O que é um catalisador?
os gases poluentes são feitos de moléculas prejudiciais, mas os moleculares são feitos de átomos relativamente inofensivos. Por isso, se conseguíssemos encontrar uma forma de subir as moléculas depois de deixarem o motor de um carro e antes de elas serem bombeadas para o ar, podíamos resolver o problema da poluição—ou parte dele, de qualquer forma. É o trabalho que um catalisador faz.
Photo: An experimental new catalytic converteris tested under a car., Picture courtesy of Southwest Research Institute andUS Department of Energy / National Renewable Energy Laboratory (DoE/NREL).
estes dispositivos são muito mais simples do que parecem. Um catalisador é simplesmente um químico que faz com que uma reacção química vá mais depressa sem mudar no processo. É um pouco como um treinador de atletismo que fica do lado da pista e grita aos corredores para ir mais rápido. A diligência não corre em lado nenhum; ele fica ali parado, abana os braços e faz com que os corredores acelerem. Num catalisador, o trabalho do analisador consiste em acelerar a eliminação da poluição.,O catalisador é feito de platina ou de um metal semelhante, como paládio ou ródio.
um catalisador é uma grande caixa de metal, aparafusado na parte inferior do seu carro, que tem dois tubos saindo dele. Um deles (a “entrada” do conversor) é ligado ao motor e traz fumos quentes e poluídos dos cilindros do motor (onde o combustível queima e produz potência). O segundo tubo (“saída” do conversor) está ligado ao tubo de escape., À medida que os gases do motor sopram sobre o catalisador, as reações químicas ocorrem em sua superfície, quebrando os gases poluentes e convertendo-os em outros gases que são seguros o suficiente para explodir inofensivamente para o ar.
uma coisa muito importante a notar sobre os catalisadores é que eles exigem que você descarregue combustível sem chumbo, porque o chumbo no combustível convencional”envenena” o catalisador e impede-o de tomar os poluentes em gases de escape.o que acontece dentro do conversor?,
Foto: os engenheiros estão constantemente a tentar melhorar o desempenho dos conversores catalíticos, por exemplo, desenvolvendo catalisadores que funcionam de forma mais eficaz a temperaturas mais baixas. This is an example of a low-temperature oxidation catalyst made from tin oxide and platinum. Foto de CPL Bryant V cortesia do centro de pesquisa Langley da NASA (NASA-LaRC).
no interior do conversor, os gases fluem através de uma estrutura alveolar densa feita de Cerâmica e revestida com os catalisadores., A estrutura do favo mel significa que os gases tocam uma área maior de catalisador de uma vez, para que sejam convertidos mais rapidamente e de forma eficiente.Normalmente, existem dois catalisadores diferentes no conversor acatalítico:
- um deles aborda a poluição do óxido de azoto utilizando um processo químico chamado redução(remoção de oxigénio). Isso divide os óxidos de nitrogênio em gases de nitrogênio e oxigenação (que são inofensivos, porque eles já existem no ar em torno de nós).
- o outro catalisador funciona por um processo químico oposto chamado oxidação (adingoxigeno) e transforma monóxido de carbono em dióxido de carbono., Outra reação de oxidação transforma hidrocarbonetos não queimados no Escape em dióxido de carbono e água.
com efeito, três reacções químicas diferentes estão a ocorrer ao mesmo tempo. É por isso que falamos de catalisadores de três vias. (Alguns conversores menos eficazes realizam apenas as duas segundas reações (oxidação), então eles são chamados de catalisadores de duas vias.)Depois de o catalisador ter feito o seu trabalho, o que emerge dos gases de escape é o nitrogênio, oxigênio, dióxido de carbono e água (sob a forma de costura).
quão eficazes são os catalisadores?,
gráfico: eficácia dos catalisadores. Gatos fazem uma grande diferença para as emissões, com conversores de três vias dando um benefício adicional significativo sobre conversores de duas vias. Os números mostram poluentes em gramas por quilômetro a 80.000 quilômetros. Gráfico desenhado por Explicar que Stuff.com utilizando dados para serviços leves a gasolina veículos movidos a partir de US EPA (1990), citado na tabela 3.2 (página 75) de Poluição do Ar por Veículos a Motor: Padrões e Tecnologias para o Controle de Emissões, Faiz et al, Banco Mundial, 1996.,
catalisadores são projetados principalmente para reduzir a poluição atmosférica local imediata-ar sujo onde você está dirigindo-e este gráfico certamente parece sugerir que eles são eficazes. Mesmo assim, as pessoas às vezes questionam se são realmente tão verdes quanto parecem. É importante lembrar que eles reduzem as emissões ao invés de eliminá-las completamente.
um problema é que eles só realmente funcionam a altas temperaturas( acima de 300 ° C / 600 ° F ou mais), quando o motor teve a chance de aquecer., Os primeiros tipos de catalisadores tipicamente levaram cerca de 10-15 minutos para aquecer, então eles foram completamente ineficazes para os primeiros quilômetros/milhas de uma viagem (ou qualquer parte de uma viagem muito curta).Conversores modernos aquecem em apenas 2-3 minutos; mesmo assim, emissões significativas ainda podem ocorrer durante este tempo.
carta: os catalisadores só se tornam eficientes a altas temperaturas de funcionamento. Este gráfico mostra a eficiência de um dispositivo típico na conversão de monóxido de carbono a uma gama de temperaturas diferentes., Os óxidos de azoto são convertidos com uma eficiência ligeiramente superior e os hidrocarbonetos com uma eficiência ligeiramente inferior. A altas temperaturas, o monóxido de carbono é convertido com a menor eficiência dos três.outra questão é se aumentam as emissões de gases com efeito de estufa. Pensamos no dióxido de carbono como um gás seguro, porque não é tóxico em concentrações diárias. No entanto, não é totalmente inofensivo, porque agora sabemos que é a principal causa do aquecimento global e da mudança climática., Alguns acreditam que os catalisadores pioram as alterações climáticas porque transformam o monóxido de carbono em dióxido de carbono. Na verdade, o monóxido de carbono que o seu carro produz acabaria por se transformar em dióxido de carbono na atmosfera por si só, de modo que um catalisador não faz diferença nesse ponto: ele simplesmente reduz o monóxido de carbono um carro bombas para a rua enquanto ele conduz, melhorando a qualidade do ar local.
mas quando se trata de mudança climática, auto engenheiros e ambientalistas há muito tempo apontaram outro problema sério., Embora os gatos ativar a maioria dos óxidos de nitrogênio em nitrogênio e oxigênio, eles também produzem pequenas quantidades de óxido nitroso (N2O), no processo, um gás de efeito estufa que mais de 300 vezes mais potente que o dióxido de carbono. O problema é que, com tantos veículos na estrada, mesmo pequenas quantidades de óxido nitroso somam-se a um grande problema. Em 2000, o Painel Intergovernamental sobre as alterações climáticas observou: “a introdução de catalisadores como medida de controlo da poluição na maioria dos países industrializados está a resultar num aumento substancial das emissões de N2O dos veículos a gasolina.,”Felizmente, os catalisadores mais recentes produzem dramaticamente menos óxido nitroso do que os mais antigos.Mesmo assim, embora os catalisadores nos tenham ajudado certamente a combater a poluição atmosférica a curto prazo, há preocupações quanto ao facto de, no que se refere às alterações climáticas a longo prazo, poderem estar a piorar as coisas.