Dầu diesel là gì?
Dầu diesel là một loại nhiên liệu được sử dụng rộng rãi, nhưng quá trình đốt cháy của nó tạo ra các hợp chất gây ung thư có hại cho môi trường.
Hình ảnh: Itaro
dầu diesel là gì
Dầu diesel là nhiên liệu được sử dụng trong vận tải hành khách và hàng hóa đường bộ và đường biển. Ở Brazil, việc sử dụng động cơ diesel cho các loại xe hạng nhẹ đã bị luật pháp cấm từ năm 1976 và hiện chỉ được sử dụng ở nước này trên xe tải, xe buýt và xe đầu kéo 4 × 4 (bao gồm xe bán tải hạng trung, xe SUV và giao nhau).
Dầu diesel là một loại dầu có nguồn gốc từ dầu mỏ. Trong thành phần của nó có các nguyên tử cacbon, hydro và ở nồng độ thấp hơn là lưu huỳnh, nitơ và oxy. Diesel đặc hơn (có chuỗi hydrocacbon dài hơn) và ít bay hơi hơn so với các thành phần dầu mỏ khác, chẳng hạn như xăng, tạo điều kiện phân tách bằng cách chưng cất.
Tìm hiểu cách tách dầu diesel ra khỏi dầu trong video ngắn này.
Trong quá trình đốt cháy, động cơ diesel thải ra khí và các chất dạng hạt làm giảm chất lượng không khí. Những khí thải này đã được Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế (IARC), có liên hệ với LHQ, phân loại là chất gây ung thư cho con người. Cơ quan này kết luận rằng việc tiếp xúc nhiều với khí thải diesel gây ra ung thư phổi.
Bởi vì nó có một chuỗi hydrocacbon lớn hơn, dầu diesel có công suất đốt nóng lớn hơn (tạo ra nhiều nhiệt hơn khi đốt cháy). Điều này làm cho các phương tiện sử dụng nhiên liệu tiết kiệm hơn, tức là chúng tiêu thụ ít nhiên liệu hơn trên mỗi km lái xe. Tuy nhiên, điều này không đảm bảo rằng nó làm ô nhiễm không khí ít hơn.
Trong động cơ diesel, hỗn hợp không khí và nhiên liệu kém đồng nhất hơn trong xăng. Diesel là một loại nhiên liệu ít bay hơi và động cơ của nó có đặc tính hoạt động bằng cách đánh lửa tự phát - cả hai đặc điểm này đều gây khó khăn trong việc trộn lẫn. Điều này có nghĩa là, ở động cơ diesel, để đảm bảo quá trình cháy hoàn toàn, trong buồng đốt phải có không khí thừa. Khi không có lượng dư này, sẽ phát sinh muội than, cacbon monoxit (CO) và hydrocacbon (HC) do quá trình đốt cháy không hoàn toàn và động cơ này gây ô nhiễm môi trường gấp bảy lần so với xăng.
Các khí được tạo ra
Khí thải từ động cơ diesel bao gồm khí, hơi và các chất dạng hạt. Các khí và hơi thành phần bao gồm carbon dioxide, carbon monoxide, oxit nitric, nitơ đioxit, oxit lưu huỳnh và các hydrocacbon khác nhau - một số trong số đó là các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi. Những chất ô nhiễm không khí này cũng có thể tương tác với nhau hoặc trải qua quá trình quang phân, tạo thành cái gọi là chất ô nhiễm thứ cấp, chẳng hạn như ozone, peroxyacetyl nitrat, trong số những chất khác.
Theo một nghiên cứu, hơn 95% các hạt rắn có nguồn gốc từ khí thải của động cơ diesel có kích thước nhỏ hơn 1 micromet khối (μm³ - phần triệu của một mét khối) tạo điều kiện cho chúng hít vào và xâm nhập vào phổi. Carbon nguyên tố (một vật liệu dạng hạt) tạo ra muội đen trong bức ảnh dưới đây.
Các hạt vật chất có thể hít phải và ôzôn là những tác nhân nguy hiểm, ở các thành phố lớn trên thế giới, lần lượt gây ra 40% và 80% lượng dầu diesel do đội xe đốt.
NOx là một trong những hợp chất được động cơ diesel thải ra với nồng độ cao hơn. Các nghiên cứu trong đường hầm cho thấy rằng những động cơ này tạo ra NOx nhiều hơn gấp 5 lần so với xe chạy bằng xăng và xe tải là nguyên nhân gây ra phần lớn việc phát thải vật chất dạng hạt.
Nồng độ lưu huỳnh trong dầu diesel cũng là một vấn đề cần quan tâm. Theo một nghiên cứu, nếu hàm lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu cao thì việc thải ra các khí ô nhiễm cũng sẽ cao, đặc biệt là các khí lưu huỳnh đioxit (SO2) và oxit sunfuaric (SO3) gây hại cho sức khỏe con người. Khi tiếp xúc với độ ẩm trong khí quyển, SO2 tạo ra axit sulfuric (H2SO4), góp phần đáng kể vào việc hình thành mưa axit, nó có thể làm chua đất và nước, gây hại cho sự phát triển của tảo nhỏ và côn trùng.
Rủi ro sức khỏe
SOx và NOx ảnh hưởng đến hệ hô hấp gây ra các cơn hen suyễn ngắn hạn và kích ứng đường thở, và các bệnh mãn tính về tim mạch và hô hấp trong thời gian dài. CO làm giảm khả năng vận chuyển oxy của máu và các chất dạng hạt gây dị ứng đường hô hấp, cũng như vận chuyển các chất ô nhiễm khác như kim loại nặng và các hợp chất hữu cơ gây ung thư.
Năm 2002, Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA) đã công bố một báo cáo cảnh báo những rủi ro khi tiếp xúc lâu dài với hơi dầu diesel. Theo báo cáo, việc hít thở lâu dài các vật liệu dạng hạt này, cũng như các ôxít lưu huỳnh và nitơ, có thể gây ung thư cho con người. Năm 2013, Iarc kết luận rằng khí thải động cơ diesel thực sự gây ra ung thư phổi và có thể là ung thư bàng quang.
Theo Paulo Saldiva, một nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Ô nhiễm Khí quyển thuộc Khoa Y của Đại học São Paulo (FM-USP), trong số các chất ô nhiễm, nguy hại nhất là các vật liệu dạng hạt. Theo nhà nghiên cứu, các hạt này tích tụ trong phế nang phổi, làm trầm trọng thêm các bệnh về đường hô hấp, đi vào máu có khả năng ảnh hưởng đến các cơ quan khác. Ví dụ, ở thành phố São Paulo, người ta ước tính rằng cứ mỗi lần tăng 10 microgam trên mét khối (µg / m³) thì nồng độ của các hạt vật chất có thể hít vào trong không khí (khói, bồ hóng, v.v.) sẽ tăng lên. 1,5% trường hợp nhập viện do thiếu máu cơ tim ở người cao tuổi và hơn 4% đối với bệnh phổi ở trẻ em và người cao tuổi.
Kiểm soát khí thải
Có một số biện pháp được thực hiện bởi khu vực công nhằm mục đích giảm phát thải các chất ô nhiễm này vào bầu khí quyển. Trong số đó, có thể kể đến Chương trình Kiểm tra Phương tiện Môi trường và Chương trình Kiểm soát Ô nhiễm Không khí.
Kiểm tra môi trường phương tiện
Kiểm tra Môi trường Phương tiện được thành lập với mục tiêu kiểm tra việc phát thải các chất ô nhiễm từ ô tô. Trong quá trình kiểm tra, các thử nghiệm được thực hiện trên hệ thống xả để kiểm tra mức độ khí, chất ô nhiễm và tiếng ồn. Việc thực hiện kiểm tra là tùy thuộc vào các tiểu bang và thành phố.
Chương trình Kiểm soát Ô nhiễm Không khí (Proconve)
Năm 1986, Hội đồng Môi trường Quốc gia (Conama) đã thành lập Chương trình Kiểm soát Ô nhiễm Không khí do Phương tiện Cơ giới (Proconve) với mục tiêu giảm và kiểm soát ô nhiễm khí quyển từ các nguồn di động (xe có động cơ). Thời hạn, giới hạn phát thải tối đa và yêu cầu công nghệ đối với xe cơ giới trong nước và nhập khẩu đã được thiết lập.
Tiến bộ công nghệ
Một số công nghệ đã được tạo ra để giảm thiểu việc tạo ra khí ô nhiễm do ô tô. Chúng giúp làm sạch nhiên liệu hơn và tạo ra động cơ phát thải thấp. Trong số những cái hiện có, một số xứng đáng được đánh dấu:
Chất xúc tác và bộ lọc vật liệu dạng hạt
Những công nghệ này ra đời để xử lý và / hoặc giữ lại khí thải. Chất xúc tác bao gồm hai chất hóa học (paladi và molypden), phản ứng với các chất khí, chuyển chúng thành hơi nước, carbon dioxide và nitơ (khí không độc). Có nhiều loại chất xúc tác khác nhau. Bộ lọc vật liệu dạng hạt có chức năng lọc một số khí sinh ra trong quá trình cháy trong động cơ. Theo luật, kể từ năm 1983, tất cả các ô tô bắt buộc phải có bộ chuyển đổi xúc tác. Tuy nhiên, vẫn có những phương tiện chạy bằng dầu diesel (như xe buýt, xe tải) lưu thông mà không có chất xúc tác tốt, do đội xe tuổi cao.
phun trực tiếp
Công nghệ này cho phép phun nhiên liệu trực tiếp vào buồng đốt. Do đó, hỗn hợp giữa không khí và nhiên liệu nhỏ hơn và thời gian chờ trong ống nạp được bỏ qua. Trong loại động cơ này, nhiên liệu được phun vào phần nóng nhất của buồng đốt với lượng không khí ít nhất. Cách nhiên liệu phân tán bên trong buồng đốt cho phép đốt cháy đều đặn và hoàn toàn hơn.
Phương án phun xăng trực tiếp này, dành cho động cơ diesel, đã có từ những năm 1950. Trước đó, chỉ có kiểu phun gián tiếp, trong đó có buồng đốt trước. Buồng sơ bộ này được thiết kế để đảm bảo rằng hỗn hợp giữa nhiên liệu và khí nén diễn ra một cách chính xác.
Phun trực tiếp làm tăng hiệu suất động cơ và giảm tiêu hao nhiên liệu. Tuy nhiên, trong động cơ diesel, nó có thể tạo ra nhiều NOx hơn như một sản phẩm phụ của phản ứng. Một số nhà sản xuất ô tô đã cố gắng giải quyết vấn đề này thông qua các biện pháp như sản xuất chất xúc tác cụ thể, tuần hoàn khí thải, trong số các biện pháp khác, làm tăng giá sản xuất động cơ.
Trong trường hợp gian lận của Volkswagen - xác nhận rằng công ty đang giả mạo việc phát thải khí gây ô nhiễm từ động cơ diesel được công khai -, lượng phát thải nitơ oxit cao hơn từ 10 đến 40 lần so với giới hạn do Cơ quan Bảo vệ Môi trường thiết lập ( EPA), và 11 triệu ô tô đầu tiên được xác nhận có phần mềm gian lận chạy trên động cơ turbodiesel 2.0 phun xăng trực tiếp.
Dầu diesel ít lưu huỳnh
Vào năm 2012, luật môi trường và Proconve 07 đã buộc bắt đầu quá trình tạo và sử dụng dầu diesel có hàm lượng lưu huỳnh thấp trong thành phần của nó, diesel S10 và S50 - với 10 phần triệu (ppm) và 50 ppm lưu huỳnh - trong nước . Trong 20 năm, dầu diesel ở Brazil đã tăng từ thành phần 13 nghìn ppm xuống 10 ppm hiện tại. Điều này cùng với công nghệ động cơ làm cho mức phát thải tương tự như ở châu Âu.
Nồng độ lưu huỳnh thấp hơn trong nhiên liệu làm giảm sự phát thải ôxít lưu huỳnh và cũng giúp giảm phát thải các chất ô nhiễm khác, chẳng hạn như NOx và các vật liệu dạng hạt. Điều này là do lưu huỳnh trioxit được tạo ra trong quá trình đốt cháy có thể tạo thành axit sulfuric khi nó tham gia với nước. Axit này ăn mòn các bộ phận kim loại của động cơ. Nói cách khác, lưu huỳnh tấn công các thành phần của động cơ, chẳng hạn như bộ chuyển đổi xúc tác, và hậu quả là thiết bị này bị mất hiệu suất.
Sáng kiến giảm hàm lượng lưu huỳnh là rất tốt, nhưng phải đổi mới đội bay (ở những động cơ cũ hơn thì không xảy ra hiệu ứng mong đợi), và như đã nói ở trên, phải có sự kiểm tra. Tìm hiểu thêm thông tin chi tiết về động cơ diesel S10 và S50 tại Brazil.
