Юрий Новиков - Экология, окружающая среда и человек

Поначалу в роли катализатора выступала медь, но она оказалась нестойкой к сернистым соединениям, выбрасываемым двигателем, и ее заменили платиной.

Платину в чистом виде или с добавлением палладия наносят слоем 20—60 мк. В трехкомпонентном устройстве к ним добавляют родий. На один нейтрализатор в среднем уходит 3—5 г благородных металлов. Стоимость системы нейтрализации газов составляет 700— 1000 долларов. В США ими оборудовано более 85% автомобилей. Однако для нормальной работы нейтрализаторов необходимы особые условия горения топлива в двигателе и высокое качество самого горючего. Например, этилированный бензин выводит платину из строя. А пропуски зажигания в карбюраторном моторе приводят к вспышкам несгоревшего топлива в нейтрализаторе, сплавлению керамики, блокировке мотора. (В случае с металлическим носителем катализатора — сплав хрома с никелем в виде пенометалла — устройство лишь перестает работать, но не глушит двигатель.)

Для оперативного управления смесеобразованием в зависимости от того, как протекает в данный момент горение, и был создан кислородный датчик — лямбда-зонд. Первая машина, на которой были установлены зонд и трехкомпонентный нейтрализатор («Вольво»), появилась в 1977 г. Теперь они должны быть на всех автомобилях, продающихся в развитых странах.

Нейтрализатор практически не действует при запуске холодного двигателя и прогреве его до рабочего режима. Поэтому сегодня его не только размещают ближе к выпускному коллектору, но и раскаляют его соты сигнальным подогревом (токами высокой частоты мощностью 2 кВт — большей, чем требуется для стартера).

Для нейтрализаторов необходим чистый, без примесей бензин, а его у нас почти нет. И устанавливать дожигатели резонно лишь на «впрысковые» двигатели, которые тоже очищают недостаточно. Поэтому наиболее близки к ним сейчас лишь автомобили «ВАЗ-2110». Впрыск примеряется уже и на старые модели завода, чтобы снабдить их затем нейтрализаторами, которых только на Уральском электрохимическом заводе можно выпускать до 1 млн в год. Однако почти 90% автомобильного парка России составляют машины, которые проектировались 30 лет назад и более. Поэтому обновление парка более современными автомобилями не менее важна, чем установка нейтрализаторов.

Ведущие производители намерены также снизить потребление палладия примерно на 20% за счет совершенствования конструкции катализатора и использования вторичного металла, снятого со старых машин. Пока этот показатель составляет 71,4% (2001). В новых покрытиях применяются кристаллические структуры на основе относительно дешевых металлов, которые восстанавливают кислород из всяких вредных соединений.

В 1996 г. Мосгордума приняла закон «О применении на автотранспортных средствах нейтрализаторов отработавших газов и иных технических устройств». Он предусматривает поэтапное оснащение нейтрализаторов на выхлопные трубы грузовиков, автобусов и легковых автомобилей в Москве, чьи двигатели внутреннего сгорания работают с превышением региональных норм выброса отработавших газов.

Законопроект предусматривает оборудование очистными устройствами наиболее экологически «грязных» машин — дизельных автобусов и грузовиков. А затем — всего автотранспорта, принадлежащего юридическим лицам, путем установки нейтрализаторов и на частных автомашинах.

Законом предусматривается создание сети сертифицированных мастерских со специально подготовленными специалистами. Без них нейтрализаторы на машинах не появятся. Стоимость российского нейтрализатора составляет 1000 руб., а установка обойдется в 200 руб. Поощрять покупку транспортных средств, отвечающих экологическим нормам, городские власти могут за счет налоговой скидки при регистрации новой машины. Законом предусмотрены жесткие экологические нормы для въезжающих в Москву автолюбителей: если в выхлопах обнаружат превосходящие норму вредные вещества, то транспорт будут останавливать за пределами города. За соблюдением этого правила будут следить ГАИ, московская транспортная и экологическая инспекции.

В том же году принят второй закон, предусматривающий систему мер, обеспечивающих наличие на московских АЗС только неэтилированного топлива. Меры в основном носят административный характер — штрафы для юридических лиц до 100, для руководителей АЗС — 3 МРОТ. За повторное нарушение заправочные станции будут лишаться права торговли топливом, а за неоднократное игнорирование требований закона лицензия будет отбираться навсегда.

Новые катализаторы, способные избавить автомобильный выхлоп от наиболее вредных его составляющих — оксидов углерода и азота, разработаны в Институте физической химии Российской академии наук.

Проблемой выхлопа озабочены экологи всех стран, а в Европе глушители автомобилей уже снабжены специальными катализаторами. Благодаря им содержащиеся в выхлопном газе оксид углерода и углеводороды дожигаются до углекислого газа, а не менее токсичный оксид азота превращается в азот. Но, к сожалению, зарубежные катализаторы недоступны для большинства российских автомобилистов, поскольку выполнены из благородных металлов — платины и родия — и потому чрезвычайно дороги.

Российский нейтрализатор автомобильных выхлопов, созданный учеными Института нефтехимического синтеза РАН, эффективнее и дешевле зарубежных. Он удостоен премии московского правительства. Это устройство очищает выброс автомобиля на 90%, а его цена минимум вдвое, а то и втрое ниже, чем у зарубежных, поскольку в нем нет дорогих металлов. Состоит он из меди, никеля, хрома, железа. Уже проведены испытания на «Волге», которая прошла 20 тыс. км на обычном российском бензине. Результаты — самые оптимистичные.

А суть в следующем. Если правильно подобрать комбинацию разных катализаторов, можно получить систему, где, скажем, два металла, влияя друг на друга, во много раз усилят эффект. Этот теоретический и технологический прорыв открывает принципиально новые возможности для создания экологически чистых автомобилей с дешевыми, но эффективными катализаторами.

Дизельное топливо. Немецкий инженер Рудольф Дизель (1858— 1913) удостоился, пожалуй, самой высокой чести, о которой может мечтать изобретатель, — его имя навсегда стало неотделимо от сконструированного им теплового двигателя. В последнее время в мире наблюдается тенденция возврата к дизельным двигателям.

Дизельными двигателями оборудованы 15% иномарок. Появились они и на вазовских моделях. Самый распространенный дизельный автомобиль тольяттинского производства — «ВАЗ-21045». Ставят дизели и на «Нивы». По заказу можно купить дизельную «Волгу» или «УАЗ». Между тем многие автомобилисты с недоверием относятся к машинам с дизельным двигателем, так как не знают, как этот двигатель работает, считают, что он годится лишь для грузовиков.