بررسی میزان آلایندگی گازهای سمی خودروها

امروزه کنترل آلایندگی گازهای خروجی خودروها با توجه به تولید گازهای سمی آنها، تعداد تولید بالای خودروها و همچنین گرم شدن متوسط دمای زمین از اهمیت خاصی برخوردار بوده و از سوی جامعه جهانی به صورت مستقیم و غیر مستقیم کنترل‌هایی روی آنها اعمال می‌گردد. گازهای خروجی از اگزوز خودروها که نقشی مهمی در آلودگی شهرها و حتی اتمسفر زمین ایجاد می‌کنند به سه دسته کلی تقسیم‌بندی می‌شوند:

1) گازهای بی‌اثر: مانند اکسیژن، نیتروژن و آب
2) گازهای گلخانه‌ای: مانند دی اکسید کربن
3) گازهای سمی: مانند مونوکسید کربن و اکسیدهای نیتروژن و…

درصد گازهای موجود در هوای پاک

در جدول زیر درصد گازهای موجود در هوای پاک را مشاهده می‌نمایید:

آلایندگی گازهای خروجی از اگزوز خودروها

مشکلات مرتبط با خودروها در این زمینه از سه دیدگاه قابل بررسی است:

1) مسئله کاهش منابع انرژی: خودرویی که مصرف سوخت آن بهینه و کم باشد باعث مصرف کمتر سوخت‌های غیر قابل جایگزین خواهد شد.

2) موضوع دمای جو زمین: با توجه به اینکه هر سوختی که می‌سوزد مقدار قابل توجهی گاز دی اکسید کربن تولید می‌کند و این گاز نیز از گازهای گلخانه‌ای است؛ بنابراین متوسط دمای جو زمین با تولید این گاز افزایش خواهد یافت.

3) کیفیت هوای محلی: در شهرها گازهای خروجی خودروها به همراه دیگر مواد آلوده کننده، در سلامت انسان‌ها و دیگر موجودات نقش مهمی را ایفا می‌کنند.

بیایید ابتدا گازهای خروجی از اگزوز خودروها را بیشتر بشناسیم:

نظر به اهمیت هر یک از گازهای خروجی، در ادامه شما می‌توانید ابتدا اطلاعاتی در مورد سوخت‌ها و اثرات‌شان کسب نمایید، تا بتوانید دلیل رجوع خودروسازان به انتخاب سوخت‌های مختلف را تجزیه و تحلیل کنید.

سوخت‌های اصلی خودرو

با توجه به سوخت‌های فراوان موجود، بنزین، گازوئیل و گاز به عنوان سوخت‌های اصلی خودرو می‌باشند. برتری این سوخت‌ها نسبت به هم خیلی واضح و روشن نبوده و هر کدام در مواردی دارای مزیتی نسبت به یکدیگر می‌باشند. به عنوان مثال بنزین نسبت به گازوئیل دارای راندمان و کارآیی کمتری بوده لذا میزان دی اکسید کربن، مونوکسید کربن و هیدروکربن‌های نسوخته تولیدی آن نسبت به موتورهای دیزلی بیشتر می باشد. اما مقدار اکسیدهای نیتروژن، دی اکسید سولفور و ذرات تولیدی آن کمتر از موتورهای دیزلی است.

اگرچه کاتالیست تا حدودی از گازهای سمی خروجی می‌کاهد ولی تا قبل از گرم شدن کامل، کاتالیست عملکردی ضعیف داشته و در سفرهای کوتاه، کارآیی آن پایین است. سوخت گازی دارای مونوکسید کربن و دی اکسید کربن کمتری نسبت به بنزین بوده ولی میزان اکسیدهای نیتروژن آن بیشتر می‌باشد، و در مقایسه با سوخت گازوئیل مقدار مونوکسید کربن و دی اکسید کربن بیشتر و مقدار اکسیدهای نیتروژن آن کمتر است.

از دهه 1990 میلادی استانداردهای آلایندگی گازهای خروجی در اکثر کشورها بطور سخت‌گیرانه اجرایی گردید و خودروها قبل از اینکه بخواهند به بازار عرضه شوند باید تست‌های مربوطه را بگذرانند. این تست‌ها شامل کنترل گازهای سمی و مضر مانند مونوکسید کربن، اکسیدهای نیتروژن، هیدروکربن‌های نسوخته و ذرات می‌باشد. در این تست‌ها میزان گاز دی اکسید کربن کنترل نمی‌شود زیرا جزو گازهای سمی تلقی نمی‌گردد.

انواع گازهای خروجی از اگزوز

به مسئله گازهای خروجی، از دیدگاه میزان مصرف و هزینه سوخت نیز می‌توان نگریست. به عبارتی هر خودرویی که در کشور تولید یا وارد می‌گردد:

1. بطور متوسط سالانه چقدر سوخت مصرف می‌کند؟
2. چقدر هزینه آن می‌شود؟
3. چقدر آلودگی در هوا پراکنده می‌کند؟

در جدول زیر میزان متوسط مصرف سالیانه بنزین برای برخی خودروهای داخلی بطور تقریبی محاسبه شده است. در این مدل فرض گردیده که هر خودرو سالیانه 20,000 کیلومتر حرکت کرده و برای محاسبه مصرف سوخت فرض گردیده که خودرو 55 درصد از کل حرکت را در حالت شهری و 45 درصد را نیز در جاده حرکت نموده است.

نتایج جدول فوق تقریبی بوده و می‌تواند تا حدود 10 درصد خطا داشته باشد. لذا اختلافات زیر 100 لیتر ملاک بالا یا پایین بودن مصرف سوخت خودروها نسبت به یکدیگر نمی‌باشد.

از آنجایی که تولید انواع گازهای خروجی از اگزوز که در بالا به آنها اشاره شد با مصرف سوخت رابطه مستقیم دارند، مخصوصاً در مورد گاز دی اکسید کربن که موجب گرم شدن زمین می‌گردد در تجربیات، بدست آمده مقدار گاز دی اکسید کربن تولیدی در اگزوز خودروها 2.3 الی 2.7 کیلوگرم به ازای مصرف هر لیتر بنزین تخمین زده می‌شود. بنابراین با نگاهی ساده مشخص می‌گردد اگر خودرویی که 1500 لیتر در سال مصرف دارد با خودرویی که 2000 لیتر در سال مصرف دارد جایگزین گردد حدود 25 درصد در مصرف سوخت و تولید دی اکسید کربن بهبود حاصل خواهد شد.

با نگاهی به جدول زیر خواهید دید که در کلاس خودروهای سبک تولید دیگر کشورها نیز به راحتی می‌توان متوسط مصرف سالیانه را به 1500 لیتر کاهش داد.

امروزه در اکثر خودروهای مدرن و حتی در کلاس‌های 3000 و بالاتر مصرف سوخت از اهمیت خاصی برخوردار است. بطور مثال خودروی جنسیس از شرکت هیوندا با موتور 3800 سی سی دارای مصرف متوسط سالیانه 1900 لیتر می‌باشد و این در حالی است که در سال‌های نه چندان دور تمامی این نوع خودروها متوسط مصرف‌شان بالای 2500 لیتر در سال بوده است. در حال حاضر با توجه به رویکرد دولت‌ها و هزینه‌های سوخت حتی در ماشین‌های لوکس که تاکنون در طراحی آنها مصرف سوخت در اولویت‌های پایین قرار داشته، مسئله مصرف سوخت و تولید گازهای دی اکسید کربن و… مهم و در راس پارامترهای طراحی قرار گرفته است.

گاز طبیعی

امروزه گاز طبیعی تمیزترین سوخت فسیلی است. این گاز که بخش عمده آن متان (CH₄) است به عنوان سوخت خودرو مورد استفاده قرار می‌گیرد و فاقد ذرات دوده‌ای، سرب و هیدروکربن‌های آروماتیک نظیر بنزن (که عامل ایجاد سرطان است) می‌باشد.

مقدار بنزن در خودروهای گازسوز در مقایسه با خودروهای بنزینی، 99 درصد کاهش پیدا کرده است. ضمن اینکه میزان آلاینده‌های خروجی از اگزوز در خودروهای گازسوز کمتر از خودروهای بنزینی است. به عبارتی:

1. محصولات احتراق (سوختن) در خودروهای گازسوز، آب و دی اکسید کربن است. رنگ و بو نداشته و در مقایسه با سایر سوخت‌های فسیلی آلایندگی بسیار کمتری دارد.
2. گازهای سمی خروجی از اگزوز بسیار ناچیز است.
3. اکسیدهای گوگرد خروجی از آنها قابل چشم پوشی است.

خودروهای گازسوز شدیداً با شرایط هوای مورد نیاز شهرها سازگاری دارند زیرا خروجی‌های اگزوز از آنها هم اکنون در محدوده تعیین شده میزان مجاز آلاینده‌های خودرو می‌باشد. با بررسی تاثیر خودروهای گازسوز در گرم شدن کره زمین، معلوم شده است که در طول چرخه کامل، سوخت این خودروها به میزان 17 درصد گرم شدن را کاهش می‌دهند.

منابع

1. کتاب خودآموز فنی خودرو. محمد مهدی پویا گهر. انتشارات نظری. آذر 1394.