I. TIÊU CHUẨN KHÍ THẢI EURO LÀ GÌ?
Tiêu chuẩn khí thải euro là là một trong những hệ thống tiêu chuẩn tiên tiến nhất, được áp dụng rộng rãi trên thế giới, gồm cả VIỆT NAM và các nước Đông Nam Á.
Tiêu chuẩn khí thải Euro bao gồm những định mức về nồng độ của các lọai khí sinh ra trong quá trình xe họat động như nitrogen oxide (NOx), hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO) and particulate matter (PM – hạt bụi siêu nhỏ tạo ra từ quá trình đốt cháy dầu diesel) được các nước thành viên EU thông qua và áp dụng. Các định mức khí thải này cũng khác nhau khi áp dụng cho các lọai xe khác nhau (xe tải, xe hơi; xe hơi chạy xăng cũng khác xe chạy dầu diesel).
II. Các thông tin thông số cơ bản về những loại khí liên quan đến khải thải ô tô
1. CO (Carbon Monoxide)
CO là gì ?
CO là một loại khí không màu, không mùi có thể gây hại khi hít phải một lượng lớn. CO được giải phóng khi nhiên liệu bị đốt cháy. Nguồn CO lớn nhất cho không khí ngoài trời là ô tô, xe tải và các phương tiện hoặc máy móc khác đốt nhiên liệu hóa thạch. Một loạt các vật dụng trong nhà bạn như dầu hỏa và lò sưởi không khí chưa được xử lý, ống khói và lò nung bị rò rỉ, bếp gas cũng giải phóng CO và có thể ảnh hưởng đến chất lượng không khí trong nhà.
Nguồn gốc phát sinh CO
Khí thải từ xe máy là nguồn CO chính trong không khí ngoài trời ở các khu vực đông dân cư và có liên quan đến phơi nhiễm CO ngoài trời cao nhất ở những người không hút thuốc. Nồng độ CO ngoài trời có xu hướng cao hơn ở các khu vực đô thị và tăng cùng với mật độ xe và chiều dài con đường. Các phép đo CO xung quanh thường biểu hiện một mô hình lưỡng cực, với nồng độ cao nhất thường xảy ra vào các ngày trong tuần trong giờ đi làm trong khoảng 7h00 đến 9h00 sáng và 16h00 đến 18h00 chiều (EPA 2000a). CO cũng tích lũy trong khoang người lái của xe cơ giới. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng khi nồng độ gần đường trung bình đạt 3-4 ppm, thì nồng độ trung bình trong xe taxi thường là 5 ppm.
Nguồn: https://www.nap.edu/read/10378/chapter/3#25
Tác động do CO
Hít thở không khí với nồng độ CO cao làm giảm lượng oxy có thể được vận chuyển trong máu đến các cơ quan quan trọng như tim và não.
Ở mức độ rất cao, nếu ở trong nhà hoặc trong các môi trường kín khác, CO có thể gây chóng mặt, nhầm lẫn, bất tỉnh và tử vong.
Nồng độ CO rất cao không có khả năng xảy ra ngoài trời. Tuy nhiên, khi nồng độ CO tăng cao ngoài trời, chúng có thể là mối quan tâm đặc biệt đối với những người mắc một số loại bệnh tim. Những người này vốn đã bị giảm khả năng lưu thông máu và oxy đến tim khi tim cần nhiều oxy hơn bình thường.Nên họ đặc biệt dễ bị ảnh hưởng bởi CO khi tập thể dục hoặc bị căng thẳng gia tăng. Trong những tình huống này, tiếp xúc ngắn hạn với CO tăng cao có thể dẫn đến giảm oxy đến tim kèm theo đau ngực còn được gọi là đau thắt ngực.
Nguồn: https://www.epa.gov/co-pollution/basic-information-about-carbon-monoxide-co-outdoor-air-pollution
2. PM10 và PM2.5
PM là gì?
PM là viết tắt của chất dạng hạt (cũng được gọi là ô nhiễm dạng hạt): thuật ngữ để chỉ một hỗn hợp các hạt rắn và giọt chất lỏng được tìm thấy trong không khí. Một số hạt, chẳng hạn như bụi, bụi bẩn, bồ hóng hoặc hoặc khói thuốc lá, đủ lớn hoặc tối để nhìn thấy bằng mắt thường. Những hạt khác nhỏ đến mức chỉ được phát hiện bằng cách sử dụng một kính hiển vi electron. Hạt ô nhiễm bao gồm:
– PM10: hạt có thể hít vào, với đường kính thường là 10 micromét và nhỏ hơn; và
– PM2.5: loại hạt mịn có thể hít vào với đường kính thường là 2,5 micromét và nhỏ hơn (so với sợi tóc con người thì nó nhỏ hơn khoảng 30 lần).
Nguồn: https://www.epa.gov/pm-pollution/particulate-matter-pm-basics
Nguồn gốc phát sinh PM
Những hạt này có nhiều kích cỡ và hình dạng và có thể được tạo thành từ hàng trăm hóa chất khác nhau.
Một số được phát ra trực tiếp từ một nguồn, chẳng hạn như các công trình xây dựng, đường không trải nhựa, cánh đồng, bãi trống, khói, khí thải hoặc đám cháy.
Hầu hết các hạt hình thành trong khí quyển là kết quả của các phản ứng phức tạp của các hóa chất như sulfur dioxide và nitơ oxit, là những chất gây ô nhiễm phát ra từ các nhà máy nhiệt điện, công nghiệp và phương tiện giao thông.
Tác động do Bụi
Bụi chứa chất rắn siêu nhỏ hoặc giọt chất lỏng nhỏ đến mức có thể hít vào và gây ra các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng. Một số hạt có đường kính dưới 10 micromet có thể đi sâu vào phổi của bạn và một số thậm chí có thể xâm nhập vào máu của bạn. Trong số này, các hạt có đường kính dưới 2,5 micromet, còn được gọi là các hạt mịn hoặc PM2.5, có nguy cơ lớn nhất đối với sức khỏe.
Nguồn: https://www.epa.gov/pm-pollution/particulate-matter-pm-basics#PM
3.NO2 (Nitrogen dioxide)
NO2 là gì?
Nitrogen Dioxide (NO2) là một trong những nhóm khí có khả năng phản ứng cao được gọi là oxit của nitơ hoặc oxit nitơ (NOx). Các oxit nitơ khác bao gồm axit nitric và axit nitric. NO2 được sử dụng làm chất chỉ thị cho nhóm các oxit nitơ lớn hơn.
Nguồn gốc phát sinh NO2
NO2 chủ yếu bay vào không khí từ quá trình đốt cháy nhiên liệu. NO2 hình thành từ khí thải của ô tô, xe tải và xe buýt, nhà máy điện và thiết bị ngoài đường.
Tác động do NO2
Ảnh hưởng tới sức khỏe
Hít thở không khí với nồng độ NO2 cao có thể gây kích ứng đường thở trong hệ hô hấp của con người. Phơi nhiễm như vậy trong thời gian ngắn có thể làm nặng thêm các bệnh về đường hô hấp, đặc biệt là hen suyễn, dẫn đến các triệu chứng về đường hô hấp (như ho, khò khè hoặc khó thở), nhập viện và đến phòng cấp cứu. Phơi nhiễm lâu hơn với nồng độ NO2 tăng cao có thể góp phần vào sự phát triển của bệnh hen suyễn và có khả năng tăng nhạy cảm với nhiễm trùng đường hô hấp. Những người mắc bệnh hen suyễn, cũng như trẻ em và người già thường có nguy cơ cao hơn đối với các ảnh hưởng sức khỏe của NO2.
NO2 cùng với NOx khác phản ứng với các hóa chất khác trong không khí để tạo thành cả vật chất hạt và ozone. Cả hai điều này cũng có hại khi hít phải do ảnh hưởng đến hệ hô hấp.
Tác động tới môi trường
NO2 và NOx khác tương tác với nước, oxy và các hóa chất khác trong khí quyển để tạo thành mưa axit. Mưa axit gây hại cho các hệ sinh thái nhạy cảm như hồ và rừng.
Các hạt nitrat tạo ra từ NOx làm cho không khí trở nên mờ và hạn chế tầm nhìn.
NOx trong khí quyển góp phần gây ô nhiễm chất dinh dưỡng ở vùng nước ven biển.
Nguồn: https://www.epa.gov/no2-pollution/basic-information-about-no2#What%20is%20NO2
Mục tiêu của các tiêu chuẩn này là để lọai trừ những chiếc xe tạo ra quá nhiều ô nhiễm (do hỏng hóc hay cũ…) và cũng vì mục đích bảo vệ môi trường (các nghiên cứu khoa học đã chỉ ra các tác động rất xấu của khí thải ô tô với môi trường lẫn con người), các nhà sản xuất xe cũng vì thế mà có động lực (hay áp lực) nhằm tạo ra những chiếc xe xanh hơn, sạch hơn, phù hợp với những tiêu chuẩn Euro cao hơn.
Ngày nay trên thế giới, xu hướng phát triển các công nghệ để cải thiện ô nhiễm môi trường cho ô tô nói chung và động cơ nói riêng có 3 phương thức khác nhau:
Giảm mức độ phát sinh ô nhiễm ngay từ nguồn bằng cách sử dụng các loại nhiên liệu sạch như khí (CNG, LPG) hoặc nhiên liệu sinh học biofuel;
Cải thiện quá trình cháy trong động cơ thông qua việc thiết kế động cơ cháy sạch với bộ phun nhiên liệu điện tử có áp suất phun rất cao (trên 2000 atm) tạo sự hoà trộn tốt hỗn hợp nhiên liệu – không khí, thường dùng hệ thống phun nhiên liệu điện tử CRDI (common rail direct injection);
Xử lý khí thải trên đường ống thải bằng cách tích hợp thêm công nghệ xử lý khí thải trên các loại xe để trung hòa các loại khí thải độc hại như CO, HC, NOx , hạt muội than PM (Particulate Matter)… PDF, SCR, EGR SYSTEM
Để đáp ứng tiêu chuẩn Euro 4 theo quy định, Cty CP ÔTô TMT đã chủ động ứng dụng một số công nghệ xử lý khí thải tiêu biểu cho xe thương mại trang bị động cơ diesel (dựa trên nguyên tắc kết hợp: Động cơ của xe thương mại phải có hệ thống phun nhiên liệu điện tử CRDI, có hệ thống Turbo tăng áp và Intercooler)
Trong khí thải động cơ diesel, có 2 chất độc hại chủ yếu cần loại bỏ là khí NOx và PM, do vậy xu hướng xử lý khí thải động cơ diesel ngoài việc dùng công nghệ phun nhiên liệu điện tử CRDI, và bộ lọc hạt muội than DPF (Diesel Particulate Filter), còn cần công nghệ xử lý khí NOx . Trong vấn đề này, Cty CP ÔTô TMT sử dụng 2 công nghệ:
Công nghệ hồi lưu khí thải EGR (Exhaust Gas Recirculation).
Công nghệ xúc tác khử NOx chọn lọc SCR (Selective Catalytic Reduction);
Một số dòng xe tải hạng nặng, nhẹ áp dụng tiêu chuẩn khí thải EURO 4, EURO 5 hiện nay
Hyundai New Mighty 75S & 110S, HD240, PORTER 150, SOLATI
Mitsubishi Fuso Canter, Mitsubishi Fuso Canter TF7.5, Mitsubishi Fuso FA 140, Mitsubishi Fuso FI 170
..
Ngoài ra còn có các dòng xe tải JAC, SUZUKI, …. xe tải hạng nặng, nhẹ áp dụng tiêu chuẩn khí thải EURO 4, EURO 5 hiện nay
III. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI EURO.
1. Công nghệ hồi lưu khí thải EGR (Exhaust Gas Recirculation).
Xử lý NOx theo công nghệ EGR: Là phương pháp giảm nồng độ NOx bằng cách đưa một phần khí thải tuần hoàn trở lại hệ thống nạp động cơ và làm giảm nhiệt độ cháy giai đoạn nhiệt hay làm giảm nồng độ oxy trong động cơ Diesel. Ngoài ra, khí thải tuần hoàn còn làm tăng nhiệt dung riêng của hòa khí nên nhiệt độ cháy giảm xuống. Mục tiêu của việc hạ những thông số trên là để ngăn cản quá trình sinh NOx , giảm nồng độ chất này trong khí thải. Bộ EGR có ưu điểm là hạn chế phản ứng tạo ra chất NOx , có khả năng kiểm soát tốt quá trình cháy và giảm nhiệt lượng khi cần thiết nên giúp giảm được lượng khí nạp, tiết kiệm nhiên liệu. Tuy nhiên, do lượng khí được hồi lưu có tính trơ, không cháy nên sẽ làm giảm nồng độ oxy trong hỗn hợp, khiến hỗn hợp bị cháy nghèo. Sau một thời gian sử dụng, van EGR hay bị nghẹt muội than, do vậy cần bố trí thêm một bộ lọc muội than PDF. Nhưng nhìn chung, hệ thống EGR vẫn là một lựa chọn tối ưu, nhất là cho dòng xe tải nhẹ khi được bố trí thêm một bộ lọc muội than đi kèm, giúp hiệu quả xử lý khí thải tốt hơn rất nhiều.
2. Công nghệ xúc tác khử NOx chọn lọc SCR (Selective Catalytic Reduction);
Xử lý NOx theo công nghệ SCR: Là hệ thống xúc tác khử NOx chọn lọc, được tích hợp hệ thống phun dung dịch DEF (Diesel Exhaust Fluid). DEF có thành phần chính là 32,5% Ure ((NH2)2CO) với độ tinh khiết cao, 67,1% là nước tinh khiết và 0,4% là các chất phụ gia khác được phun trực tiếp vào dòng khí thải nóng, nhờ nhiệt độ cao làm hơi nước bốc hơi khiến ure trong dung dịch phân hủy thành amoniac và axit isoxianic, qua phản ứng hóa học sinh ra N2 và H2O thoát ra môi trường.
Công nghệ SCR cho phép các phản ứng giảm NOx diễn ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu, được gọi là công nghệ “chọn lọc” vì nó làm giảm các mức NOx bằng cách sử dụng amoniac như một chất khử trong một hệ thống chất xúc tác. Phản ứng hóa học được gọi là “giảm”, trong đó DEF là chất khử có phản ứng với NOx để chuyển các chất ô nhiễm thành khí N2, nước và một lượng nhỏ CO2. DEF có thể bị phá vỡ nhanh để tạo ra ammonia oxy hóa trong dòng thải. Công nghệ SCR có thể đạt được mức giảm NOx lên tới 90%, đồng thời giảm lượng phát thải HC và CO từ 50- 90% và phát thải PM từ 30-50%. Các hệ thống SCR được kết hợp với bộ lọc muội than DPF để giảm lượng phát thải cho PM.
Hệ thống SCR cần phải bổ sung chất DEF theo định kỳ dựa trên hoạt động của xe. Đối với xe tải nhẹ, DEF nạp theo chu kỳ thay dầu động cơ, còn với xe tải nặng sẽ phụ thuộc vào điều kiện hoạt động, số giờ sử dụng, quãng đường đi, tải trọng và các yếu tố khác. Bộ SCR có ưu điểm là tối ưu hóa quá trình cháy, nên khả năng tiết kiệm nhiên liệu/năng lượng tốt hơn, không ảnh hưởng đến độ bền động cơ; đặc biệt, ure không phải là loại hóa chất gây nguy hiểm cho sức khoẻ con người. Tuy nhiên, hệ thống động cơ sử dụng công nghệ SCR nặng hơn vì bộ SCR có kích thước và trọng lượng khá lớn; tốn chi phí cho việc mua ure; hiệu quả của bộ SCR cao nhất ở tốc độ không đổi và tải cao, tuy nhiên kém hiệu quả ở chế độ không tải, dừng và khởi động; ure là một chất gây ô nhiễm môi trường nước và có hại cho cá. Hệ thống SCR là một lựa chọn tốt cho các xe tải trung và tải nặng, thường bố trí thêm một bộ lọc muội than DPF đi kèm.
Như vậy các dòng xe cùng tiêu chuẩn khi thải EURO nhưng có xe xử dụng dung dịch (hay ở ngoài gọi là sử lý bằng nước) có xe không xử dung là do nhà sản xuất Ô Tô sử dụng công nghệ xử lý nào.
Thường thì xe tải nhẹ sử dụng Công nghệ hồi lưu khí thải EGR còn xe tải trung và tải nặng sử dụng công nghệ Công nghệ xúc tác khử NOx chọn lọc SCR
Nguồn: moitruongthudo, ototmt
