ونتيجة لذلك هناك فقدان في الكفاءة في هذه المعدات.

تعتبر مبادرة تقليل محتوى الكبريت جيدة جدًا ، ولكن يجب تجديد الأسطول (في المحركات القديمة لا يحدث التأثير المتوقع) ، وكما ذكرنا أعلاه ، يجب أن يكون هناك فحص. اكتشف المزيد من التفاصيل حول محرك الديزل S10 و S50 في البرازيل.