At fange ultrafine emissioner kan hjælpe med at udvikle renere biler

Moderne motorer - især dem, der indsprøjter brændstof ved højt tryk - maksimerer effektiviteten og reducerer kuldioxidemissionerne, men kan også frigive sværere at fange forurening forbundet med kræft og lunger, hjerte og Alzheimers sygdomme. Som svar, Europæiske forskere analyserer udstødningspartikler ned til en milliarddel af en meter, som kan hjælpe i udviklingen af ​​renere biler.

Små partikler, der udsendes af forbrændingsmotorer, indeholder giftige stoffer, der forurener atmosfæren. De er en af ​​hovedkilderne til dårlig luftkvalitet, som samlet set forårsager for tidlig død på over 500, 000 EU -borgere hvert år - mere end ti gange det antal, der omkommer i trafikulykker.

»Partikelforurening forbedres ikke i europæiske byer i det tempo, der forventes af den brede introduktion af partikelfiltre til alle typer dieselmotorer. I nogle tilfælde, det kan faktisk blive værre, sagde professor Zissis Samaras, en ekspert i bilemissioner fra Aristoteles Universitet i Thessaloniki i Grækenland.

Nuværende EU -lovgivning regulerer emissionsstandarder for partikler fra diesel- og benzinmotorer, der er større end 23 milliarddeler af en meter, eller 23 nanometer. Imidlertid, nogle brændstofeffektive motorer, der udleder mindre kuldioxid, kan frigive endnu mindre nanopartikler, og disse kan komme med deres egen række sundhedsrisici.

Det menneskelige åndedrætssystem er ikke designet til at blokere partikler af denne størrelse fra at komme ind i lungerne. Partiklerne har også et større overfladeareal end deres større modstykker, hvilket betyder, at når de kommer i kontakt med lungerne, er der større risiko for, at skadelige stoffer optages.

Dette kan bidrage til akutte og langsigtede sundhedseffekter, ifølge prof. Samaras, hvem er koordinator for DownToTen, et forskningsprojekt, der sigter mod at måle bilens udstødningspartikler ned til ti milliarddeler af en meter, eller 10 nanometer. Dette kan i sidste ende hjælpe bilproducenter med at designe motorer, der udsender færre af disse skadelige partikler.

At gøre dette, projektet undersøger begge partikler, der frigives direkte af en bils motor, og deres forhold til ældre partikler, der allerede er i luften, som har gennemgået noget, der hedder atmosfærisk aldring.

Partikelfeber

Atmosfærisk ældning er, når partikler allerede er kommet ind i miljøet, hvor de kan reagere med forskellige forbindelser eller binde sig til forskellige andre stoffer. Dette kan ende med at ændre deres natur.

En del af problemet er at forsøge at afgøre, om de ældre partikler er produceret som et direkte resultat af den friske udstødning eller fra et andet sted.

'Disse sekundære (atmosfærisk ældede) partikler kan også komme fra havet, fra landbruget, skove eller naturlige processer, sagde Prof. Samaras. 'Spørgsmålet er, hvor meget emissionerne af primære køretøjspartikler forårsager eller fremskynder disse processer.'

DownToTen har udviklet en enhed, der er fastgjort til bilens udstødningsrør og måler både nye og ældede partikler. Efterhånden som bilen udleder emissioner, enheden registrerer data om de udsendte partikler, og skubber dem derefter ind i et kammer, hvor atmosfærisk ældning udføres kunstigt. Data om de ældede partikler indsamles derefter til analyse, som kan give et mere detaljeret indblik i bilers emissioner.

Et andet forskningsprojekt kaldet SUREAL-23 har også udviklet et instrument, der kan måle partikler under 23 nanometer, men i høj opløsning. Der blev bygget en ekstra analysator, der ikke kun giver information om størrelsen, men også det samlede antal partikler, der udsendes i realtid.

Eleni Papaioannou fra Chemical Process &Energy Resources Institute (CPERI) i Grækenland koordinerer projektet.

'Med denne enhed, vi vil have nøjagtig viden om ikke kun hvor mange, men også på størrelsen af ​​partikler, mens køretøjet kører, ' hun sagde, tilføjer, at en af ​​grundene til, at den nuværende regulering kun er rettet mod partikler, der er større end 23 nanometer, er, at hverken en robust nok metode eller tilstrækkelig instrumentering eksisterede indtil nu.

SUREAL-23 havde også succes med at udvikle, for første gang, en varmebestandig måleinstrument, hvilket er afgørende, fordi det forenkler og forbedrer prøveudtagningsprocessen betydeligt.

'Sampleudtagningssystemet er ofte ansvarligt for fejl under målingerne, da det introducerer partikeltab og artefakter (partikler, der ikke findes ved udstødningen, men som skabes gennem prøvetagningsprocessen). For første gang, vi formåede at forenkle dette, slippe af med alle disse problemer, men også gøre vores metode mere egnet til målinger på vej, sagde Papaioannou.

Ved hjælp af denne forskning i nanopartikler sammen med mere præcise computerkoder, bilproducenter vil kunne indtaste forskellige faktorer, såsom motorstørrelse, temperatur og hastighed, at bestemme, hvad den potentielle partikelfrigivelse ville være i hvert enkelt tilfælde og optimere de relevante motor- og udstødningsbehandlingsparametre. At kende disse oplysninger vil gøre det muligt for producenterne at designe biler, der er i overensstemmelse med fremtidig EU-lovgivning, som forventes at nulstille den nuværende grænse for partikelemissioner til 10 nanometer.