Într-un articol anterior, am explicat ce se poate găsi în gazele de eșapament ale motoarelor cu ardere internă și cum industria a început să le facă mai puțin dăunătoare pentru mediu. Acest proces nu s-a oprit de atunci, pentru că, deși arderea benzinei și motorinei în timpul transportului rutier este în scădere, dezvoltatorii încă lucrează la diverse soluții de catalizator.
O astfel de realizare avansată în domeniu este catalizatorul SCR, care s-a dovedit a fi o astfel de descoperire încât este acum larg răspândit.

Prezentare
În anii 2000, au fost necesare idei noi pentru a face produsele de ardere ecologice ale motoarelor cu ardere internă. Motivul pentru aceasta a fost că standardele de emisii deveneau mai stricte la nivel mondial, așa că se temea ca designul clasic nu va mai fi suficient de eficient.
Deși industria auto japoneză este adesea criticată pentru că este mai pricepută la dezvoltarea lucrurilor inventate decât inovația absolută, catalizatorul SCR (Reducere catalitică selectivă) a fost folosit pentru prima dată de Nissan Diesel Corporation, și anume la camioane. Primul astfel de vehicul a fost introdus în țara lor de origine în 2004 sub numele Nissan Diesel Quon.

Trebuie să adăugăm că ideea în sine merge cu mult mai mult timp în urmă. Primul brevet legat de acest lucru este atribuit celor de la Engelhard Corporation din 1957, cu toate acestea, ei au oprit cercetarea relativ repede pentru că nu au putut să-l folosească în practică; pe de altă parte, japonezii au continuat munca și a mai durat o jumătate de secol pentru ca dispozitivul să fie folosit într-un vehicul disponibil comercial.
Deși standardele europene (Euro6) au fost considerate a fi în prim-plan, Agenția pentru Protecția Mediului din SUA (EPA) a dorit să urmeze acest lucru, ceea ce a creat o cerere aproape globală pentru catalizatorul SCR.

Primul vehicul catalizator SCR (Sursă: www.wikidata.org)

Scopul dispozitivului
Apariția motoarelor diesel nu a fost  fără intenție. În gazele de eșapament, cel mai dăunător produs de ardere pentru organismele vii este, fără îndoială, familia oxizilor de azot. Unele dintre acestea sunt otrăvuri deosebit de puternice, așa că este esențial să le neutralizezi înainte de a ieși din mașină în mediu.
Motoarele diesel se bucură de o atenție deosebită la această temă deoarece, spre deosebire de motoarele pe benzină, sunt controlate astfel încât funcționează întotdeauna cu o anumită cantitate de aer în exces.

De aici rezultă că în spațiul cilindrului intră mai mult aer și mai mult azot în fiecare ciclu de lucru decât ar fi justificat pentru arderea ideală, iar motorina este un propulsor de o calitate fundamental mai scăzută, astfel încât arderea nu poate fi perfectă. La sfârșitul procesului, în comparație cu motoarele Otto, în motoarele diesel este generată o cantitate semnificativ mai mare de oxid de azot, care este neutralizată într-o cantitate insuficientă de catalizatorii clasici.
Sarcina principală a dispozitivului este reducerea acestor compuși.

Structură și funcționare
Catalizatorul SCR folosește ajutor extern pentru procesele de reducere. În vehiculele echipate cu acest dispozitiv, pe lângă rezervorul de combustibil există un alt rezervor, unde este depozitat așa-numitul lichid AdBlue. Nu este altceva decât o soluție apoasă 32,5% de uree (H2N-CO-NH2). Rezervorul este echipat cu un senzor de nivel, o pernă de încălzire și un senzor de temperatură.
O unitate de dozare controlată electric livrează materialul din rezervor la injector printr-o bobină de încălzire și filtre, care apoi atomizează cantitatea adecvată în catalizator.
Injectorul are o supapă electromagnetică. Deschiderea și închiderea sunt controlate de DCU (Dosing Control Unit), adică semnalul electric de dozare - controlat pe lățimea impulsului, deja menționat, creează comunicarea între ele.
Unitatea este înconjurată de o carcasă metalică și este răcită de lichidul AdBlue care circulă.
Sistemul monitorizează temperatura în multe locuri: ureea începe să se descompună atunci când este păstrată la temperatura potrivită și se produce amoniac (NH3). Prin injectarea acestuia în catalizator, reducerea are loc cu oxizi de azot:

Pe lângă reacțiile principale, au loc și o serie de reacții secundare, evidențiind câteva dintre ele:

Eficiența de reducere este uimitor de mare: poate fi de peste 85%.În același timp, lichidul AdBlue necesită un sistem de dozare separat și o electronică de control separată, ca să nu mai vorbim că acest lichid nu poate fi reciclat: trebuie alimentat la fel ca și motorina, doar într-o măsură mult mai mică. În general, catalizatorul SCR utilizează 4-6% din cantitatea de motorină consumată, dar este important de menționat că și consumul scade în medie cu aproximativ 5%.

SCR are un catalizator de oxidare diesel separat (DOC), a cărui funcționare este foarte asemănătoare cu catalizatorul de oxidare clasic (de asemenea, transformă în principal hidrocarburile nearse și monoxidul de carbon în dioxid de carbon și apă), cu excepția faptului că sistemul complet, inclusiv această subunitate are o capacitate semnificativă de filtrare a particulelor. O problemă comună la motoarele diesel este formarea funinginei din cauza arderii imperfecte deja menționate - pe lângă catalizatorul SCR, un filtru de particule separat (DPF) ajută și procesul în care sistemul previne scăparea particulelor critice de funingine.

Distribuție și aplicații
Deși AdBlue într-un rezervor separat a ridicat îndoieli serioase cu privire la funcționalitatea sistemului, în cele din urmă, din cauza standardelor mai stricte și a lipsei unor idei mai competente, catalizatorul SCR a câștigat o piață uriașă. Deși nu este un accesoriu obligatoriu pentru vehicule, majoritatea motoarelor diesel de astăzi nu pot îndeplini fără el standardele de emisii.

Rezervor AdBlue cu capacul de umplere albastru (Sursă: www.wikipedia.org)

Pe lângă segmentul autoturismelor, s-au înăsprit și reglementările pentru vehiculele comerciale, astfel încât tehnologia a avut la fel succes pentru vehiculele din transportul rutier, agricultură și aproape toate celelalte domenii ca și pentru cel din autoturisme.
Deși au trecut douăzeci de ani și au ieșit la iveală multe idei noi, este în continuare lider de piață în rândul motoarelor diesel și se pare că nu ar fi ceva care ar putea înlocui catalizatorul SCR în viitorul apropiat.