Što je katalizator

Što je katalizator? Riječ je o važnom dijelu ispušnog sustava suvremenih vozila, koji smanjuje štetne emisije.

Katalizator je uređaj, smješten u ispušnom sustavu automobila, koji pretvara opasne plinove u manje štetne spojeve, prije nego napuste vozilo. Predstavlja jedan od najvažnijih dijelova za smanjenje zagađenja koje uzrokuju motorna vozila.

Katalizator radi na principu kemijske reakcije, koju omogućuju plemeniti metali u njegovoj unutrašnjosti. Ti metali, obično platina, paladij i rodij, služe kao katalizatori – tvari koje ubrzavaju kemijske reakcije, a da se pritom same ne mijenjaju. Kada ispušni plinovi putuju kroz katalizator, dolaze u dodir s tim metalima, koji pokreću kemijske reakcije.

Unutar katalizatora nalazi se saćasta ili keramička struktura, prekrivena tankim slojem plemenitih metala. Ovaj dizajn osigurava veliku površinu na kojoj se mogu odvijati kemijske reakcije. Saćasta struktura omogućuje da ispušni plinovi ravnomjerno prolaze kroz katalizator, što osigurava optimalnu učinkovitost pretvorbe štetnih plinova.

Temperatura je ključna za učinkovito funkcioniranje katalizatora. Za optimalan rad mora doseći temperaturu najmanje 300-400°C. Stoga katalizator obično ne radi učinkovito odmah nakon pokretanja hladnog motora. Tek kada se motor zagrije, katalizator doseže radnu temperaturu i počinje učinkovito pretvarati štetne emisije.

Vrste katalizatora i njihov sastav

Na tržištu postoji više vrsta katalizatora, koji se razlikuju ovisno o sastavu i namjeni uporabe. Najčešći su dvosmjerni (oksidacijski) i trosmjerni katalizator. Dvosmjerni katalizator pretvara ugljikov monoksid (CO) i nezagorjele ugljikovodike (HC) u ugljikov dioksid (CO2) i vodu (H2O). Trosmjerni katalizator pak smanjuje i dušikove okside (NOx), koje pretvara u dušik (N2).

Sastav katalizatora uključuje metalno kućište, koje sadrži keramičku jezgru ili saće. Ta jezgra je presvučena tankim slojem aluminijevog oksida, na koji su nanesene plemenite kovine. Platina i paladij su odgovorni za oksidaciju ugljikovog monoksida i ugljikovodika, rodij pak pomaže pri redukciji dušikovih oksida.

Suvremeni katalizatori sadrže i lambda sondu, koja mjeri količinu kisika u ispušnim plinovima. Taj podatak koristi računalo motora za prilagodbu omjera između goriva i zraka, što osigurava optimalan rad katalizatora.

Bez pravilnog omjera između goriva i zraka katalizator ne može učinkovito obavljati svoju funkciju.

Posljednjih godina pojavili su se i napredniji katalizatori, kao što su SCR (selektivna katalitička redukcija

Važnost katalizatora za okoliš

Što je katalizator s gledišta zaštite okoliša? To je iznimno važan uređaj koji značajno smanjuje onečišćenje zraka.

Prije uvođenja katalizatora, automobili su u atmosferu ispuštali velike količine štetnih plinova koji su uzrokovali smog, kisele kiše i brojne zdravstvene probleme.

Katalizator smanjuje emisije ugljikovog monoksida, koji je otrovan plin bez boje i mirisa. Udisanje ovog plina može uzrokovati glavobolju, mučninu, vrtoglavicu pa čak i smrt. Oksidacijom ugljikovog monoksida u ugljikov dioksid, katalizator značajno smanjuje tu opasnost.

Također smanjuje emisije nezagorjelih ugljikovodika, koji doprinose nastanku prizemnog ozona i smoga. Prizemni ozon može uzrokovati iritaciju dišnih putova, pogoršanje astme i druge respiratorne probleme.

Trosmjerni katalizatori dodatno smanjuju emisije dušikovih oksida, koji doprinose kiselim kišama te također uzrokuju respiratorne probleme.

Uvođenjem katalizatora i drugih tehnologija za smanjenje emisija, kvaliteta zraka u gradovima diljem svijeta značajno se poboljšala. Unatoč povećanju broja vozila na cestama, emisije štetnih plinova iz automobila u posljednjim desetljećima znatno su se smanjile, što je izravna posljedica upotrebe katalizatora.

Održavanje i životni vijek katalizatora

Pravilno održavanje vozila pomaže produljiti životni vijek katalizatora. Obično katalizator traje između 80.000 i 160.000 prijeđenih kilometara, pri čemu uz pravilno održavanje može raditi i dulje.

Životni vijek ovisi o više čimbenika, uključujući kvalitetu goriva, način vožnje i opće stanje motora.

Upotreba bezolovnog goriva je nužna, jer olovo uništava plemenite metale u katalizatoru. Motor mora raditi pravilno, jer nepotpuno izgaranje može uzrokovati da neizgoreno gorivo uđe u katalizator, što dovodi do pregrijavanja i mogućeg taljenja unutarnje strukture.

Redovito servisiranje vozila, uključujući zamjenu svjećica, filtera i ulja, pomaže spriječiti probleme koji bi mogli oštetiti katalizator. Ako primijetite simptome poput gubitka snage motora, povećane potrošnje goriva ili neobičnih zvukova iz ispušnog sustava, možda je vrijeme za pregled katalizatora.

Što je katalizator koji ne radi pravilno? To je potencijalni izvor problema pri tehničkom pregledu vozila i može uzrokovati povećane emisije štetnih plinova. U mnogim zemljama, uključujući Sloveniju, rad katalizatora dio je obveznog tehničkog pregleda vozila.

Vozila s neispravnim katalizatorom ne mogu proći taj pregled.

Zakonodavstvo i standardi vezani uz katalizatore

Europska unija uvela je stroge emisijske standarde, poznate kao Euro standardi, koji određuju dopuštene granice emisija za nova vozila. Od uvođenja prvog Euro standarda 1992. godine, zahtjevi su se postupno pooštravali. Trenutno važeći Euro 6 standard postavlja stroga ograničenja za emisije dušikovih oksida, ugljikovodika, ugljikovog monoksida i krutih čestica.

Za ispunjavanje tih standarda proizvođači automobila neprestano poboljšavaju tehnologiju katalizatora. Suvremeni katalizatori mnogo su učinkovitiji od onih iz 90-ih.

U prošlom stoljeću proizvođači su počeli uvoditi dodatne tehnologije, kao što su filtri krutih čestica (DPF) za dizelske motore i sustavi za selektivnu katalitičku redukciju (SCR).

U Sloveniji, kao članici Europske unije, vrijede jednaki standardi. Sva nova vozila, registrirana u Sloveniji, moraju ispunjavati trenutno važeće Euro standarde.

Također je obvezno da vozila zadrže ispravan katalizator tijekom cijelog životnog vijeka.

Uklanjanje ili modifikacija katalizatora u Sloveniji i većini europskih država je nezakonita. Takav čin može dovesti do visokih kazni, nemogućnosti registracije vozila i negativnog utjecaja na okoliš. Unatoč višoj početnoj cijeni vozila s katalizatorom, dugoročne koristi za okoliš i društvo neusporedivo su veće.

Budućnost katalizatora i alternativne tehnologije

S rastućom brigom za okoliš i klimatske promjene, tehnologija katalizatora nastavlja se razvijati. Istraživači rade na razvoju katalizatora koji bi bili učinkovitiji pri nižim temperaturama, što bi smanjilo emisije tijekom hladnog pokretanja motora. Također se razvijaju katalizatori koji bi koristili manje skupih plemenitih metala ili bi ih zamijenili jeftinijim alternativama.

Paralelno s tim razvijaju se i alternativne pogonske tehnologije, poput električnih vozila, koja ne trebaju katalizatore jer ne proizvode ispušne plinove. Međutim, prijelaz na potpuno električnu mobilnost bit će postupan, stoga će katalizatori još niz godina igrati važnu ulogu u smanjenju emisija iz vozila s motorima s unutarnjim izgaranjem.

Hibridna vozila, koja kombiniraju električni motor i motor s unutarnjim izgaranjem, također koriste katalizatore, no oni mogu biti manji i učinkovitiji zbog manjeg opterećenja motora s unutarnjim izgaranjem. To predstavlja prijelazno rješenje na putu prema održivijoj mobilnosti.

Bez obzira na budući razvoj pogonskih tehnologija, ostaje činjenica da je katalizator jedna od najvažnijih inovacija u automobilskoj industriji s gledišta zaštite okoliša. Njegova uloga u smanjenju štetnih emisija je neprocjenjiva i ostat će važna dok god budu na cestama vozila s motorima s unutarnjim izgaranjem.