Czarne kłęby dymu unoszące się z rur wydechowych samochodów z silnikiem Diesla były wystarczającym powodem do wstrzymania oddechu. Przez dziesięciolecia narracja była prosta: diesle są brudne. Są bardziej oszczędne pod względem zużycia paliwa, ale uwalniają koktajl toksyn, który pozostawia nieprzyjemny posmak w powietrzu – i dosłownie w naszych płucach. Ale historia się zmienia. Nowe międzynarodowe badanie opublikowane w czasopiśmie Scientific Reports sugeruje, że nowoczesne samochody z silnikiem Diesla mogą być czystsze od swoich odpowiedników z silnikiem benzynowym pod względem określonych substancji zanieczyszczających powietrze.
Zespół badaczy skupił się na spalinach samochodów osobowych, ze szczególnym uwzględnieniem cząstek stałych pochodzenia węglowego (PM). Nie chodzi tylko o widoczny kurz. Mówimy o wdychanych substancjach stałych i kropelkach cieczy, z których niektóre są 30 razy mniejsze od ludzkiego włosa. Cząstki te powstają, gdy związki organiczne reagują z gazami, takimi jak tlenki azotu (NOx) i tlenki siarki (SOx) w atmosferze.
Zrozumienie cząstek stałych zawierających węgiel
Nie każdy premier jest taki sam. W badaniu zwrócono uwagę na cząstki stałe na bazie węgla, toksyczną mieszaninę sadzy, pierwotnych aerozoli organicznych (POA) i wtórnych aerozoli organicznych (SOAA). Większość emisji z samochodów osobowych należy do kategorii BOOA. Wysokie poziomy BOOA są niezwykle szkodliwe dla zdrowia ludzkiego, stwarzając znaczne ryzyko dla układu oddechowego.
Z biegiem lat wymagania regulacyjne stały się bardziej rygorystyczne. Amerykańska Agencja Ochrony Środowiska (EPA) od dawna wymagała przeprowadzania testów emisji pojazdów i paliw, aby utrzymać te poziomy pod kontrolą. Egzekucja ma jednak złożoną historię.
Przebudzenie z Volkswagena
Pamiętacie rok 2015? To był trudny rok dla reputacji silników wysokoprężnych. Miliony właścicieli Volkswagenów odkryły, że ich silniki wysokoprężne emitują NOx nawet 40-krotnie przekraczające dopuszczalny limit. NOx przyczyniają się do powstawania smogu, kwaśnych deszczy i ozonu w warstwie przyziemnej. Był to ogromny cios dla reputacji silników wysokoprężnych.
Historycznie rzecz biorąc, silniki wysokoprężne osiągały docelowe poziomy emisji dwutlenku węgla (CO2), zwykle osiągając lepsze wyniki niż silniki benzynowe. Wiadomo jednak, że emitują one wyższe poziomy NOx i drobnych cząstek stałych. Stare diesle, które nie są wyposażone w nowoczesne technologie filtracji, pozostają przedmiotem kontrowersji w debacie ekologicznej.
Test laboratoryjny: zimny start i filtry
W nowym badaniu próbowano dotrzeć do sedna sytuacji za pomocą rygorystycznego testu laboratoryjnego. Naukowcy nie polegali wyłącznie na standardowych testach przeprowadzanych w drodze. Pobierali nierozcieńczone gazy spalinowe i próbki rozcieńczonych w czasie rzeczywistym w kontrolowanych warunkach: -7°C (19°F) i 22°C (72°F).
Wyniki były dramatyczne. Nowoczesne pojazdy z silnikiem Diesla wyposażone w filtry cząstek stałych przewyższają pojazdy benzynowe pod względem redukcji cząstek stałych pochodzenia węglowego. Samochody benzynowe emitowały znacznie więcej tych toksycznych aerozoli.
„Samochody benzynowe emitowały średnio 10 razy więcej aerozoli zawierających węgiel w temperaturze 22°C i 62 razy więcej w temperaturze -7°C w porównaniu z samochodami z silnikiem Diesla” – podają badacze.
Dlaczego jest tak duża różnica w niskich temperaturach? Wszystko zależy od zimnego startu. Kiedy uruchamiasz silnik benzynowy w mroźną pogodę, katalizator nie osiągnął jeszcze temperatury roboczej. Efektywność spalania jest zmniejszona, a niespalone węglowodory są emitowane w postaci cząstek stałych. Silniki wysokoprężne, często projektowane pod kątem wyższych stopni sprężania i różnych cykli spalania, w tym konkretnym przypadku radziły sobie lepiej przy rozruchu na zimno.
Kompromis z NOx
Istnieje jednak niuans. Chociaż samochody z silnikiem Diesla wygrały w laboratorium wojnę z cząstkami stałymi, przegrały bitwę o NOx. Zespół odkrył, że w obu temperaturach silniki wysokoprężne emitują 10 razy więcej NOx niż samochody benzynowe.
Tworzy to złożony obraz. Czy diesle mniej zanieczyszczają środowisko? To zależy od tego, jak zdefiniujesz zanieczyszczenie. Jeśli obawiasz się BOOA i drobnych cząstek stałych, nowoczesne diesle z filtrami są zwycięzcą. Jeśli skupimy się na NOx i wytwarzanym przez niego smogu, w tym konkretnym teście samochody benzynowe wypadną najlepiej.
Prawdziwe zastrzeżenia
Dane laboratoryjne są jasne. Prawdziwa jazda jest brudna. W badaniu potwierdzono, że standardowe cykle jazdy nie zawsze odzwierciedlają faktyczne użytkowanie. Podczas dłuższych podróży po kraju może wzrosnąć emisja gazów cieplarnianych z silników wysokoprężnych. Jazda z dużą prędkością wprowadza zmienne, których laboratorium nie testowało.
Poza tym same filtry cząstek stałych nie są magicznym środkiem. Mogą wytwarzać dwutlenek azotu, znany czynnik drażniący drogi oddechowe. Tak więc, chociaż filtr wyłapuje sadzę, może przyczynić się do innych problemów chemicznych w powietrzu.
Werdykt: to skomplikowane
Debata na temat tego, który silnik jest bardziej przyjazny dla środowiska, trwa. Międzynarodowa Rada ds. Czystego Transportu (ICCT) zauważyła, że w 2015 r. emisje tlenku azotu z pojazdów z silnikiem Diesla powiązano z 107 600 przedwczesnymi zgonami na całym świecie. To wysoka cena do zapłacenia.
Z drugiej strony ramy regulacyjne ewoluują. Normy EPA Tier 3, wdrożone w latach 2017–2025 w Stanach Zjednoczonych i Kanadzie, mają na celu radykalne zmniejszenie emisji zarówno z rur wydechowych, jak i par. Oczekuje się, że normy te doprowadzą rzeczywistą emisję NOx do najniższego w historii poziomu.
Do tego czasu powietrze pozostaje mieszane. Można kupić diesla i łatwiej oddychać od sadzy, albo kupić samochód benzynowy i liczyć na to, że katalizator szybko się nagrzeje. Chemia jest taka sama w obu przypadkach, ale wynik różni się w zależności od silnika, pogody i drogi.
W 2016 r. całkowita emisja dwutlenku węgla ze spalania benzyny lotniczej i silnikowej w USA osiągnęła około 1,147 miliarda ton metrycznych. Stanowi to około 22 procent wszystkich emisji CO2 związanych z energią w Stanach Zjednoczonych.
Liczby nie kłamią. Wybór silnika, którego dzisiaj dokonujesz, to tylko jedna zmienna w ogromnym, ciągłym równaniu.
