Dieselien NOx-päästöt kuriin lisäaineella

Eurooppalaiset kuorma-autojen valmistajat (DAF Trucks, DaimlerChrysler, IVECO, MAN, Renault Trucks, Scania ja Volvo Trucks) ilmoittivat viime vuonna valinneensa Selective Catalytic Reduction (SCR) -tekniikan tulevien päästövaatimusten edellyttämään NOx-päästöjen vähentämiseen. Tiettävästi tekniikan käyttöä tutkitaan myös kevyemmässä kalustossa. Ainakin DaimlerChrysler saattaa jo piankin ottaa sen käyttöön harrastemaastureissaan (SUV).

Tässä tekniikassa pakoputkisto varustetaan katalysaattorilla ja pakokaasujen sekaan suihkutetaan urean ja veden seosta erillisestä säiliöstä. Seoksesta käytetään nimitystä AdBlue, se sisältää ureaa 32,5 %. Seoksen koostumus on määritelty standardissa DIN 70070.

Urea, kemialliselta kaavaltaan (NH₂)₂CO, muodostaa yhdessä veden (H₂O) kanssa ammoniakkia ja hiilidioksidia (2NH₃)+CO₂. Ammoniakki taas pelkistää pakokaasuissa olevia typen oksideja vapaaksi typeksi, reaktiossa syntyy myös vesihöyryä.

Typen oksidien poistaminen kemiallisesti mahdollistaa polttonesteen polttamisen tehokkaammin eli korkeammassa lämpötilassa. Nykyisin lämpötilaa pyritään rajoittamaan, jotta vältettäisiin typen oksidien syntymistä. Ilmasta 78 % on typpeä, joten sitä on aina palamisessa mukana, ja palamislämpötilan noustessa nousee myös syntyvien typen oksidien määrä. Korkeampi palamislämpötila antaa paremman hyötysuhteen ja vähentää hiukkaspäästöjä.

Ongelmana jäätyminen

AdBlue eli 32,5-prosenttinen vesi-ureaseos on kuitenkin ongelmallinen aine Pohjoismaiden kylmissä olosuhteissa. Se jäätyy varsin pienessä pakkasessa, jäätymispiste on noin -11 °C. Lisäksi seos laajenee jäätyessään kuten vesikin, joten pakkasella rikkoutumisvaara on ilmeinen. Säiliön, putkien ja suuttimien suojaaminen pakkaselta onkin vaikea toimenpide. Käytön aikana se vielä onnistuu, mutta esimerkiksi viikonvaihteen tai joulunpyhien tauot ovat vaikeampi tapaus.

Kemira on kehittänyt AdBluelle korvaajan, joka helpottaa pakkasongelmia. Tuotteelle on annettu nimi Denoxium. Se sisältää urean lisäksi ammoniumformiaattia (NH₄HCOO), joka tunnetaan myös nimellä muurahaishappo. Tämän seoksen jäätymispiste on –30 °C, mikä helpottaa tilannetta jo melkoisesti paitsi ajoneuvoissa myös jakelussa.

Eihän pakkaskestävyys vieläkään riitä kaikkiin pakkasiin etenkään Lapissa, mutta kovimmilla pakkasilla on ilmeisesti vain pakko ajaa ilman lisäainetta ainakin sellaisilla koneilla, jotka joutuvat seisomaan pitempään pakkasessa. Tekniikka nimittäin soveltuu myös työkoneisiin, ja se lienee tulossa niihinkin muutaman vuoden viipeellä.

Denoxium on ominaisuuksiltaan täysin yhteensopiva ureaseoksen eli AdBluen kanssa. Niinpä lisäaineen syöttöjärjestelmään ei tarvitse tehdä muutoksia siirryttäessä puhtaasta ureaseoksesta Denoxiumiin. Tutkimuksissa on todettu, että se toimii ureaseosta paremmin sekä matalissa että korkeissa pakokaasujen lämpötiloissa.

Denoxiumiin käytettävät aineet ovat vaarattomia sekä ihmisille että ympäristölle. Ureaa käytetään yleisesti typpilannoitteena, ja sen ainoa vaikutus esimerkiksi maahan joutuessaan on, että se saa ruohon kasvamaan voimakkaammin – liika lannoitus toki polttaa ruohon, kuten puutarhan hoitajat hyvin tietävät. Muurahaishappoa taas käytetään yleisesti nautaeläinten rehuna käytettävän säilörehun eli AIV-rehun säilöntäaineena. Se hajoaa luonnossa nopeasti vedeksi ja hiilimonoksidiksi, joka puolestaan hapettuu hiilidioksidiksi.

Muurahaishaposta ja ureasta syntyvät ammoniumyhdisteet kuitenkin syövyttävät herkimpiä metalleja, joten laitteiston materiaaliksi suositellaan joko ruostumatonta terästä tai muovia. Alumiini ei säiliön tai putkien materiaaliksi sovellu.

Tuotantovalmius olemassa

Kemira on jo esitellyt Denoxium-konseptinsa kaikille Euroopan tärkeimmille ajoneuvovalmistajille, ja vastaanotto on kuulemma ollut innostunut. Ensimmäiset autotehtaat ovat jo aloittaneet tuotteen testaamisen moottorilaboratorioissaan ja testiradoillaan. Kemiralla on myös valmius aloittaa Denoxiumin tuotanto Oulun tehtaillaan välittömästi.

Testaus jatkuu myös Suomessa. Mukana testauksessa ovat olleetKemiran lisäksi Ecocat Oy, FinnKatalyt Oy, Helsingin kaupungin rakennusvirasto, VTT, TEKES, Sisu Diesel Oy sekä Sisu Auto Oy. Meneillään on myös kenttäkoe, jossa yksi Sisu-tukkiauto on varustettu Denoxiumia käyttävällä SCR-laitteistolla.

Uuteen pakokaasujen puhdistustekniikkaan liittyy oleellisesti myös kysymys pelkistysliuoksen jakelusta. Ainetta kuluu noin 2–3 prosenttia polttonesteen määrästä. Öljy-yhtiöt eivät asiasta riemastu, mutta kaasuöljysäiliöiden rinnalle huoltoasemille on tulossa myös pelkistysliuossäiliöt.

TL-verkkotoimitus/TK, lähde Kemira