Svelando la Scienza alla Base della Formazione di Aerosol Secondari

Immagina la luce del sole che si riversa sullo skyline di una città. Mentre l'aria appare calma, reazioni chimiche invisibili stanno trasformando i gas di scarico dei veicoli in nuovi, più pericolosi inquinanti: gli aerosol secondari. Queste minuscole particelle non solo degradano la qualità dell'aria, ma pongono anche rischi significativi per la salute umana. Ma come avviene esattamente questa "alchimia delle emissioni"?

Un innovativo studio ha indagato il ruolo delle trasformazioni fotochimiche nella creazione di aerosol secondari. Condotta presso il Laboratorio di Combustione ILMARI dell'Università della Finlandia Orientale, la ricerca si è concentrata su due veicoli passeggeri Euro 6:

• Una SEAT Arona a benzina (Euro 6b) dotata di un convertitore catalitico a tre vie
• Una SEAT Ateca diesel (Euro 6d-temp) con un catalizzatore di ossidazione, un filtro antiparticolato diesel (DPF) e un sistema di riduzione catalitica selettiva (SCR)

Utilizzando un banco prova a rulli (Rototest VPA-RX3 2WD), i ricercatori hanno simulato quattro diversi scenari di guida per replicare le condizioni del mondo reale e analizzare il loro impatto sulla formazione di aerosol secondari.

Lo studio ha ricostruito attentamente quattro scenari di guida per comprendere i modelli di emissione in diverse condizioni:

• Avviamento a Freddo e Crociera a 70 km/h (CSC70): Simulazione dell'avviamento del motore dopo un'inattività prolungata (minimo 12 ore), con campionamento che inizia immediatamente all'accensione e raggiunge una velocità stabile entro 15 secondi.
• Guida in Autostrada a 120 km/h (D120): Ricreazione di un viaggio ad alta velocità sostenuta per valutare le emissioni durante le tipiche condizioni autostradali.
• Alto Carico Motore (3000 giri/min, ~40 kW di potenza alle ruote): Simulazione di situazioni impegnative come la salita o l'accelerazione per il sorpasso.
• Carico Motore Estremo (5000 giri/min, ~50 kW di potenza alle ruote): Rappresentazione di scenari di prestazioni massime per valutare i limiti di emissione.

Per i test senza avviamento a freddo, i ricercatori hanno precondizionato i motori eseguendo a 3000 giri/min con un carico di 50 Nm per cinque minuti prima di regolare i parametri di prova, garantendo temperature del motore e concentrazioni di emissioni stabili.

Lo studio ha incorporato diverse formulazioni di carburante per valutare il loro impatto ambientale:

• Veicoli Diesel: Testato con biodiesel B7 standard (7% di contenuto rinnovabile) e olio vegetale idrotrattato (HVO) al 100%, un'alternativa rinnovabile a combustione più pulita.
• Veicoli a Benzina: Valutato utilizzando miscele commerciali di etanolo (E5, E10) e benzina riformulata (RFG) contenente circa il 20% di contenuto alcolico.

Tutti i cambi di carburante sono avvenuti in centri di assistenza certificati con un'accurata pulizia del serbatoio tra i test per prevenire la contaminazione incrociata.

Questa ricerca fornisce informazioni critiche su come le emissioni dei veicoli si evolvono alla luce del sole, in particolare per quanto riguarda gli ossidi di azoto (NOx) e i composti organici volatili (VOC): precursori chiave per l'ozono e gli aerosol secondari. I risultati suggeriscono:

• Condizioni di carico elevato generano emissioni elevate di NOx e VOC, accelerando le reazioni fotochimiche
• La benzina miscelata con etanolo può aumentare le emissioni di aldeidi, aumentando potenzialmente la produzione di aerosol secondari
• I sistemi di post-trattamento avanzati (DPF, SCR) dimostrano una diversa efficacia a seconda delle condizioni operative

Questi risultati informeranno modelli di qualità dell'aria più accurati e aiuteranno i responsabili politici a sviluppare strategie mirate di riduzione delle emissioni. Man mano che la tecnologia dei veicoli si evolve con l'aumento dell'elettrificazione, studi futuri potrebbero esaminare come i veicoli ibridi ed elettrici influenzano la formazione di aerosol secondari attraverso le emissioni non di scarico e i percorsi di produzione di energia.