נוסח השאלה המלא: לאחרונה הוכנס לשימוש תוסף בשם אוריאה שמוזרק לאגזוז במכוניות בעלות מנוע דיזל גדול, בכדי לצמצם את זיהום האויר. אני מבקש דעת איך הדבר הזה עובד, גם בצד ההזרקה וגם מבחינה כימית.
מנוע דיזל, כמו כל מנוע בעירה פנימית, פולט חומרים אל הסביבה. חלק מהחומרים האלו מסוכנים לבני האדם ומכונים מזהמים. ב-2008, הורו הרשויות הרגולטוריות באירופה וארה"ב ליצרני מנועי הדיזל להוסיף מערכת הזרקת אוראה לכל מנוע אשר ייוצר החל מ-2010. מערכת זו נועדה לצמצם באופן משמעותי סוג ספציפי של מזהמים – NOx ("נוקסים").
NOx הן זוג מולקולות קטנות המורכבות מחנקן אחד (N) וחמצן (O) אחד או שניים. האויר אותו אנו נושמים מכיר כ-79% חנקן וכ-20% חמצן. בטמפרטורת החדר מולקולות החמצן האטמוספרי (O2 או דו-חמצן) והחנקן האטמוספרי (N2 או דו-חנקן) באוויר אדישות זו לזו. בטמפרטורות גבוהות, כדוגמת אלו המצויות במנוע בעירה פנימית או בתחנת כוח, המולקולות הנ"ל מתפרקות וחוברות למולקולות אחרות במספר שלבים אשר תוצאתם הסופית היא מולקולת ה-NO או "חנקן חד-חמצני". מולקולה זו איננה יציבה מאוד ובנוכחות של חמצן אטמוספרי, חלק ממולקולות החנקן החד-חמצני הופכות לחנקן דו-חמצני (NO2).
נזקי ה- NOx הן רבים: NOx חוברים לחלקיקי אבק ועשן ויוצרים ערפיח – אותו ענן זיהומי הנפוץ בערים המודרניות. הערפיח, בתורו, אחראי למגוון של מחלות נשימתיות; החל מאסטמה וכלה בסרטן ריאות. NOx משחקים גם תפקיד חשוב ביצירתו של גשם חומצי, אשר בתורו פוגע בסביבה הטבעית של צפון כדור הארץ.
משאית מונעת דיזל (תמונה באדיבות ויקיפדיה)
כאמור, בכל רכב דיזל חדש מותקנת מערכת הזרקת אוראה כחלק ממערך הממיר הקלטליטי אשר נמצא באגזוז. מערכת זו נקראת "מערכת חיזור סלקטיבית" (Selective catalytic reduction או SDR ). במערכת זו, הגזים אשר נפלטים מהמנוע עוברים לתוך מיכל קרמי, שם הם מתערבבים עם כמויות קטנות גז אמוניה. גז האמוניה עצמו, הגיע ממיכל אחר, ע"י חימום אוראה והפיכתה לגז אמוניה. במיכל הקרמי נוצרת הריאקציה הכימית הבאה:
4NO + 2(NH2)2CO + O2 → 4N2 + 4H2O + 2CO2
או בעברית: האמוניה משמשת כמחזר של החנקן החד-חמצני והופכת אותו לחנקן אטמוספרי, תוך שיחרור של פחמן דו-חמצני ואדי מים. לרוב, יש במערכת מספיק אוראה ליותר מ-15,000 ק"מ והמוסך בו הרכב עובר את הטיפול התקופתי אחראי למילוי מחדש של האוראה.
בצד התוצאות, המערכת מצליחה לצמצם את פליטת ה- NOXב-50%, זאת בהשוואה ל-20% במערכות מוקדמות יותר.
מאת: שלומי דגן
המחלקה לכימיה ביולוגית
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.
