Экологическая
цена автомобиля
На протяжении всего хх века и производство
автомобилей стремительно возрастало, и в конце столетия по дорогам мира ездило
уже 700 млн автомобилей. На сегодняшний день это число достигает миллиардной
отметки.
Такое распространение автомобиль получил
главным образом благодаря качествам установленного на нём двигателя. При
сравнительно небольшой массе он развивает мощность, достаточную для быстрой
езды, потребляя при этом не так уж много топлива: одной заправки хватает на 400
– 500 км. Двигатель к работе готов и зимой и летом.
Всё было хорошо, пока автомобилей не стало
слишком много. В столицах развитых странах на каждую тысячу жителей приходится
более 300 автомобилей; в Москве – 250 ( а всего в российской столице 2,2 млн
автомобилей). Очевидно, что при таком количестве автомобилей легкий дымок,
выходящий из выхлопных труб, загрязняет окружающий воздух настолько, что
причиняет ощутимый вред здоровью людей и природе. Среди множества различных
газов и химических соединений. Выбрасываемых автомобилем. Есть и токсичные
вещества. На некоторых московских магистралях в часы пик их содержание в
воздухе превосходит предельно допустимые концентрации в десять и более раз. А
по всей России выброс вредных веществ автомобилями к 2013 году составил 11,8
млн тонн.
В цилиндрах двигателя происходит окисление
мелкораспыленного и испаренного топлива кислородом топлива с образованием
тепла, углекислого газа ( СО2 ) и воды. За тысячные доли секунды , отводимые
на этот процесс при каждом такте работы двигателя, часть топлива не успевает
сгореть. Продукты неполного сгорания выбрасываются из выхлопной трубы в
атмосферу.
Больше всего выделяется моноксида углерода
( СО – угарного газа) и различных углеводородов, среди которых особую
опасность представляет бенз(а)парен – вещество, способствующее возникновению онкологических
заболеваний. Кроме того, азот, входящий в состав воздуха, при высоких температурах
и давлении, развиваемых в цилиндрах двигателя, реагирует с кислородом, образуя
весьма опасные оксиды.
Дизели вырабатывают ещё и сернистый
ангидрид (SO 2) – при работе на
топливе ,в котором содержится много серы, а также твердые частицы, образующиеся
при горении топлива в цилиндрах, и масленые аэрозоли. При больших количествах
твердых частиц отработанные газы делаются видимыми – двигатель дымит.
Есть и ёще одна опасность. Дело в том, что
чем сильнее сжимается горючая смесь в цилиндрах до воспламенения искрой от
свечи зажигания, тем эффективнее и экономичнее работа двигателя. Если
использовать низкосортный бензин (так называемый низкооктановый), то нормальный
процесс сгорания горючей смеси нарушается. Возникает детонация – сгорание со
взрывной скоростью. При этом двигатель перегревается, быстро изнашивается, а
его мощность падает. Таких последствий можно избежать, применяя высокосортный
( высокооктановый ) бензин, но для его изготовления необходима сложная и
дорогостоящая технология по переработки нефти.
Однако выяснилось, что добавление к
низкооктановому бензину даже небольшого количества так называемой этиловой
жидкости ( 1 – 3 г на 1 л бензина) позволяет использовать его в двигателях , не
опасаясь возникновения детонации. Бензин с присадкой этиловой жидкости получил
название этилированного. Но этиловая жидкость содержит свинец и соединения,
способствующие его превращению в летучие соли, которые уносятся с выхлопными
газами, что в результате привело к большому накоплению свинца в окружающей
среде и повлияло на здоровье населения. Поэтому многие страны с 80 – х гг ХХ в.
Начали переходить на использование неэтилированного бензина, а применение
этилированного резко сократилось. В США, Японии, в некоторых европейских
странах и крупнейших российских городах он теперь вообще запрещен.
Стало очевидно: чтобы остановить
загрязнение окружающей среды, необходимо вводить законы, ограничивающие выброс
вредных веществ. В США и Японии, а затем и в европейских странах ( в том числе
и России) были установлены предельно допустимые нормы выброса для различных
категорий автомобилей.
Первоначально законодательные ограничения
вводились лишь на те вещества. Которых выбрасывалось особенно много, и на
наиболее ядовитые, а также на дымность и твердые частицы ( сажу и пыль и
т.д.). но по мере роста числа автомобилей нормы ужесточались. Их устанавливает
один из комитетов Европейской экономической комиссии ООН. Вынуждая автомобилестроителей
совершенствовать выпускаемую продукцию таким образом, чтобы уменьшить
токсичность отработанных газов. С 2000 г. в России также установлены
соответствующие европейским стандартам нормы на новые модели автомобилей.
Что же делается для того , чтобы
обеспечить соответствие автомобилей современным , весьма жёстким нормам?
Совершенствуются уже существующие двигатели, создаются новые . обеспечивающие
более полное сгорание топлива. Карбюраторное смесеобразование заменяется
впрыском топлива, широко внедряется электроника. Это, конечно, заметно
уменьшает токсичность отработанных газов. Но снизить её до безопасных пределов
всё же не удается. Приходится вредные вещества, выходящие из цилиндров
двигателя, ликвидировать уже в выпускной системе. Для этого применяются
каталитические нейтрализаторы. Но их использование связано с определенными
трудностями, так кА отработанные газы проходят по выпускной системе с большой
скоростью; температура их изменяется в широких пределах и достигает 900
градусов по Цельсию. А сами нейтрализаторы. Которые устанавливают под днищем
автомобиля, на системыподвергаются значительным внешним механическим и
тепловым воздействиям.
В современных нейтрализаторах в качестве
катализаторов применяют платину, палладий, родий. Это очень дорогие металлы. И
хотя их расходуется не так уж много ( на производство нейтрализатора для
легкового автомобиля нужно 1 – 3 г ), стоимость устройства оказывается высокой.
При использовании нейтрализаторов
заправлять автомобиль можно уже только неэтилированным бензином, иначе
нейтрализатор приходит в негодность. Да и расход топлива увеличивается.
Предъявляются более высокие требования к приборам питания и зажигания, к их
конструкции и регулировке. В связи с этим автомобиль становится дороже. Так в
современных зарубежных автомобилях на системы нейтрализации и электронные
устройства приходится 10 – 12 % общей стоимости. Несмотря на это,
автомобилестроители во всём мире переходят на оснащение своей продукции
нейтрализаторами, так как это обеспечивает снижение выбросов вредных веществ на
80 -90 %.
На токсичность отработанных газов большое
влияние оказывает сорт применяемого топлива и его качество. В настоящее время
увеличивается производство бензинов без свинцовистых присадок, в дизельном
топливе ограничено содержание серы, топливо из нефти заменяется более «чистым»
сжатым природным газом. Можно использовать в качестве топлива и водород,
обеспечивающий очень чистый выхлоп. Однако пока не удается создать дешёвые
системы образования и хранения водорода на борту автомобиля.
Значительный интерес представляют
электрические двигатели, использующие аккумуляторные батареи и
электрохимические генераторы. Электромобили отличаются хорошей
приспосабливаемостью к переменным режимом городского движения, простотой
технического обслуживания. А главное - экологической чистотой. Однако широкого
практического применения они пока не находят. Во – первых, нет надёжных. Легких
и достаточно энергоемких аккумуляторов. Во – вторых, перевод автомобильного
парка на питание от электрохимических аккумуляторов приведет к расходованию на
их подзарядку огромного количества электроэнергии, значительная часть которой
вырабатывается на электростанциях при сжигании ископаемого топлива. Так что в
этом случае загрязнение воздуха будет происходить не от автомобилей, а от
электростанций. По причине дороговизны и тихоходности не стали пока обычными и
электромобили, работающие от солнечных батарей.
Рост автомобильного парка породил проблему
утилизации непригодных для дальнейшей эксплуатации автомобилей. Так в Европе в
1995 году было ликвидировано около 15 млн машин; в США – 11 млн. чтобы не
происходило захламления городов, пришлось создать целую сеть предприятий для
разборки старых автомобилей, сортировки и продажи ещё пригодных для
использования частей. Переработки металлического лома. Неиспользуемые отходы
дробят, разламывают и отправляют на свалки.
Таким образом. При проектировании новых
автомобилей необходимо думать и о том, как утилизировать их остатки. Исключать
применение материалов, которые. Попав в конце концов на свалки, будут
загрязнять окружающую среду.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.