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디젤은 널리 사용되는 연료이지만 연소 시 환경에 유해한 발암성 화합물이 방출됩니다.

이미지: 이타로

디젤은 무엇입니까

디젤은 승객과 화물의 도로 및 해상 운송에 사용되는 연료입니다. 브라질에서는 1976년부터 경차에 디젤 엔진을 사용하는 것이 법으로 금지되어 있으며 현재는 트럭, 버스 및 4×4 트랙션 차량(중형 픽업 트럭, SUV 및 크로스오버).

디젤은 석유에서 추출한 오일입니다. 그 구성에는 탄소, 수소 및 더 낮은 농도의 황, 질소 및 산소 원자가 있습니다. 디젤은 증류에 의한 분리를 용이하게 하는 가솔린과 같은 다른 석유 성분보다 밀도가 높고(탄화수소 사슬이 더 길음) 휘발성이 낮습니다.

이 짧은 비디오에서 디젤이 오일과 어떻게 분리되는지 이해하십시오.

연소 과정에서 디젤 엔진은 공기 품질을 저하시키는 가스와 입자상 물질을 방출합니다. UN과 연계된 국제암연구소(IARC)는 이러한 배출물을 인체 발암성 물질로 분류했습니다. 기관은 디젤 배출에 대한 높은 노출이 폐암을 유발한다고 결론지었습니다.

더 큰 탄화수소 사슬을 가지고 있기 때문에 디젤은 더 큰 화력을 갖습니다(연소 시 더 많은 열을 생성함). 이것은 연료를 사용하는 차량을 보다 경제적으로 만듭니다. 즉, 주행 킬로미터당 연료를 덜 소비합니다. 그러나 이것이 공기를 덜 오염시킨다는 보장은 없습니다.

디젤 엔진에서 공기와 연료의 혼합물은 가솔린보다 덜 균일합니다. 디젤은 휘발성이 적은 연료이며 엔진은 자연발화에 의해 작동하는 특성이 있습니다. 두 특성 모두 혼합을 어렵게 만듭니다. 이것은 디젤 엔진에서 완전한 연소를 보장하기 위해 연소실에 과잉 공기가 있어야 함을 의미합니다. 이 과잉이 없으면 불완전 연소로 인해 그을음, 일산화탄소(CO) 및 탄화수소(HC)가 배출되며 이 엔진은 가솔린보다 환경을 7배 더 오염시킵니다.

생성된 가스

디젤 엔진의 배기 가스는 가스, 증기 및 입자상 물질로 구성됩니다. 구성 가스 및 증기에는 이산화탄소, 일산화탄소, 산화질소, 이산화질소, 황산화물 및 다양한 탄화수소가 포함되며 그 중 일부는 휘발성 유기 화합물입니다. 이러한 대기 오염 물질은 또한 서로 상호 작용하거나 광분해를 거쳐 오존, 퍼옥시아세틸 질산염과 같은 소위 2차 오염 물질을 형성할 수 있습니다.

연구에 따르면 디젤 엔진의 배기 가스에서 파생되는 고체 미립자의 95% 이상이 1입방 마이크로미터(μm³ - 입방 미터의 백만 분의 1)보다 작아 흡입 및 폐로의 침투를 용이하게 합니다. 원소 탄소(입자상 물질)는 아래 사진에서 검은 그을음을 생성합니다.

흡입 가능한 입자상 물질과 오존은 세계 대도시에서 차량 차량이 연소하는 디젤의 각각 40%와 80%를 차지하는 위험한 물질입니다.

NOx는 디젤 엔진에서 고농도로 배출되는 화합물 중 하나입니다. 터널 연구에 따르면 이러한 엔진은 가솔린 차량보다 5배 더 많은 NOx를 생성하고 트럭이 대부분의 미립자 물질 배출에 책임이 있음을 보여줍니다.

디젤의 황 농도도 문제입니다. 한 연구에 따르면 연료에 포함된 황의 농도가 높으면 오염 가스의 배출도 높아져 특히 인체 건강에 해를 끼치는 이산화황(SO2)과 산화황(SO3)이 발생합니다. 대기 수분과 접촉하면 SO2는 산성비 형성에 크게 기여하는 황산(H2SO4)을 생성하고 토양과 물을 산성화하여 작은 조류와 곤충의 발달을 해칠 수 있습니다.

건강 위험

SOx와 NOx는 호흡기에 영향을 주어 단기 천식 발작과 기도 자극, 장기적 만성 심혈관 및 호흡기 질환을 유발합니다. CO는 혈액의 산소 운반 능력을 감소시키고 미립자 물질은 호흡기 알레르기를 유발할 뿐만 아니라 중금속 및 발암성 유기 화합물과 같은 기타 오염 물질을 운반합니다.

2002년에 미국 환경 보호국(EPA)은 디젤 오일 증기에 장기간 노출될 위험에 대해 경고한 보고서를 발표했습니다. 보고서에 따르면 이러한 미립자 물질과 황 및 질소 산화물을 장기간 흡입하면 인간에게 암을 유발할 수 있습니다. 2013년에 Iarc는 디젤 엔진 배출이 실제로 폐암을 유발하고 아마도 방광암도 유발한다고 결론지었습니다.

상파울루 대학교(FM-USP) 의과대학 대기오염 연구소의 연구원인 Paulo Saldiva에 따르면 오염 물질 중 가장 해로운 것은 입자상 물질입니다. 연구원에 따르면 이러한 입자는 폐포에 축적되어 호흡기 질환을 악화시키고 혈류로 들어가 잠재적으로 다른 기관에 영향을 미칩니다. 예를 들어 상파울루 시에서는 공기 중 흡입 가능한 입자상 물질(연기, 그을음 등)의 농도가 10마이크로그램/입방미터(µg/m³) 증가할 때마다 증가하는 것으로 추정됩니다. 노인의 허혈성 심장질환 입원은 1.5%, 어린이와 노인의 폐질환은 4% 이상이다.

배출 제어

이러한 오염 물질이 대기로 배출되는 것을 줄이기 위해 공공 부문에서 취하는 몇 가지 조치가 있습니다. 그 중에서 환경차량 검사와 대기오염방지 프로그램을 들 수 있습니다.

환경 차량 검사

환경 차량 검사는 자동차에서 배출되는 오염 물질을 검사하는 것을 목적으로 만들어졌습니다. 점검하는 동안 배기 시스템에 대한 테스트를 수행하여 가스, 오염 물질 및 소음 수준을 확인합니다. 검사를 수행하는 것은 주와 지방 자치 단체에 달려 있습니다.

대기오염방지 프로그램(Proconve)

1986년에 국가 환경 위원회(Conama)는 이동 가능한 소스(자동차)로 인한 대기 오염을 줄이고 제어할 목적으로 자동차(Proconve)에 의한 대기 오염 제어 프로그램을 만들었습니다. 그런 다음 국내 및 수입 자동차에 대한 기한, 최대 배출 제한 및 기술 요구 사항이 설정되었습니다.

기술 발전

자동차에서 발생하는 오염 가스를 최소화하기 위해 여러 기술이 만들어졌습니다. 연료를 더 깨끗하게 만들고 저공해 엔진을 만드는 데 도움이 됩니다. 기존 항목 중 일부는 강조 표시할 가치가 있습니다.

촉매 및 미립자 물질 필터

이러한 기술은 배기 가스를 처리 및/또는 보유하기 위해 등장했습니다. 촉매는 두 가지 화학 물질(팔라듐 및 몰리브덴)로 구성되어 있으며 가스와 반응하여 이를 수증기, 이산화탄소 및 질소(무독성 가스)로 전환합니다. 다양한 유형의 촉매가 있습니다. 입자상 물질 필터는 엔진에서 연소 중에 발생하는 일부 가스를 필터링하는 기능이 있습니다. 1983년부터 법적으로 모든 자동차에는 촉매 변환기가 있어야 합니다. 그러나 차량의 고령화로 인해 여전히 좋은 촉매 없이 순환하는 디젤 차량(버스, 트럭 등)이 있습니다.

직접 주입

이 기술을 사용하면 연료를 연소실에 직접 분사할 수 있습니다. 따라서 공기와 연료의 혼합이 적고 흡기 매니폴드의 대기 시간이 생략됩니다. 이 유형의 엔진에서 연료는 가장 적은 양의 공기로 연소실의 가장 뜨거운 부분에 분사됩니다. 연료가 챔버 내부로 분산되는 방식은 보다 규칙적이고 완전한 연소를 가능하게 합니다.

디젤 엔진에 대한 이 직접 분사 옵션은 1950년대부터 존재해 왔으며 이전에는 연소 사전 챔버가 있는 간접 분사만 있었습니다. 이 프리챔버는 연료와 압축 공기가 올바르게 혼합되도록 설계되었습니다.

직접 분사는 엔진 효율을 높이고 연료 소비를 줄입니다. 그러나 디젤 엔진에서는 반응 부산물로 더 많은 NOx를 생성할 수 있습니다. 일부 자동차 제조사들은 엔진 생산 단가를 높이는 특정 촉매 생산, 배기가스 재순환 등의 대책을 통해 이 문제를 해결하려고 노력해 왔다.

폭스바겐 사기 사건(디젤 엔진에서 배출되는 오염 가스를 회사가 조작했다는 사실이 공개됨)의 경우 질소 산화물 배출량이 환경 보호청에서 정한 기준보다 10~40배 높았다. EPA) 및 사기성 소프트웨어가 2.0 직접 분사 터보디젤 엔진에서 실행된 것으로 확인된 최초의 1,100만 대의 자동차.

저유황 디젤

2012년 환경법과 Proconve 07은 국가에서 황 함량이 낮은 디젤 S10 및 S50(각각 10ppm(10ppm) 및 50ppm)을 함유한 디젤을 만들고 사용하는 과정을 시작했습니다. . 20년 만에 브라질의 디젤은 13,000ppm에서 현재 10ppm으로 증가했습니다. 이것은 엔진 기술과 함께 배출 수준을 유럽과 유사하게 만듭니다.

연료의 황 농도가 낮으면 황산화물의 배출이 감소하고 NOx 및 미립자 물질과 같은 기타 오염 물질의 배출을 줄이는 데 도움이 됩니다. 연소과정에서 발생하는 삼산화황이 물과 만나 황산을 형성할 수 있기 때문이다. 이 산은 엔진의 금속 부품을 부식시킵니다. 즉, 유황은 촉매 변환기와 같은 엔진 구성 요소를 공격하고 결과적으로 이 장비의 효율성을 잃게 됩니다.

유황 함량을 줄이기 위한 이니셔티브는 매우 좋지만 함대를 갱신해야 하며(오래된 엔진에서는 예상되는 효과가 발생하지 않음) 위에서 언급한 대로 검사가 있어야 합니다. 브라질의 S10 및 S50 디젤에 대해 자세히 알아보십시오.