Le soluzioni sostenibili alla ‘road pollution’

Il problema dell’inquinamento è sempre più sentito dai cittadini e dalle autorità politiche, sia in Europa che nei paesi extraeuropei, in particolare USA e Giappone. A causa del preoccupante aumento di inquinanti nell’atmosfera [ossidi di azoto e zolfo (NOx, SOx), idrocarburi (HC) aromatici ed alogenati), gas ad effetto serra (anidride carbonica, CO2, metano, CH4, protossido di azoto, N2O, ozono, O3) e particolato (PM)], le normative attualmente vigenti in Europa (Euro IV, Euro V) sono sempre più stringenti. Tra le principali fonti di inquinamento, sono ovviamente i veicoli alimentati da combustibili liquidi o gassosi derivati dal petrolio (come benzina, gasolio e GPL) ad essere particolarmente nocivi per la salute dell’uomo e dell’ambiente, proprio per la loro tendenza a produrre delle reazioni chimiche “impattanti” nella fase di combustione del motore.

Anche se in teoria, a seguito di una combustione idealmente perfetta di un combustibile fossile puro, si dovrebbe produrre soltanto vapore acqueo ed anidride carbonica per il “rilascio” in atmosfera, nella realtà purtroppo, la combustione nei motori è ben lungi dall’essere perfetta e completa, e gli stessi carburanti, dal canto loro, finiscono invece per contenere molte impurità (ad esempio lo zolfo) ed additivi, seppur in quantità minori rispetto al passato. Ed è in particolare per questo motivo che nell’atmosfera sono continuamente emessi inquinanti che possono essere raggruppati, dal punto di vista della loro regolamentazione, in quattro grandi “famiglie”: il monossido di carbonio (CO), gli idrocarburi incombusti (HC), gli ossidi di azoto (NOx) e, tipico dei motori Diesel, il particolato.

La produzione di questi inquinanti si può comunque ridurre:

1)      agendo sulla stessa natura dei combustibili,

2)      adottando degli opportuni accorgimenti tecnici nelle fasi di alimentazione e combustione nel motore

3)      adoperando degli efficienti catalizzatori (le cosiddette marmitte catalitiche) che, poste all’uscita dei gas di scarico emessi dal motore, siano in grado di abbattere in modo efficace ed alla più bassa temperatura possibile i gas incombusti (processo noto come “after-treatment”).

In questi ultimi anni, insieme al gruppo di ricerca dell’ISMN-CNR, ho in particolare focalizzato il mio interesse verso l’ottenimento di nuovi catalizzatori altamente attivi a bassa temperatura, al fine di abbattere il più efficacemente possibile le emissioni dei gas di scarico durante i primi minuti di funzionamento del motore dopo un avviamento a freddo. Inoltre, una speciale attenzione è stata rivolta dai ricercatori del ISMN all’utilizzo del metano quale combustibile meno inquinante da preferire alla benzina. Il metano (CH4), è infatti il più “semplice” degli idrocarburi, che non contiene idrocarburi aromatici e non dà luogo alla formazione di particolato (PM). Tuttavia, il metano stesso è una molecola ad effetto serra, 21 volte più potente nel trattenere il calore sulla terra dell’anidride carbonica. Pertanto, l’utilizzo del metano quale combustibile prevede la messa a punto di un efficiente sistema catalitico in grado di abbattere completamente le emissioni di metano incombusto provenienti dal motore. E’ in tale ambito che i ricercatori dell’ISMN-CNR (U.O.S. di Palermo) hanno studiato dei nuovi sistemi catalitici, più economici rispetto ai catalizzatori tradizionali, (a base di palladio e di oro), resistenti all’avvelenamento da SO2 e capaci sia di abbattere efficacemente le emissioni di monossido di carbonio a temperatura ambiente, sia di bruciare completamente il metano incombusto emesso nei gas di scarico di veicoli alimentati a gas naturale con temperature tra i 350-400 °C.

Questi risultati scientifici si inquadrano quindi nell’ambito di uno scenario mondiale che promuove sempre di più l’introduzione di nano-particelle d’oro nelle marmitte catalitiche e che acquistano grande rilevanza soprattutto sulla base di un recente brevetto statunitense della “Nanostellar” che introduce l’utilizzo di catalizzatori a base di oro nei veicoli diesel.

di Leonarda Liotta – Senior researcher ISMN-CNR