ΓΡΑΗΗΑΤΈIΑ HffM~orιAL. Ηιtχ 6 ΕΙΡΑΙΑ G Technological Educational Institute of Piraeus ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΤΥΧΙΑΚΉ ΕΡΓ ΑΣΙΑ ΑΝΑΛΥΣΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΩΝ ΕΠΙΠΤΩΣΕΩΝ ΣΤΟΝ ΤΟΜΕΑ ΤΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΩΝ ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗΣ ΤΟΥ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΟΣ Σπουδαστής: Νίκο ς Π αϊπουτλίδη ς ΑΜ: 28842 Επιβ λέπων: Δρ. Ιωάννη ς Κ. Καλδέλλη ς ΠΕ ΙΡΑ ΙΑΣ ΙΟΥΝΙΟΣ 202
ΑΝΑΛ Υ Σ ΙΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΩΝ ΕΠ ΙΓΙΤΩΣΕΩΝ ΣΤΟΝ ΤΟ Μ ΕΑ ΤΩΝ Μ ΕΤΑΦΟJ>ΩΝ ΠJ>ΟΟΓΙΤΙΚCΣ ΑΝ ΊΊΜ ΕΤΩΠΙ Σ Η Σ ΤΟΥ ΓΙJ>ΟΒ ΛΗΜ ΑΤΟΣ Περιεχόμενα Περίληψη... 3 Λέξεις Κλειδιά... 3 Abstract... 4 Key Words... 4 Εισαγωγή... 5 ΚΕΦΑΛΑJΟ ΠΡΩΤΟ... 6 Οδικές Μεταφορές & Περιβάλλον... 6. Οι οδικές μεταφορές στην Ελλάδα... 7.2 Οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις των οδικών μεταφορών..... 8.2. Κυριότεροι αέριοι ρυπαντές......................... 8.2.. Μονοξε ίδιο του άνθρακα (CO)........... 8 Ι.2...2 Υδρογονάνθρακ ες (HC)..................... 9 Ι.2..3 Οξείδ ια του αζώτου (ΝΟχ).......... 9 Ι.2..4 Α ιωρούμενα μικροσωματίδια PaΓticιιlate MatteΓs (ΡΜ)...... J Ο.2..5 Διοξείδιο του άνθρακα (C02)..........2.2 Τρόποι αντιμετώπισης της ρι5πανσης.................... 2.2.2. Καταλυτικοί μετατροπ ε ίς.............. 2 Ι.2.2.2 Συστ ήματα διάσπασ η ς ΝΟ χ σε κινητήρες diesel........... 4.2.2.3 Φίλτρα κατακράτησης μικροσωματιδ ίων (DPF)........... 5 Ι.2.2.4 Εξέλ ιξη των κιν ητήρων εσωτερικής καύση ς...... 5.2.2.5 Εξοικονό μηση ε νέργ ε ιας............ 8 Ι.2.2.6 Χρήσ η εναλλακτικών καυσίμων.................... 8 Ι.2.2.7 Υβριδι κά συστήματα... 20,,.3 Προ δ ιαγραφες καυσαεριων... 2 ΚΕΦΆΛΑΙΟ ΔΕΥΤΕΡΟ... 23 2. Εκπεμπόμενοι ρύποι κυκλοφορούντων οχημάτων... 23 2.2 Νέες τεχνολογίες και λύσεις για το μέλλον... 38 2.2. Κινητιίρες εσωτερικιί ς ιcαύσης.................................... 38 2.2.. Μ εταβλητι συμπίεση................. 38 2.2..2 Ο μ ογενοποιημένη καύση................. 39 2.2..3 Κύκλος Atkin s onmilleγ............ 39 2.2..4 Μ ελλοντικά εναλλακτικά καύσιμα......... 40 2.2.2 /λειαροιαιιητιίρες..................................................... 44 2.2.3 Μελλοντιιι ά υβριδιιι ά συστιίματα.................................. 47
ΛΝΑΛ Υ Σ Ι Π Ε Ι'ΙΒΑΛΛ ΟΝ ΤΙ ΚΩΝ ΕIΊΙΠΤΩΣΕ ΩΝ ~ΤΟΝ ΤΟΜ ΕΛ ΤΩΝ Μ ΕΤΑΦΟ!'ΩΝ [Ι] ~Π~ΡΟ~Ο~ΙΓ~ΙΊΚ~Ε~'Σ~ΛΝ~Ί~Ί Ν~Ι~~Π~l!~Ι\Σ~ΙΙ~ΣΊ~Ό~Υ~Γl~ΡΟ~Β~ΛΙ~ Ι Μ~Α~ΤC~)~~ ~~~~~~~~~~~~ 2.2.4. 'λ. δ. 49 Ε ιεργειαιι ες ιωψε ες υ ρογονου............................................ ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΤΡΙΤΟ... 5 3. Εκπομπές ρύπων βενζινοκίνητων οχημάτων ανά κατηγορία κυβισμού... 5 3.2 Εκπομπές ρύπων πετρελαιοκίνητων οχημάτων ανά κατηγορία κυβισμού... 54 3.3 Συγκριτική απεικόνιση εκπεμπόμενων ρύπων βενζινοκίνητων πετρελαιοκίνητων οχημάτων...... 57 3.4 Οχήματα με εκπομπές C0 2 κάτω από 30 γρ./χλμ... 62 3.5 Επίδραση εξέλιξης κινητήρων εσωτερικής καύσης στους εκπεμπόμενους ρύπους... 64 3.6 Επίδραση συστημάτων διάσπασης ΝΟχ και φίλτρων DPF, d",, 65 κινητηρων ιese στους εκπεμπομενους ρυπους.... 3.7 Επίδραση συστημάτων εξοικονόμησης ενέργειας στους εκπεμπόμενους ρύπους... 66 3 8 Ε,, β δ,, 68. κπομπες ρυπων υ ρι ικων οχηματων... 3.9 Σύγκριση όλων των υπαρχόντων και μελλοντικών τεχνολογιών ως προς τις εκπομπές C0 2........... 73 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΤΕΤΑΡΤΟ... 75 4. Σύγκριση βενζινοκίνητων πετρελαιοκίνητων οχημάτων βάσει εκπεμπόμενων ρύπων... 75 4.2 Αξιολόγηση οχημάτων με περιβαλλοντικά κριτήρια... 76 Επίλογος... 78 Παράρτημα... 79 Ενδεικτική βιβλιογραφία... 8
ΑΝΑΛ ΥΣ! ΠΕ' 3ΑΛΛΟΝΤΙΚΩΝ [ Π!ΠΤΩΣΕΩΝ ΣΤΟΝ ΤΟΜΕΑ ΤΩΝ ΜIΞΤΑΦΟΙ'ΩΝ ΓIΙ'ΟΟΙΤΙΊΚΙΞ Σ ΑΝΊΊΜΕΤΩΠ JΣ ΙΙ Σ ΤΟΥ ΓI Ι 'ΟΒΛΗΜΑΤΟΣ Περίληψη Οι οδικές μεταφορές αποτελούν εδώ και χρόνια μέρος της καθημερινότητας όλων των ανεπτυγμένων κοινωνιόjν, ταυτόχρονα όμως ευθύνονται σε σημαντικό βαθμό για την υποβάθμιση του περιβάλλοντος στα κέντρα των πόλεων και όχι μόνο. Την τελευταία εικοσαετία έχουν γίνει προσπάθειες για την αντιμετώπιση των αρνητικών συνεπειών κυρίως με τη χρ~ίση καταλυτικών μετατροπέων που περιόρισαν ως ένα βαθμό το πρόβλημα. Η αύξηση όμως του αριθμού των οχημάτων είναι ραγδαία και οι καταλύτες από μόνοι τους δεν επαρκούν για να σώσουν την κατάσταση. Σημαντικές επίσης παράμετρο ι αποδεικνύονται η παλαιότητα των οχημάτων, η χωρητικότητα των κινηηίρων τους αλλά και το καύσιμο που χρησιμοποιούν. Η αυτοκινητοβιομηχανία τα τελευταία χρόνια αναζητά εναλλακτικές λύσεις στο πρόβλημα της οικολογικίς μετακίνησης και είνα ι γεγονός πως η πρόοδος που έχει συντελεστεί είναι σημαντική. Τα τεχνολογικά επιτεύγματα στους κινητήρες εσωτερ ική ς καύσης που βοηθούν στην καλύτερη αξιοποίηση της χημικής ενέργε ιας των καυσίμων, τα νέα συστήματα περιορισμού των ρύπων και τα συστήματα εξο ικονόμησης ενέργειας συνιστούν την οικολογικ~) εικόνα των αυτοκιν)των του σήμερα. Σε ότι αφορά το άμεσο αλλά και απώτερο μέλλον οι λύσεις είνα ι πολλές και διαφόρων ειδών. Εναλλακτικά καύσιμα που μπορούν να υποκαταστήσουν σε μεγάλο βαθμό το πετρέλαιο, υβριδικά συστήματα που συνδυάζουν τα πλεονεκηίματα των κινητήρων εσωτε ρικής καύσης με αυτά των ηλεκτροκινητήρων, αμιγώς ηλε κτροκ ίνητα οχήματα με μηδενικές εκπομπές ρύπων και οχ)ματα ενεργειακών κυψελών υδρογόνου συνθέτουν το πάζλ τη ς αυτοκίνησης στο μέλλον. Στην παρούσα μελέη επιχειρείται η παρουσίαση των παραγόμενων ρύπων της πλειοψηφίας των επιβατικών αυτοκιν)των και η κατηγοριοποίησή τους με βάση τον κυβισμό των κινητήρων τους αλλά και τον τύπο καυσίμου, με σκοπό την εξαγωγή συμπερασμάτων σχετικά με την επικρατούσα κατάσταση και τις διαθέσιμες επιλογές με βάση περιβαλλοντικά κριτήρια. Ακό μη, γίνεται εκτενής αναφορά στις μελλοντικές τεχνολογίες των οχημάτων καθώς και σύγκριση μεταξύ αυτών. Λέξεις Κλειδιά Ατμοσφαιρικ~Ί Ρύπανση Οδικές Μεταφορές Καυσαέρια Εξοικονό μηση Πόρων Νέες Τεχνολογίες
ΑΝΑΛ Υ ΣΙΙ ΠΕ ΡΙ ΒΑ ΛΛΟΝ ΤΙ ΚΩΝ Ε ΠΙΓΙ ΤΩΣΕΩΝ ΣΤΟΝ ΤΟΜ Ε Α ΤΩΝ Μ ΕΤΑ<Ι>Ο J>ΩΝ f4 ~ΓΙ~Ρ Ο~Ο~Π~Τ~Ι Κ~Ε~Σ~Α~ΝΤ~J~Μ~ΕΊ~Ώ~Π~Ι Σ~Η~Σ~ΤΟ~Υ_:_:_: ΠΡ~Ο~Β~Λ~ΗΜ:.:..:.:...:.ΑΤ~Ο~Σ: ~~~~~~~~~~~~~~ L.2.J Abstract Road transport constitutes an everyday routine of any advanced society over the last decades, yet as we all know it dangerously degrades our habitat. During the last twenty years there has been a major effort by the manufacturers in order to reduce the harmful consequences by the use of catalytic converters with significant effects. Although the continuously growing number of vehicles that occurred through the last decade stiffened the catalysts. As well the high median age of the vehicles ίη operation, the displacement of their engines and the fuel they use turn out to be crucial. Recently the car industry started looking for alternative solutions to the task called ecologic transportation achieving noticeable progress. The ecological image of today vehicles consists of teclmological achievements in the internal combustion engines that utilize more chemical energy from the fuels, new exhaust gas cleaning systems and fuel saving technologies. As for the future the alternative fuels which have the potential to substitute petroleum, hybrid vehicles that combine the advantages of the internal combustion engines and the electric motors, fully electric zeroemission vehicles and hydrogen powered fιιel cell vehicles are ίη the foreground. At the current study we are given the ability to examine the majority of today vehicles according to the displacement of their engines and the used fuel ίη ecological terms along with a comparison among the futuγe vehicle technologies. KeyWords Air Pollution Road Transport Exhaust Gas Resource Saving New Technologies
ΑΝΑΛ Υ Σ Η Π Ε Ι'ΙUΑΛΛΟΝ ΊΊΚΩΝ Ε Ι ΙΙΠ ΤΩΣΕΩΝ ΣΤΟΝ ΤΟΜ ΕΑ ΤΩΝ ΜΕΊΆΦΟ Ι'ΩΝ ΠΙ'ΟΟ ΠΤΙ ΚfΞΣ ΑΝ ΊΊΜΕΤΩΠΙ Σ Ι Ι Σ ΤΟ Υ ΠΙ'ΟΒΛ ΗΜ ΑΤΟΣ Εισαγωγή Με τον όρο περιβαλλοντικές επιπτώσεις αναφερόμαστε σε οποιαδ)ποτε αλλαγ), θετική ή αποθετική, που συντελείται στη δομή, τη λε ιτουργία ή την ε μφάνιση του φυσικού περιβάλλοντος και μπορεί να είναι είτε προγραμματισμένη είτε τυχαία. Ιστορικά, οι δεκαετίες που ακολούθησαν τον Β ' Παγκόσμιο Πόλεμο ήταν περ ίοδο ς πρωτοφανούς οικονομικής ανάπτυξης και περιβαλλοντικών αλλαγών. Η δημιουργία θέσεων εργασίας, η ανοικοδόμηση και οι εξελ ίξε ις στον τομέα των μεταφορών και της ενέργειας συνοδεύτηκαν από πλ)θος αρνητικών πε ριβαλλοντικών αλλαγών συμπεριλαμβανομένης της ρύπανσης του αέρα και των υδάτων και της καταστροφής πολλών οικοσυστημάτων. Η κατάσταση αυτή μας οδ)γησε στο να θεωρούμε σήμερα τη ρύπανση παγκόσμιο πρόβλημα ύψιστης σημασίας, καθώς επηρεάζει τις ζωές εκατομμυρίων ανθρώπων έχοντας προκαλέσει πολλούς θανάτους και προβλήματα υγείας. Ρύπανση είναι η μόλυνση από κάποιο χημικό ή άλλο στοιχείο που καθιστά το περιβάλλον ακατάλληλο για την προορισμένη ή την επιθυμητή χρί)ση του. Υπάρχουν 3 βασικοί τύποι ρύπανσης οι οποίοι είναι : ) Ρύπανση του αέρα 2) Ρύπανση των υδάτων 3) Ρύπανση του εδάφους Κάποιες από τις βασικές αιτίες του φαινομένου της ρύπανσης είνα ι οι ακόλουθες:. Αποψίλωση των δασών Σε διάφορα μέρη του κόσμου κόβονται δέντρα σε μεγάλη κλίμακα για να εγκατασταθούν στη θέση τους εργοστάσια, βιομηχανίες και οικισμοί χωρίς να γίνονται επαρκείς προσπάθειες αναδάσωσης των περιοχών αυτών. Αυτή οδηγεί σε αποψίλωση των δασών, κάτι που έχε ι σαν αποτέλεσμα την αύξηση των επιπέδων της ρύπανσης και την αλλοίωση των φυσικών διαδικασιών. ιι. Ρύπανση των ποταμών Τα απόβλητα πολλών εγκαταστάσεων και εργοστασίων απορρίπτονται σε παρακείμενους ποταμούς τους οποίους ρυπαίνουν. Οι άνθρωποι στις αναπτυσσόμενες/υποανάπτυκτες χώρες ρυπαίνουν τους ποταμούς χρησιμοποιώντας το νερό τους για να πλένονται, να πλένουν ρούχα και μαγειρικά σκεύη και άλλες δραστηριότητες. Επίσης, το πετρέλαιο που διαφεύγει από τα πλοία ρυπαίνει τους ωκεανούς σε ολόκληρο τον κόσμο. iii. Ηχορύπανση Τα μηχανήματα που χρησιμοποιούνται στα εργοστάσια χωρίς τη σωστ) ηχομόνωση παράγουν θόρυβο κατά τη διάρκεια της ημέρας που καταστρέφει την πνευματική ηρ ε μία των κατοίκων των γύρω περιοχών προκαλώντας τους άγχος.
ΑΝΑΛ ΥΣΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΩΝ ΕΠΙΓΙΤΩΣΕΩΝ ΣΤΟΝ ΤΟΜΕΑ ΤΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΩΝ ΠΡΟΟΠΊΊΚΕΣ ΑΝΤΙΜΕΊΏΠΙΣΗΣ ΤΟΥ Ιlt>ΟΒΛΗΜΑΤΟΣ iv. Ρύπανση του αέρα Κάθε χρόνο οι βιομηχανικά ανεπτυγμένες χώρες παράγουν δισεκατομμύρια τόνους ρυπαντών. Ακόμη, ο συνεχώς αυξανόμενος αριθμός των οχημάτων οδηγεί σε αύξηση της ρύπανσης του αέρα λόγω των βλαβερών αερίων, όπως το Μονοξείδιο του Άνθρακα που αυτά εκπέμπουν. Τα αέρια που παράγονται από τις χημικές εγκαταστάσεις επίσης προκαλούν ρύπανση του αέρα. ν. Ρύπανση του εδάφους Η απόρριψη αποβλήτων σε πολλές περιοχές αποτελεί βασικά αιτία της ρύπανσης του εδάφους. Επιπρόσθετα το έδαφος των βιομηχανικών περιοχών, λόγω της απόρριψης αποβλήτων σε αυτό, καθίσταται ακατάλληλο για καλλιέργεια. (Γlηγ ιi: Oxford Dictionary ofgeography Ι Te Encyclopedia otέarιj: Environetal lnψact Assessιηent / \vww.essortιn e nt.coιη) ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΠΡΩΤΟ Οδικές Μεταφορές & Περιβάλλον Οι οδικές μεταφορές είναι μια από τις πολλές ανθρωπογενείς δραστηριότητες που επιβαρύνουν το περιβάλλον και ευθύνονται για το 20% περίπου των συνολικών εκπομπό)ν καυσαερίων σε παγκόσμια κλίμακα. Η αναλογία αυτή όμως μεταβάλλεται σημαντικά όταν αναφερόμαστε στη ρύπανση των μεγάλων αστικών κέντρων όπου οι μεταφορές παράγουν το 78% του CO, το 74% των HC και το 40% των ΝΟχ, ενώ είναι υπεύθυνες και για το 5,9% των παγκόσμιων εκπομπών C0 2. Μάλιστα το ποσοστό συμμετοχής τους είναι διαρκώς αυξανόμενο μιας και παρά το γεγονός ότι οι συγκεντρώσεις ρυπαντών στις μεγαλουπόλεις μειώνονται, κυρίως λόγω της μετακίνησης των βιομηχανιών στην περιφέρεια, οι εκπομπές των οχημάτων ακολουθούν αυξητιιctί πορεία, αφού τα κυκλοφορούντα οχήματα συνεχώς πληθαίνουν. Σήμερα, ο αριθμός τους έχει ξεπεράσει τα 600 εκατομμύρια παγκοσμίως, με την παραγωγή τους την τελευταία δεκαετία να υπερβαίνει τα 60 εκατομμύρια το χρόνο. (Πη γ\ : 4Τι>ΟΧΟ Ι, ΠΑΝΕ ΓΙΙ ΣΤΗ ΜΙ Ο ΑΙΓ ΑΙΟΥ: TMJ ΙΜΑ Π Ε Ι'ΙΒΛΛΛΟΝΤΟΣ _ «Λ ΥΤΟΚΙΝΗΤΟ ΚΛΙ Π ΕΡ ΙΒΛΛΛΟΝ»)
ΑΝΑΛ ΥΣ Η Π ΕΡ ΙΒΑΛΛΟΝ ΤΙ ΚΩΝ Ε ΠΙΠΤΩΣΕΩΝ ΣΤΟΝ ΤΟΜ ΕΑ ΤΩΝ Μ ΕΊΆΦΟl' ΩΝ Γ::;Ί Ί ΓΙΙ'ΟΟ ΓΙΤΙ ΚΕΣ ΑΝ ΤΙΜ Ε ΤΏΓΙ Ι Σ Η Σ ΤΟΥ ΓΙ\>ΟΒΛ ΗΜ ΑΤΟΣ ~ ~.::...::._~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Πίνακας : Ετήσια παραγωγή οχημάτων Έτος Παγκόσμια παραγωγή επιβατικών οχημάτων Διαφορά(%) 2009 60.499.59 3,0 2008 69.56.356 3,6 2007 72.78.476 6,0 2006 68.096.390 2,5 2005 66.465.408 3,6 2004 64.65.255 5,9 2003 60.599.287 3,0 2002 58.840.299 4,5 200 56.325.267 3,5 2000 58.392.376 4,3 999 56.009.000 5,7 998 52.987.000 2,7 997 54.434.000 4,8 996 5.947.000 ( Ιlηγη: 'A 'A' IV.OICl. C(). Οι οδικές μεταφορές στην Ελλάδα Σήμερα στην Ελλάδα κυκλοφορούν πε ρί τα 5 εκατομμύρια επιβατικά αυτοκίνητα από τα οποία σχεδόν,5 εκατομμύριο είναι συμβατικίίς τεχνολογία ς, γ εγονός που μεταφράζεται σε ποσοστό άνω του 25% επί του συνολικού στόλου, που είναι και το μεγαλύτε ρο ανάμεσα στις χώρες τη ς ΕΕ. Ο δε μέσος όρος ηλικίας των κυκλοφορούντων οχημάτων είναι έτη τη στιγμ που ο ευ ρωπαϊκό ς μέσο ς όρος βρίσκεται στα 7. Πίνακαc;. : Στό λ oc; κ υ κλ οφορουντων Ε πι β ατικων ' ο χ ιατων στην Ελλ α 'δ α (3 /2/2007) ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ ΑΡΙΘΜΟΣ ΟΧΗΜΑΤΩΝ Επιβατικά αυτοκίνητα 4.834.33 ΠΟΣΟΣΤΟ ΕΠΙ ΣΥΝΟΛΟΥ Συμβατικά.323.646 27,4% Καταλυτικά 3.50.667 72,6%,.. (Π η γ ι. w\'w.seaa.gr)
ΑΝΑΛ ΥΣΙΙ ΠΕJ>ΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΩΝ Ε ΠΙΠΤΩΣ ΕΩΝ ΣΤΟΝ ΤΟΜΕΑ ΤΩΝ Μ ΕΤΑΦΟΙ'ΩΝ Γg ~Γl~ΡΟ~Ο~Γl~Τ~ΙΚ~Ε~Σ~ΑΝ~Τ~ΙΜ~Ε ~ΓΩ~Γl~Ι Σ~ΙΙ~Σ~ΤΟ~ΥΠ_Ι~'Ο~Π_Λ_Ι ΙΜ_Α_ Τ_Ο_Σ~~~~~~~~~~~~~~~~.2 Οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις των οδικών, μεταφορων Αναφερθήκα με προηγούμενα στη ρύπανση που προκαλείται από τα αυτοκίνητα. Σημαντικό είναι όμως να γνωρίζουμε ποιοι είναι οι κυριότεροι ρυπαντές που αυτά παράγουν, τι επιπτώσεις έχουν τόσο για το περιβάλλον όσο και για τον άνθρωπο, αλλά και με ποιους τρόπους αντιμετωπίζεται το πρόβλημα στις μέρες μας. Εικόνα.2.2. Κυριότεροι αέριοι ρυπαντές Ρυπαντές ή ρύποι νοούνται οι ουσίες εκείνες που μπορούν να προκαλέσουν αρνητικές επιπτώσεις στην υγεία, στους ζωντανούς οργανισμούς και στα οικοσυστήματα και γενικά, κάτω από ορισμένες συνθήκες, να καταστήσουν το περιβάλλον ακατάλληλο για διαβίωση. Στη συνέχεια παρουσιάζονται οι κυριότεροι εξ αυτών που παράγονται από τις οδικές μεταφορές και επισημαίνονται οι επιπτώσ εις που έχουν για τον ανθρώπινο οργανισμό..2.. Μονοξείδιο του άνθρακα (CO) Το μονοξείδιο του άνθρακα είναι προϊόν των ατελών καύσεων οργανικών ουσιών όταν είναι ανεπαρκής η τροφοδοσία σε οξυγόνο. Είναι αέριο άχρωμο, άοσμο και ελαφρύτερο από τον ατμοσφαιρικό αέρα. Περιέχεται στα καυσαέρια των αυτοκινήτων σε ποσοστό μέχρι και 0% και επίσης παράγεται από τις βιομηχανικές δραστηριότητες, κυρίως τις μεταλλουργικές. Λόγω της μεγάλης ταχύτητας διάχυσής του αποτελεί κύριο πρόβλημα στη περιοχή που εκπέμπεται και η παρουσία του στο ύψος των αναπνευστικών οδών του ανθρώπου οφείλεται αποκλειστικά στον τομέα των μεταφορών. Η επίδραση του CO στον άνθρωπο οφείλεται στο γεγονός ότι δεσμεύει επιλεκτικά (2 Ο φορές πιο έντονη χημική συγγ ένεια από το οξυγόνο) την αιμοσφαιρίνη του αίματος (δημιουργεί την καρβοξυαιμοσφαιρίνη HbCO) με αποτέλεσμα να παρεμποδίζει τη μεταφορά ο ξυγόνου από τους πν εύμονες στους ιστούς. Όταν η παροχή οξυγόνου στα κύτταρα μειώνεται, η καρδιά και ο μηχανισμός της αναπνοής, πρ έπει να δουλεύε ι γρηγορότερα. Αυτό σημαίνει περισσότερα προβ λίματα στα άτομα με καρδιακά και αναπνευστικά νοσήματα. Παραμονή οκτώ ωρών σε ατμόσφαιρα που
ΑΝΑΛΥΣΙ ΠΕΙ>JΒΑΛΛΟΝΤΙΚΩΝ ΕΠ ΙΠΤΩΣ ΕΩΝ ΣΤΟΝ ΤΟΜ ΕΑ ΤΩΝ ΜΕΤΑΦΟJ>ΩΝ r;)l 9 ΠJ>ΟΟΠΤΙΗΣ ΛΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΙ Ι Σ ΊΌΥ ΠΙ'ΟΒΛΙΙΜΑΤΟΣ ι_:j ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~περιέχει 80 μέρη στο εκατομμύριο (ppm) μονοξειδίου του άνθρακα έχει το ίδιο αποτέλεσμα με την απώλεια μισού λίτρου αίματος. Σε περιπτώσεις κυκλοφοριακής συμφόρησης το CO στον αέρα μπορεί να ξεπεράσει τα 300 ppιη. Συμπτώματα που έχουν σχέση με πονοκέφαλο, απώλεια όρασης, μειωμένο μυϊκό συντονισμό και ναυτία, που τα αντιλαμβανόμαστε όταν τα αυτοκίνητα κινούνται στα κέντρα των μεγαλουπόλεων με μεγάλη καθυστέρηση, μπορεί να οφείλονται στο μονοξείδιο του άνθρακα. Από τη φύση του το μονοξείδιο του άνθρακα δεν έχει αθροιστικές ιδιότητες, δηλαδή δεν συσσωρεύεται στα ανθρώπινα όργανα. Παρόλα αυτά η έκθεση σε υπερβολικές συγκεντρώσεις είναι δυνατόν να έχει δηλητηριώδη επίδραση..2..2 Υδρογονάνθρακες (HC) Ως υδρογονάνθρακες περιγράφονται οι ενώσεις άνθρακα και υδρογόνου. Οι ανθρωπογενείς δραστηριότητες προσθέτουν στην ατμόσφαιρα μεγάλες ποσότητες υδρογονανθράκων με κυριότερο εκπρόσωπο το μεθάνιο (CH4). Ανθρωπογενείς πηγές ατμοσφαιρικών υδρογονανθράκων αποτελούν οι ατελείς καύσεις πτητικών καυσίμων, η εξάτμιση υγρών καυσίμων και η χρήση χημικών αντιδραστηρίωνδιαλυτών. Αναφορικά με την επίδρασή τους στην εξέλιξη της ατμοσφαιρικς (φωτοχημικς) ρύπανσης έχει καθιερωθεί ο διαχωρισμός των υδρογονανθράκων της ατμόσφαιρας στο μεθάνιο (το οποίο δεν συμμετέχει σε φωτοχημικές αντιδράσεις) και τις πτητικές οργαν ικές ενώσεις (Volatile 0Γganic Compoιmds VOC's), οι οποίες συμμετέχουν στις φωτοχημικές αντιδράσεις. Οι ενώσεις που ανήκουν στην κατηγορία των VOC's Θεωρούνται πτητικές στη συνηθισμένη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Μια χαρακτηριστική κατηγορία VOC's είναι οι αποκαλούμενοι πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες (ΠΑ Υ), βασικός εκπρόσωπος των οποίων είναι το βενζόλιο. Αναφορικά με την παρουσία του βενζολίου στην ατμόσφαιρα της Αττικής καταγράφονται αρκετά υψηλές συγκεντρώσεις, ως αποτέλεσμα της χρήσης αμόλυβδης βενζίνης, η οποία περιέχει κυκλικές οργανικές ενώσεις ως αντικροτικό (στη Θέση του μολύβδου τους παλιάς βενζίνης)..2..3 Οξείδια του αζώτου (ΝΟ χ ) Ο λόγος γίνεται για δύο από τις ενώσεις που μπορούν να σχηματίσουν το άζωτο και το οξυγόνο. Αυτές είναι το μονοξείδιο του αζώτου ΝΟ και το διοξείδιο του αζώτου ΝΟ 2. Το μονοξείδιο του αζώτου είναι αέριο άχρωμο και άοσμο με μικρή τοξικότητα ενώ το διοξείδιο του αζώτου είναι αέριο με χαρακτηριστική οσμή και χρώμα κόκκινο καφέ. Οι τοξικές του ιδιότητες είναι έντονες. Το μονοξείδιο του αζώτου παράγεται κατά την διάρκεια της διεργασίας της καύσης από την αντίδραση ατμοσφαιρικού αζώτου με οξυγόνο σύμφωνα με την εξίσωση:
ΑΝΑΛ ΥΣJ Π ΕΡ ΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΩΝ ΕΠίΠΤΩΣΕΩΝ ΣΤΟΝ ΊΌΜ ΕΑ ΤΩΝ Μ ΕΤΑΦΟΡΩΝ ΓϊQΊ ~ΠΡ~Ο~Ο~Γ~ ΙΤ~ΙΚΕ~ Σ~ΑΝ~ΤΙ~Μ~Ε~ΤΩ~Π~Ι= Σ Ι~iΣ~'Τ~Ό~Υ~Π~Ρ~Ο~ΒΛ~r~ΙΜ~Α~ Τ~Ο~Σ~~~~~~~~~~~~~~~~ Όσο πιο έντονες είναι οι συνθήκες της καύσεως, τόσο μεγαλύτερες και οι επιτρεπόμενες ποσότητες του μονοξείδιου του αζώτου. Δεν ευθύνεται η ποιότητα των καυσίμων για την δημιουργία του, αλλά η καύση που δημιουργεί συνθήκες στις οποίες αντιδρούν το άζωτο και το οξυγόνο. Πηγές εκπομπής του μονοξείδιου του αζώτου είναι οι καυστήρες και οι κινητήρες των αυτοκινήτων. Το διοξείδιο του αζώτου είναι ρυπαντής που σχηματίζεται δευτερογενώς από την αντίδραση του μονοξειδίου του αζώτου με το οξυγόνο με φωτοχημικές δράσεις σύμφωνα με την εξίσωση: Μικρές ποσότητες διοξειδίου του αζώτου εκπέμπονται από βιομηχανίες παραγωγής νιτρικού οξέως, ενώ εκπέμπεται και παράλληλα με το μονοξείδιο του αζώτου κατά τις καύσεις. Το αέριο αυτό είναι εξαιρετικά τοξικό και προσβάλλει τα μάτια (τσούξιμο), το ανώτερο και το κατώτερο αναπνευστικό σύστημα, στο οποίο φθάνει με ευκολία γιατί έχει περιορισμένη διαλυτότητα στο νερό. Είναι οξειδωτικό και μπορεί να σχηματίσει νιτρικό οξύ. Ο οργανισμός θεωρεί το αέριο αυτό ξένο σώμα. Έχει παρόμοια ικανότητα με το μονοξείδιο του άνθρακα να δεσμεύει την αιμοσφαιρίνη του αίματος, ενώ ταυτόχρονα προξενεί καταστροφή και αλλοιώσεις στους πνεύμονες. Ανάλογα με τη συγκέντρωση και την διάρκεια έκθεσης μπορούν να προκληθούν κατά σειρά: δυσχέρεια στην αναπνοή, πνευμονικό οίδημα και θάνατος. Επειδή το διοξείδιο του αζώτου δημιουργεί, όταν ενώνεται με τους υδρατμούς της ατμόσφαιρας, νιτρικό οξύ, προκαλεί διαβρωτικά φαινόμενα..2..4 Αιωρούμενα μικροσωματίδια Particulate Matters (ΡΜ) Είναι πολύ μικρά στερεά ή υγρά σωματίδια που αιωρούνται μέσα σε ένα αέριο. Κατατάσσονται σε κατηγορίες με βάση την αεροδυναμική τους διάμετρο και το μέγεθός τους κυμαίνεται από Ο nrn έως και 00 μη. Οι επιδράσεις στην υγεία εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από το μέγεθος των σωματιδίων και τη σύστασή τους. Όσο μικρότερα σε μέγε θος είναι τα σωματίδια τόσο βαθύτερα εισχωρούν στο αναπνευστικό σύστημα του ανθρώπου. Γενικά σωματίδια με μέγεθος μεγαλύτερο από Ο μιη δεν εισχωρούν στο αναπνευστικό σύστημα. Τα μικρότερα από Ο μm σωματίδια επηρεάζουν την αναπνοή και προκαλούν ασθένειες στο αναπνευστικό. Η εισπνοή τους συνδέεται με το άσθμα, τον καρκίνο των πνευμόνων, με καρδιοαγγειακά νοσήματα και πρόωρο θάνατο. Αξίζει να σημειώσουμε πως τέτοια μικροσωματίδια παράγουν κυρίως οι πετρελαιοκινητήρ ες.
ΑΝΑΛ ΥΣ Η ΠΙΞΡΙUΑΛΛΟΝΤΙΚΩΝ ΕΠ ΙΙΠΩΣΕΩΝ ΣΤΟΝ ΤΟΜΕΑ ΤΩΝ ΜΕΤΑΦΟΙ'ΩΝ Γi!l) ) ΠJ>ΟΟΠΤΙΚΕΣ Α Ν ΤΙΜΕΤΩΠΙ Σ l Ι Σ ΤΟΥ Π Ι'ΟΒΛΙ ΙΜΑΤΟΣ ~ ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~.2..5 Διοξείδιο του άνθρακα (C02) Είναι αέριο άχρωμο και άοσμο. Δεν είναι τοξικό και γι ' αυτό δεν θεωρείται από πολλούς ρύπος. Προβλήματα μπορεί να προκαλέσει αν έχει εκτοπίσει τελείως τον ατμοσφαιρικό αέρα από κάποια περιοχ) και δεν υπάρχει επαρκές οξυγόνο για την διατήρηση της ζω)ς. Είναι το βασικό αέριο που εκπέμπεται κατά τις καύσεις και τις αποσυνθέσεις οργανικών ενώσεων. Το διοξείδιο του άνθρακα έχει την ικανότητα να δεσμεύει την υπέρυθρη ακτινοβολία που εκπέ μπεται από το έδαφος της γης που δέχεται την ηλιακή ακτινοβολία, λειτουργώντας σαν θερμοκήπιο. Σύ μφωνα με τη θεωρία του θερμοκηπίου, η γη θα υπερθερμανθεί, οι πάγοι στους πόλους θα λιώσουν, η στάθμη της θάλασσας θα αυξηθεί και γενικά θα αλλάξει το κλίμα. Η θεωρία αυτή όμως δεν είναι πλήρως επιβεβαιωμένη και υπάρχουν αρκετοί που την αμφισβητούν. Γεγονός είναι ότι τον τελευ ταίο αιώνα, εξαιτίας των μεγάλων ποσοτήτων καυσίμων που καίγονται, οι εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα έχουν αυξηθεί. Μετρήσεις της αμερικάνικης υπηρεσίας NSIDC (Natίonal Snow and Ice Data Centei) έδειξαν ότι τον Αύγουστο του 2007 η έκταση του πάγου του Αρκτικού Ωκεανού μειώθηκε κατά 30%, σε σχέση με το μέσο όρο της τελευταίας εικοσαετίας. Η συγκέντρωση του C02 στον ατμοσφαιρικό αέρα έχει αυξηθεί από τα 280 ppω (μέρη στο εκατομμύριο) της προ βιομηχανικής επανάστασης εποχής στα 383 σί)μερα, ενώ η τάση είναι αυξητική και υπολογίζεται πως σε δέκα χρόνια θα φθάσε ι τα 400 ppιn, τη στιγμί που εκτιμάται ότι με τον υπάρχοντα ρυθμό καύσης καυσίμων το 2050 η τιμή αυτή θα έχει διπλασιαστεί. Στα 500 ppnι, ο πάγος που καλύπτει τη Γροιλανδία και ολόκληρο τον αρκτικό κύκλο θα λιώσει πλήρω ς. Η άμεση συνέπεια μιας τέτοιας πε ρίπτωσης θα είναι η ραγδαία άνοδος του ς στάθμης τους θάλασσας, η οποία )δη, σε σχέση με τον περασμένο αιώνα μετρά αύξηση της τάξης των 020 εκ. Τεράστιες παράκτιες εκτάσεις, νησιά και εκτάσεις με υψόμετρο χαμηλότερο απ' αυτό της θάλασσας κινδυνεύουν με αφανισμό. Παράλληλα, το λιώσιμο των πάγων ενέχει ιvαν ακόμη έμμεσο κίνδυνο. Ο πάγος στην επιφάν ε ια τη ς γης αντανακλά το 80% του φωτός που προσπίπτει στη γη. Εφόσον εξαφανιστεί, οι ωκεανοί θα απορροφήσουν το 90% αυτού, προκαλώντας αύξηση της θερμοκρασίας του υδάτινου όγκου και επιταχύνοντας το λιό)σιμο και των εναπομεινάντων εκτάσεων πάγου, ενώ παράλληλα θα επιδεινωθεί το φαινόμενο του θερμοκηπίου, κάτι που θα έχει ως συνέπεια τις κλιματικές αλλαγές σε παγκόσμια κλίμακα. Επιπρόσθετα, η αποψίλωση των δασών και η καταστροφ του φυτοπλαγκτού των ωκεανών (ο κύριος απορροφηη)ς C02 του πλαν)τη) μειώνουν σημαντικά το ποσοστό του διοξειδίου του άνθρακα που μπορεί να απορροφηθεί με φυσικούς τρόπους, εντείνοντας ακόμα περισσότερο το πρόβλημα. ( Πη γ ~Ί : 4Tl'OXOI, ΠΑΝΕ ΠΙ Σ ΤΙ Ι~Ι?.Α ΙΓΛΙ ΟΥ: '_l'mlima ΠΕl'IΒ ΑΛΛΟΝΤΟΣ «Α ΥΤΟΚΙΝΙ ΙΤΟ ΚΛΙ ΠΕΙ>JΒΑΛΛΟΝ >> Ι 4ΤΡΟΧΟ Ι, «G Ιω ι::ν EN VΙJ{QNM l::n f AL l~e f'oh. f 2007» / w~vw. nn cnν.gγ Ι Δ μοτ. Οργαν~σμός Υγ ε ίας & Κοιν. Θ ε μάτ ων)
ΑΝΑΛ Υ Σ ΙΙ ΠΕJ>ΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΩΝ ΕΠΙΠΊΏΣΕΩΝ ΣΤΟΝ ΊΌΜΕΑ ΤΩΝ Μ ΕΤΑ ΦΟ\>ΩΝ Π\>ΟΟ ΠΤΙΚΕΣ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΙΙΣ ΤΟΥ ΠΙ'Ο ΒΛΗΜΑΤΟΣ.2.2 Τρόποι αντιμετώπισης της ρύπανσης Από τη στιγμή που η κοινωνία διαπίστωσε τα προβλήματα που δημιουργούνται από τη ρύπανση που οφείλεται στις οδικές μεταφορές υποχρέωσε τις αυτοκινητοβιομηχανίες να αναπτύξουν τρόπους αντιμετώπισης του φαινομένου. Έτσι εμφανίστηκαν οι πρώτες αντιρρυπαντικές διατάξεις που είχαν και έχουν σαν στόχο τον περιορισμό των βλαβερών ουσιών που εκλύονται από τους κινητήρες εσωτερικής καύσης που χρησιμοποιούν τα αυτοκίνητα και μεταγενέστερα, ταυτόχρονα με την εξέλιξη των κινητήρων, συστήματα εξοικονόμησης ενέργειας που αποσκοπούν στον περιορισμό της κατανάλωσης και κατά συνέπεια των εκπεμπόμενων ρύπων. Ακόμη ανακαλύφθηκαν εναλλακτικά καύσιμα που είναι λιγότερο βλαβερά από τη βενζίνη και το πετρέλαιο και κατασκευάστηκαν υβριδικά αυτοκίνητα που χρησιμοποιούν κινητήρα εσωτερικής καύσης σε συνδυασμό με ηλεκτροκινητήρα για την κίνησή τους, μεγιστοποιώντας έτσι τα οφέλη του ενός και του άλλου..2.2. Καταλυτικοί μετατροπείς Οι καταλυτικοί μετατροπείς ή καταλύτες εφαρμόστηκαν νομοθετικά για πρώτη φορά τη δεκαετία του ' 60, στην Καλιφόρνια των ΗΠΑ. Ο καταλύτης είναι ένας μηχανισμός τοποθετημένος μέσα στο σύστημα εξάτμισης, πολύ κοντά στη μηχανή προκειμένου να διατηρείται σε υψηλή θερμοκρασία. Ο ρόλος του είναι να εξουδετερώνει τους ρύπους που παράγονται λόγω της καύσης και να τους μετατρέπει σε αβλαβείς ουσίες. Πίσω. οιγοοr ι' ρη \ ' ΣJ, Μνο.ς tl,.5.τ μισης Σχ)μα.2.2. Στην πραγματικότητα, η ονομασία "καταλύτης" δεν είναι ιδιαίτερα ακριβίς, μιας και ο καταλύτης είναι μια ομάδα ευγενών μετάλλων, που περιέχονται μέσα στο μετατροπέα που σαν σκοπό τους έχουν να επιταχύνουν τις χημικές αντιδράσεις που αφαιρούν τους ρυπαντές από τα καυσαέρια. Ο καταλύτης με κεραμικό μονόλιθο είναι ο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενος από τους κατασκευαστές αυτοκινήτων. Ο κεραμικός μονόλιθος, που έχει εξωτερικά ιcυψελοειδή μορφή, είναι ένα ευαίσθητο σε κραδασμούς, δονήσεις και θερμοκρασιακές καταπονήσεις υλικό. Τα βασικά μέρη από τα οποία αποτελείται ο καταλύτης είναι τα εξής (Σχήμα.2.2.2): Α. Εξωτερικό κέλυφος
ΑΝΛ Λ Υ Σ Ι rι ε ι>jβ ΑΛ ΛΟΝ ΤΙ Κ ΩΝ Ε ΠΙΠΤΏΣΕΩΝ ΣΤΟΝ ΊΌ ΜΕΛ ΤΩΝ Μ ΕΊΆΦΟ ΡΩΝ ΠΙ'ΟΟ ΠΤΙΚ ΕΣ ΑΝ ΊΊΜ ΕΤΩΠΙ Σ Ι Ι Σ ΤΟΥ ΠΡΟ ΒΛΗΜ ΑΊΌΣ Το εξ ωτερικό κέλυφος περικλείει τον κεραμικό μονόλιθο του καταλύτη. Αποτελείται από δύο μισά μεταλλικά τμήματα κατασκευασμένα συνήθως από χάλυβα για την αποφυγή οξειδώσεων. Β. Κεραμικός μονόλιθος Ο κεραμικός μονόλιθος κατασκευάζεται από Κορδιρίτη (πυριτικί) ένωση Μαγνησίου Αργιλίου). Η κατασκευή του μονόλιθου είναι κυψελοειδούς μορφ)ς με διαμήκη κανάλια παράλληλα προς τη ροή των καυσαερίων. Ο αριθμός αυτών των καναλιών ανέρχεται σε μερικές εκατοντάδες, αφού σε μια τετραγωνική ίντσα υπολογίζεται ότι περιέχονται 240 περίπου τέτοια κανάλια ρο)ς καυσαερίων. Το τοίχωμα του κεραμικού μονόλιθου αποτελείται από τα ε ξ)ς μέρη: Το κεραμικό στρώμα του μονόλιθου Την ενδιάμεση επίστρωση που είναι μια βάση του οξειδίου του αλουμινίου (Al20 3), εμποτισμένου στην επιφάνεια των καναλιών ρο)ς των καυσαερίων. Την επίστρωση του ευγενούς μετάλλου, που τοποθετείται στην ενδιάμεση επίστρωση και είναι ο κύριος καταλύτης με τον οποίο έ ρχονται σε επαφή τα προϊόντα της καύσης. C. Προστατευτική ψάθα Η προστατευτική ψάθα παρεμβάλλεται ανάμεσα στον κεραμικό μονόλιθο και το εξωτερικό κέλυφος,. προστατεύοντας το μονόλιθο κατά τη δόνησί του μέσα στο κέλυφος και εμποδίζοντας τυχόν διαρροές αέριων ρύπων θερμότητας προς το περιβάλλον. Σχιμα Ι.2.2.2 Οι καταλύτες από τα πρώτα χρόνια που χρησιμοποιήθηκαν ευρέως συντέλεσαν στη θεαματική μείωση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων από τη μαζική χρήση των αυτοκινήτων δίνοντας σαφέστατο πλεονέκτημα στα καταλυτικά αυτοκίνητα έναντι των συμβατικών.
ΑΝΑΛ Υ Σ Ι Π Ε ΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΩΝ ΕΠΙΠΤΩΣΕΩΝ ΣΤΟΝ ΤΟΜ Ε Α ΤΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΩΝ Γι4l ~Π~ΡΟ~ο~rι~ ι~ίκ~ε~σ~αν~τι~μ~ε~τω=π~ι=σ Ι~Σ~Τ~Ο~Υ~Π~l)~Ο~ΒΛ~J~ΙΜ~Α~Τ~Ο~Σ~~~~~~~~~~~~~~~~ Οι σύγχρονοι τριοδικοί καταλύτες παρουσιάζουν μια φυσιολογική γήρανση με την αύξηση των διανυόμενων χιλιομέτρων που μπορεί να οδηγήσει στη σταδιακή μείωση της απόδοσής τους και μέχρι την πλήρη απενεργοποίηση αυτών. Στη σταδιακή μείωση της ενεργότητας των καταλυτών (γήρανση) συμβάλλει κυρίως η θερμική καταπόνηση που υφίστανται λόγω των υψηλών θερμοκρασιών που αναπτύσσονται κατά τη λειτουργία τους. Η καταπόνηση αυτή έχει σαν αποτέλεσμα τη διείσδυση των μορίων των ευγενών μετάλλων στη μάζα της ενδιάμεσης επίστρωσης με αποτέλεσμα τη δυσκολία επαφής του με τα προς μετατροπή μόρια. Ένα καταλυτικό αυτοκίνητο με απενεργοποιημένο καταλυτικό μετατροπέα εκπέμπει περισσότερους υδρογονάνθρακες απ ' ότι ένα συμβατικό παλαιάς τεχνολογίας και παρουσιάζει απώλεια ισχύος και υπερκατανάλωση καυσίμου λόγω της αύξησης της οπισθόδρομης πίεσης στην εξάτμιση. Το βασικότερο μέσο ελέγχου των οχημάτων με απενεργοποιημένο καταλυτικό μετατροπέα είναι η Κάρτα Ελέγχου Καυσαερίων. Ο θεσμός της «Κάρτας Ελέγχου Καυσαερίων» (Κ.Ε.Κ.) καθιερώθηκε κατ' εξουσιοδότηση του άρθρου 3 του Ν.2052/92. Εντάσσεται στα μέτρα για την αντιμετώπιση του νέφους στα μεγάλα αστικά κέντρα και υλοποιείται με την καθιέρωση ειδικού ελέγχου καυσαερίων για όλες τις κατηγορίες των κυκλοφορούντων οχημάτων. Σύμφωνα με τον "θεσμό της Κ.Ε.Κ." όλα τα κυκλοφορούντα αυτοκίνητα θα πρέπει να ελέγχονται κατά τακτά χρονικά διαστήματα, από ειδικώς προς τούτο εξουσιοδοτημένα συνεργεία ή από τα ΚΤΕΟ αν είναι προγραμματισμένο να υποστούν περιοδικό τεχνικό έλεγχο, για να διαπιστωθεί αν οι εκπομπές καυσαερίων βρίσκονται εντός των επιτρεπτών ορίων και να εφοδιασθούν με έντυπο ΚΕΚ. Η Κάρτα Ελέγχου Καυσαερίων για τα επιβατηγά ΙΧ και τα μικρά φορτηγά με μικτό βάρος μέχρι 3.5 τόνους ισχύει για ένα έτος, ενώ για τα υπόλοιπα οχήματα για έξι μήν ες. (Πηγή : 4ΤΡΟΧΟΙ, ΠΑΝΕ ΠΙ ΣΤΗΜ Ι Ο ΑΙΓΑΙΟΥ : ΤΜΗΜΑ ΓΙ Ε J>ΙΙ3ΑΛΛ ΟΝΤΟΣ «Α ΥΤΟΚΙΝΙΙΤΟ ΚΑΙ Π Ε Ι>Ι ΒΑΛΛΟΝ» / Δρ.. Κ. ΚΑΛΔ Ε ΛΛΙ Ι Σ, ΑΤΜΟΣ ΦΑΙΙ>JΚΙΙ Ι>ΥΠΑΝΣΙ Τ ΕΧΝΟΛΟΓΙ ΕΣ ΑΝΤΙΡΡΥΠΑΝΣΗ Σ, Ε ισαγωγ ικές Σημ ε ι ώσε ις / ww \ν. b a nk cx p c rt. gr).2.2.2 Συστήματα διάσπασης ΝΟ χ σε κινητήρες diesel Οι καταλυτικοί μετατροπείς γίνονται όλο και πιο αποδοτικοί και στην τελευταία εξέλιξη τους, όσον αφορά τους πετρελαιοκινητήρες, με τη βοήθεια του συνεχούς ψεκασμού ενός υδάτινου διαλύματος ουρίας στο καυσαέ ριο, επιλεκτικά διασπούν μέχρι και το 80% των οξειδίων του αζώτου σε άζωτο και νερό (Σχήμα.2.2.3). Το διάλυμα αυτό επισήμως ονομάζεται DEF (Diesel Exhaust Fluid) και αποτελείται από 67,5% απιονισμένο νερό και από 32,5% ουρία. Η ουρία είναι το ενεργό συστατικό του DEF. Παράγεται από συνθετική αμμωνία και διοξείδιο του άνθρακα υπό συνθίκες υψηλής θερμοκρασίας και πίεσης και μπορεί να είναι είτε στερεή είτε υγρή. Όταν ψεκάζεται στα καυσαέ ρια της εξάτμισης βοηθά στη μετατροπή των οξειδίων του αζώτου σε αέριο άζωτο και υδρατμούς.
ΑΝ ΑΛ Υ Σ Η ΙΠΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙ ΚΩΝ Ε ΓΙΙΓΙΊΏΣΕΩΝ ΣΤΟΝ ΊΌΜ ΕΑ ΤΩΝ Μ ΕΤΛΦΟ />ΩΝ ΓΙJ>ΟΟ ΓΙΤΙ ΚΕΣ ΑΝ ΤΙΜ Ε ΤΏ ΠΙ Σ Η ΤΟΥ Ιll'ΟΒΛ ΙΙΜ Α Ί ΌΣ ΣχΊμα.2.2.3 AdB Ι uc Πώς λειτουργεί... 2NH3+ C<n tξοδος κ α ιιαα ε:ρfων Σε ι ρά χημ ι κών l:iφργαοιώ ν: ( ΝΗ:ι).. 2CD + Η20 + 2ΝΗ 3 C02 ΝΟχ+ ΝΗ3 + Ο ' Ν2 + Η 20 (Πηγιi : \v \ν \v.<ιdblιι c iιιlo.g ι / W\V \V. di e s el ex lhιlι s tllιιid. c υιη ).2.2.3 Φίλτρα κατακράτησης μικροσωματιδίων (DPF) Μια άλλη τεχνολογία που ενισχύει το οικολογικό προφίλ των dieseι ε ίναι τα φίλτρα DPF (Σχήμα.2.2.4). Τα Diesel Particulate FilteΓ s όπως είναι η πλήρης ονομασία τους στοχεύουν στον περιορισμό των εκπεμπόμενων μικροσωματιδίων (που αποτελεί και το μεγαλύτερο πρόβλημά των πετρελαιοκίνητων οχημάτων). Κατακρατούν περίπου το 80% των Σχμα.2.2.4 Cιι\Ι ΡΙ uπ t: ~8 US I ~ C O.. H,O) Ο..ιt σωματιδίων αυτών με μόνο μειονέκτημα το σχετικά υψηλό ακόμη κόστος τους. Η δομή τους μοιάζει με εκείνη των καταλυτών, δηλαδή κε ραμικού μονόλιθου από καρβίδια σιλικόνης στη προκειμένη περίπτωση. Ο μονόλιθος βρίσκεται τοποθ ετημένος μέσα σε μεταλλικό κέλυφος και αποτελείται από πολλά παράλληλα μικρά κανάλια που αλληλοσυνδέονται. Τα DPF παγιδεύουν τα μικροσωματίδια οπότε κάποια στιγμή γεμίζουν και χρειάζονται ε ίτε αντικατάσταση ε ίτε αναγ έννηση. ( Πη γ ι i : M a nιιh c tιιrc rs ο ι E ιni s s i o n Cotrols Associitio W \\l \V. C CH.O Γg Ι \VW \ν. <ι a a c adeιη y. co ιη ).2.2.4 Εξέλιξη των κινητήρων εσωτερικής καύσης Ο κινηηρας εσωτερικίς καύσης εξακολουθεί να αποτελεί, μέχρι και σίίμερα, την " καρδιά" του ε πιβατικού αυτοκινήτου και όχι μόνο. Πολλοί πιστεύουν πως αυτό σύντομα θα αλλάξε ι κα ι πιθανόν να έχουν δίκιο. Η ουσία ε ίναι ότι η ΜΕΚ (Μηχανή Εσ ωτε ρική ς Καύσης) ε ίναι αυηί που δίνει κίνηση στο 98% των αυτοκινήτων που
ΑΝΑΛ ΥΣΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΩΝ ΕΠΙΠΤΩΣΕΩΝ ΣΤΟΝ ΤΟΜ ΕΑ 'ΓΩΝ ΜΕ'Γ ΑΦΟΙ'ΩΝ Γι6 ΠΙ'ΟΟΠΤΙΚΕΣ ΑΝΤΙΜΕ'ΓΩΠ Ι Σ ΙΙΣ ΤΟΥ ΠΙ>ΟΒΛΙΙΜ ΑΤΟΣ.:..:.:_::...:_: : : ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ~ κυκλοφορούν και θα εξακολουθεί να το κάνει για αρκετά ακόμη χρόνια, μιας και δεν υπάρχει καμία τεχνολογία που να είναι έτοιμη να την αντικαταστήσει άμεσα, γι ' αυτό πρέπει να βρούμε τρόπους να την προσαρμόσουμε στα σημερινά δεδομένα και να την κάνουμε φιλική προς το περιβάλλον. Οι αυτοκινητοβιομηχανίες τα τελευταία 30 χρόνια αφιερώνουν μεγάλο κομμάτι της έρευνάς τους γι' αυτό το σκοπό και τα αποτελέσματα είναι, αν μη τι άλλο, ενθαρρυντικά. Η αύξηση στη θερμοδυναμική απόδοση των κινητήρων, που θα επιφέρει μείωση της κατανάλωσης καυσίμου και, κατά συνέπε ια, του εκπεμπόμενου C0 2, αναμένεται να επιτευχθεί με τους εξ)ς τρόπους: Άμεσος ψεκασμός βενζίνης Η χρήση συστημάτων άμεσου ψεκασμού για την τροφοδοσία καυσίμου είναι τα τελευταία χρόνια το σύνηθες για τους κινητήρες diesel και αναμένεται να επικρατήσει και στους βενζινοκινητήρες επιφέροντας 5%0% μείωση της κατανάλωσης ανάλογα τον κινητήρα. Αυτό είναι εφικτό γιατί με τον άμεσο ψεκασμό είναι δυνατή η λειτουργία του κινητήρα, στο ρελαντί αλλά και σε συνηθισμένες συνθήκες οδήγησης, με πολύ φτωχό μίγμα, με λόγο αέρα προς βενζίνη 30:. Εξ' αιτίας της υψηλής πίεσης ψεκασμού του καυσίμου και του ε ιδικού σχεδιασμού των εμβόλων, τα οποία είναι σκαμμένα πάνω στην επιφάνεια του κυλίνδρου, επιτυγχάνεται η συγκέντρωση του καύσιμου μίγματος γύρω από το μπουζί και η ομοιόμορφη διάδοση της φλόγας προς τα τοιχώματα των κυλίνδρων. Σχήμα.2.2.5 Σχήμα.2.2.6 (Π ηγή : cars. aboιιt.com) Μεταβλητός χρονισμός βαλβίδων Τα συστήματα μεταβλητού χρονισμού των βαλβίδων, όπως φαν ε ρώνει και η ονομασία τους, μεταβάλλουν το χρονισμό και εν ίοτε τη βύθιση των βαλβίδων αλλάζοντας, στην ουσία, με κατάλληλο μηχανισμό τη φάση (γωνία) των
ΑΝΑΛ ΥΣΗ ΓΙΕΙ'ΙΒ ΑΛΛΟΝΤΙ ΚΩΝ ΕΓΙΙΓΙΊΏΣΕΩΝ ΣΤΟΝ ΤΟΜ ΕΑ ΤΩΝ ΜΕΤΑΦΟJ>ΩΝ ΠJ>ΟΟ ΓΙΤΙΚΕΣ ΑΝ ΤΊΜ Ε ΤΏΠ Ι Σ Η Σ ΊΌΥ Ιll'ΟΒΛΗΜΑΤΟΣ εκκεντροφόρων επιτυγχάνοντας καλύτερη διαχείριση του μίγματος ανάλογα με το φορτίο. Η χρήση τους, που είναι ήδη αρκετά διαδεδομένη, επιφέρει με ίωση της κατανάλωσης της τάξεως του 2%5%. Στο Σχήμα.2.2.7 αναλύεται η λειτουργία του πολύ γνωστού συστ~ματος μεταβλητού χρονισμού των βαλβίδων VTEC της Honda, ως εξής: Φάση Χαμηλές σ.α.λ.: Οι βαλβίδες κινούνται από τα δύο ακραία μικρότερα έκκεντρα ενώ το μεσαίο κινείται ελεύθερα καθώς δεν ακουμπάει σε κανένα ζύγωθρο όπως συμβαίνει με τα άλλα δύο Φάση 2 Ενεργοποίηση: Ένας πίρος εμπλέκεται με υδραυλικό μέσο το οποίο ενεργο ποιείται από ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα. Με αυτό τον τρόπο ε μπλέκεται το μεσαίο ζύγωθρο. Φάση 3 Υψηλές σ.α.λ.: Το μεσαίο ζύγωθρο κινείται και εξαναγκάζει τα άλλα δύο να το ακολουθήσουν. Πλέον τις βαλβίδες κινεί το μεσαίο μεγαλύτερο έκκεντρο που προσφέρ ει αυξημένο άνοιγμα και βύθισμα των βαλβίδων. Σχ~μα.2.2.7 \ 'TEC (\'Mι ihl>e Tinιing :.: ι:tι οι ιι: ( ' υιιcι οl).. 'ίt ηι.λ~ονας ιμπ ο ής jτtιiρος} / Ρuθμ ι ~όμr.νις ρ~ρlδις n ι~w~ι:ο ον (UV ρο ~ισ ι ο {uyω 'Opo Λtι.ιτι.ωον (vyωθρο Μι<τσlο ι.ιιιι<ντριι ' 3 ) ( Πηγi: \V\\' w.caroιo.gr) Υ περτροφοδότηση Η υπερτροφοδότηση ή υπερπλήρωση δεν είναι μια νέα τεχνολογία μιας και χρησιμοποιείται εδώ και αρκετά χρόνια, μέχρι τώρα όμως οι εφα ρμογές τ~ς περιορίζονταν σε αυτοκίνητα επιδόσεων με στόχο τ~ν αύξηση της ιπποδύναμης των κινητήρων. Τα τελευταία χρόνια στρόβιλοι μεταβλητής γεωμετρίας και διπλοί υπερτροφοδότες τοποθετούνται σε κινητήρες μικρού κυβισμού και σε συνδυασμό με τα νέα συστήματα τροφοδοσίας καυσίμου και διαχείρισης του μίγματος αυξάνουν την απόδοση μειώνοντας ταυτόχρονα την κατανάλωση και τους ρύπους. Υπολογίζεται ότι αυτή η τάση των tutbo κινητήρων μικρότερης χωρητικότητας, που οι κατασκευαστές αποκαλούν
ΑΝΑΛ ΥΣΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΩΝ ΕΠΤΠΤΩΣΕ ΩΝ ΣΤΟΝ ΤΟΜΕΑ ΤΩΝ Μ ΕΤ ΑΦΟΡΩΝ Γι8 ~Π~ΡΟ~Ο~Π~Τ~ΙΚ~Ε~Σ~Α~Ν~Τ~ΙΜ~Ε~ΤΩ=Π~Ι=Σ~Ι Σ~Τ~Ο~Υ~Π~Ρ~Ο_Β_Λ~_ΙΜ_Α_Τ_Ο_Σ~~~~~~~~~~~~~~~~ downsizing, μπορεί να οδηγήσει σε μείωση της κατανάλωσης της τάξεως του 7%9% σε σύγκριση με ατμοσφαιρικούς κινητήρες αντίστοιχης απόδοσης. ( Πηγή : 4TJ>QXOI, Ecology + Teclology).2.2.5 Εξοικονόμηση ενέργειας Παράλληλα με τις εξελίξεις στους κινητήρες, την εμφάνιση τους έχουν κάνει λύσεις που έχουν σαν στόχο τον περαιτέρω περιορισμό της κατανάλωσης. Σημαντικότερη εξ' αυτών είναι τα συστήματα "start/stop" τα οποία, όπως υποδηλώνει και η ονομασία τους, σβήνουν τον κινητήρα όταν το αυτοκίνητο ακινητοποιηθεί πλήρως και τον θέτουν ξανά σε λειτουργία όταν ο οδηγός αφήσει το πεντάλ του φρένου ή πατήσει το πεντάλ του συμπλέκτη. Όπως γίνεται εύκολα αντιληπτό σε συνθήκες μποτιλιαρίσματος η μείωση στην κατανάλωση, χάρη στο σύστημα αυτό, είναι εντυπωσιακή. Βοηθητικό ρόλο θα παίξουν οι όποιες βελτιώσεις στην αεροδυναμική, που επιφέρουν μείωση του συντελεστή οπισθέλκουσας (Cd), και η εξοικονόμηση βάρους με τη χρήση ελαφρύτερων υλικών σε διάφορα τμήματα του αυτοκινήτου (π.χ. παρμπρίζ, ζάντες) και την αντικατάσταση των ηλεκτρονικών καλωδιώσεων με wireless συστήματα, διευκολύνοντας έτσι το έργο του κινητήρα με ευεργετικές επιπτώσεις στην κατανάλωση (μείωση 5% 5%). ( Πηγtj : 4ΤΡΟΧΟΙ, Ecology + Teclology).2.2.6 Χρήση εναλλακτικών καυσίμων Τα εναλλακτικά καύσιμα παρότι στη χώρα μας δεν είναι ιδιαιτέρα διαδεδομένα μπορούν να συμβάλλουν ως ένα βαθμό στην αντιμετώπιση του προβλ)ματος της ρύπανσης. Αυτά που βρίσκουν εφαρμογή στις μέρες μας είναι η βιοαιθανόλη, το βισντίζελ και το φυσικό αέριο, ενώ μελλοντικά αναμένονται να ακολουθήσουν κι άλλα. Βιοαιθανόλη Είναι γνωστή και διαδεδομένη στη Βραζιλία ήδη από το 975 και σήμερα κινεί το 20% των αυτοκινήτων εκεί. Παράγεται από σοδειές που περιέχουν άμυλο και σάκχαρα, όπως καλαμπόκι, ζαχαρότευτλα, πατάτες και δημητριακά, με αλκοολική ζύμωση. Μπορεί, σε ιδανικές συνθήκες, να συμβάλλει στη μείωση μέχρι και 65% του παραγόμενου διοξειδίου του άνθρακα, αυτό όμως εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την πρώτη ύλη. Αυτό συμβαίνει γιατί η κατανάλωση καυσίμου και οι εκπομπές C02 ενός αυτοκινήτου που καταναλώνει βιοαιθανόλη είναι ελαφρώς υψηλότερες, αλλά η βιοαιθανόλη παράγεται από φυτά τα οποία δεσμεύουν μεγάλες ποσότητες C02 για να αναπτυχθούν και έτσι αντισταθμίζονται με το παραπάνω οι υψηλότερες ε κπομπές των οχημάτων.
ΛΝΛΛ ΥΣ Η ΓΙ Ε J>ΙΒ ΛΛΛΟΝ ΤΙΚΩΝ Ε ΓΙΙΠΤΩΣι:ΞΩΝ ΣΤΟΝ ΊΌΜ ΕΛ ΤΩΝ ΜΕΤΑΦΟΙ'ΩΝ Γ~{)Ί ) 9 '00 ΓΙΤΙ ΚΕΣ ΛΝΤΙΜΕΤΩ ΠΙ Σ Η Σ ΤΟΥ Γll'ΟΒΛ ΙΙΜ ΑΤΟΣ ι:_:_j ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~' Ήδη τα πε ρισσότερα αυτοκίνητα μπορούν ν α χρησιμοποιίσουν β ενζίνη με πε ριεκτικότητα μέχρι και l 0% σε αιθανόλη και το εν λόγω καύσιμο με την κωδική ονομασία El Ο διατίθεται σε αρκετές Ευρωπαϊκές χώρ ες όπω ς η Γαλλία και η Γερμανία, ενώ τα επονομαζόμενα "fl exible fuel velicles", μπορούν να κινηθούν με Ε85 (μίγμα αιθανόληςβενζίνης σε ποσοστό 85% 5%) που διατίθεται ευρέως στην Αμερική κα ι σε αρκετές Ευρωπαϊκές χώρ ες. Ένα εξ αυτών είναι και το Ευρωπαϊκό Αυτοκίνητο της Χρονιάς 20, Volνo S60 που στην έκδο ση T4F εφοδιάζεται με υπε ρτροφοδοτούμενο κινητήρα άμεσου ψ εκασμού.6 λίτρων που καταναλώνει Ε85 αλλά και β ενζίνη και οποιαδήποτε μίξη των δύο. Στον πίνακα που ακολουθεί βλέπουμε τα τεχνικά χαρακτηριστικά του Volvo S60 T4F σε σύγκριση με την βενζινοκίνητη εκδοχή του. Πίνακας.2.2.6 Volvo 560 Έκδοση Τ4 T4F Κυβισμός 596 κ.εκ. 596 κ.εκ. Μέγιστη ισχύς 80 ίπποι 80 ίπποι Μ έ γιστη ροπή 240 Nm 240 Nm Τύπος καυσίμου Βενζίνη Αιθανόλη/Βενζίνη Μικτή κατανάλωση καυσίμου 6,6 l/00km 6,8 l/00km Εκπομπές C02 52 gr/km 57 gr/km ( Ιlη γ ιj : essc co ιnιnιιnit y.e u / WW\V. vo l vocars. co ιn ) Βιοντίζελ Χρησιμοποιείται κυρίω ς στην Ευρώπη, όπου επιτρέπεται η ανάμιξί του με συμβατικά καύσιμα σε ποσοστό έως 5%. Παράγεται από φυτικά έλαια π.χ. ελαιοκράμβη μέσω χημικίς αντίδραση ς ( εστεροποίηση) με μεθανόλη, με αποτέλεσμα χαμηλού ιξώδ ους μεθυλεστέρα λιπαρών ο ξέων (fuel fatty acid ιη ethyl ester), που έχε ι καλά χαρακτηριστικά καύσης. Είναι βιοδιασπώμενο και δεν πε ριέχε ι καθόλου Θείο και αρωματικούς υδρογονάνθρακες. Υπολογίζοντας τη συνολικί παραγωγή διοξειδίου του άνθρακα από την παραγωγή μέχρι την καύση, το βιοντίζελ παράγει περίπου 50% λιγότερο C02 από τα συμβατικά καύσιμα, ενώ παράγει λιγότερους υδρογονάνθρακες και μονοξείδιο του άνθρακα. Τα τελευταία 23 χρόνια το πετρέλαιο που διατίθεται στην Ελληνική αγορά περιέχε ι υποχρεωτικά βιοντίζελ σε ποσοστό 3%5% για λόγους ενίσχυση ς τη ς παραγωγής του συγκεκριμένου βιοκαυσίμου. Δυστυχώ ς το κόστος του βιοντίζελ ε ίναι ακόμη αρκετά υψηλό, πράγμα που έχει σαν αποτέλεσμα την επιβάρυνση της τιμής του πετρελαίου σε μια δύσκολη οικονομικά πε ρίοδ ο. ( Γlηγ ι J: 4Τ'0ΧΟ Ι, «G ι ~ι:ξι:ξν [ ΝνΙΙιQΝ Μ ΕΝ ΊΆ L Ι ~ι:ξ Ι 'Ο ΙΠ 2007» / ιν \vw.cora l e n ergy. co ιn )