Сначала дизельные автомобили испортили свою репутацию частицами сажи, а затем высокими выбросами оксида азота. Так экологичны ли владельцы новых бензиновых автомобилей? Не всегда, говорится в новом исследовании, проведенном учеными Empa: некоторые бензиновые двигатели с непосредственным впрыском выбрасывают столько же частиц сажи, сколько в прошлом нефильтрованные дизельные автомобили. Фильтры частиц могут исправить это.
Во всем мире каждую секунду с конвейера сходит три новых автомобиля - это 73 автомобиля и 18 миллионов грузовых автомобилей в год. Большинство работает на бензине. В промышленно развитых странах тенденция движется к так называемым двигателям уменьшения размера: меньше, но с непосредственным впрыском бензина и турбонаддувом. По словам производителей, эта технология не наносит вреда окружающей среде и позволяет экономить топливо. По оценкам экспертов, к 2020 году 50 миллионов таких бензиновых двигателей с непосредственным впрыском топлива будут эксплуатироваться на дорогах по всей Европе - самое время тщательно изучить коктейль выхлопных газов этих двигателей.
Весной 2014 года стартовал проект GasOMeP (Контроль выбросов органических, металлических и твердых загрязнителей из бензиновых автомобилей). В проект были вовлечены Институт Пауля Шеррера (PSI), Бернский университет прикладных наук, Университет прикладных наук и искусств Северо-Западной Швейцарии, несколько промышленных партнеров и Empa. Проект финансировался Центром компетенций ETH Domain по энергетике и мобильности (CCEM) и координировался химиком Empa Норбертом Хибом, который за последние 25 лет сделал себе имя, анализируя дизельные выбросы и изучая системы фильтрации.
Команда отобрала семь бензиновых автомобилей с непосредственным впрыском топлива, в том числе Mitsubishi Carisma (модель 2001 года, стандарт выбросов выхлопных газов Евро 3). Все остальные автомобили были построены в период с 2010 (VW Golf, Евро 4) по 2016 (Citroën C4, Евро 6b). Для сравнения также был включен текущий Peugeot 4008 (2013 г., Евро 5b) с дизельным двигателем и сажевым фильтром. Все автомобили были протестированы на основе цикла WLTP (Всемирная процедура испытаний легковых автомобилей), который станет обязательным для новых лицензированных моделей с сентября 2017 года (см. стр. 10).
Частицы сажи как троянские кони
Результаты были отрезвляющими: каждый из протестированных бензиновых автомобилей выбрасывал в 10-100 раз больше мелких частиц сажи, чем дизельный Peugeot. Под микроскопом частицы бензиновых двигателей были похожи по размеру на частицы сажи, из-за которых дизельное топливо получило дурную славу: первичные частицы размером от 10 до 20 нанометров, которые собираются в агломераты размером от 80 до 100 нанометров, прежде чем покинуть выхлопные газы..«После вдыхания эти частицы остаются в организме навсегда», - объясняет Норберт Хиб. Имеющиеся данные показывают, что они могут проникать через мембрану альвеол легких человека и, таким образом, попадать в кровоток.
Бензо(а)пирен - известный убийца курильщиков
Однако частицы - не единственная проблема, как хорошо понимает Хиб: «На поверхности частиц скапливаются жидкие или твердые химические токсины от процесса горения, в том числе полициклические ароматические соединения, которые затем могут переносить эти вещества в кровоток - как троянский конь». Мария Муньос, коллега Хиба из лаборатории передовых аналитических технологий Empa, внимательно изучила выбросы выхлопных газов автомобилей, испытанных в рамках проекта GasOMeP, и обнаружила продукт сгорания бенз(а)пирен, известное канцерогенное вещество, также обнаруженное в сигаретах. дым.
Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) считает вредной даже малейшую дозу бенз(а)пирена. ЕС установил лимит воздуха в один нанограмм на кубический метр. Было обнаружено, что уровни выбросов выхлопных газов в 1700 раз превышают этот предел. Или, другими словами, один кубометр выхлопных газов превращает до 1700 кубометров чистого воздуха в смесь, считающуюся канцерогенной по стандарту ЕС.
И снова дизельный автомобиль с сажевым фильтром показал себя намного лучше: в тесте Peugeot выбрасывал всего 45 нанограммов канцерогенных веществ - в 6 раз меньше, чем лучший из проанализированных бензиновых автомобилей.
Исследователи призывают к действию
Результаты проекта GasOMeP были представлены на конференции, состоявшейся в Академии Empa в конце марта. Вывод исследователей: сажевые фильтры устанавливаются в дизельных автомобилях и уже много лет предлагают передовые технологии; исходя из текущих данных, теперь они также должны быть обязательными для автомобилей с бензиновым двигателем.
«В настоящее время они не включают в себя наилучшие доступные технологии», - критикует Хиб, призывая к спешке: «Новым технологиям выбросов выхлопных газов, представленным на рынке, обычно требуется около 13 лет, чтобы стать полностью эффективными. Только тогда девять из десяти машин автопарка будут заменены. Таким образом, чем раньше сажевые фильтры станут обязательными для автомобилей с бензиновым двигателем, тем лучше будет для здоровья всех».